Каталог товаров
Каталог продукции Весь каталог >>
Корзина пуста

От полимеров к пластикам. Часть 13. Состояния полимеров

От полимеров к пластикам. Часть 13. Состояния полимеров
Иконка

Анализ механизма кристаллизации лучше всего проводить при постоянной температуре. Образец быстро охлаждают из расплава до температуры ниже Tm (температура плавления) и поддерживают постоянно на этом уровне. Затем процесс кристаллизации может быть изучен путем измерения объема в дилатометре. Объем приближается к равновесному значению, при котором достигается максимально возможная кристаллизация. Делая это при различных уровнях температуры между Tg (температурой стеклования) и Tm, можно определить кривую скорости кристаллизации. Дальнейший анализ результатов изотермических экспериментов основан на простой модели.

Предположим, что мы имеем дело со сферическими кристаллитами, которые растут в трех измерениях. Можно смело предположить, что скорость роста такова, что радиус сферы увеличивается пропорционально со временем. Чтобы представить общий кристаллический объем Vc, V необходимо умножить на количество сфер. При постоянном количестве ядер (гетерогенная нуклеация) это число постоянно. С гомогенной нуклеацией новые ядра формируются непрерывно, и количество ядер и, следовательно, растущих сфер пропорционально времени. Наконец, следует упомянуть влияние ориентации на скорость кристаллизации. В напряженном, ориентированном состоянии кристаллизация протекает гораздо быстрее. По ориентации порядок увеличивается: цепи приближаются к кристаллическому состоянию. На самом деле есть связь с увеличением температуры плавления: при деформации переохлаждение увеличивается, но это дает лишь частичное объяснение увеличения скорости кристаллизации.

Картинка

Поскольку полимеры никогда не бывают полностью кристаллическими, важно знать, насколько велика в определенном случае кристаллическая фракция. Объемная доля кристалла может быть рассчитана по удельной массе, если известны плотности аморфной фракции и кристалла. Это можно определить по рентгенограммам, которые показывают размеры элементарной ячейки кристаллической решетки и, таким образом, сумму масс атомов в такой ячейке вместе с ее объемом. Также это может быть измерено при ряде температур выше (или несколько ниже) Tm: экстраполяция до комнатной температуры дает требуемое значение (но только в случае, если Tg не пройдена). В специальной литературе приведены для ряда полимеров некоторые характерные значения, такие как диапазон, в котором в основном находится объем, и среднее значение для плотности.

Картинка
Иконка

Другой метод основан на интенсивности рентгеновской дифракции как функции угла дифракции: соотношение площадей кристаллических пиков и аморфного фона в этом случае дает объемную долю. Наконец, объем можно определить по теплоте плавления образца с помощью калориметрии по сравнению с теплотой плавления чистого кристалла, известной из справочной литературы. Что касается морфологии кристаллов, то она зависит от конкретного полимера. Например, у полиэтилена цепи обычно ориентированы зигзагообразно в форме, перпендикулярной основной плоскости Кристалл орторомбический с площадями а = 0,740 нм и b = 0,493 нм, а вертикальный размер ячейки, с = 0,253 нм. Также другие полимеры могут кристаллизоваться с удлиненными цепями, такими как PA-6 (моноклинный) и PA-6.6 (триклинный).

Изотактические виниловые полимеры (CH2-CHX) могут из-за стерических помех в большинстве случаев не находиться в зигзагообразной форме, а затем цепь принимает наиболее правильную форму спиральной формы. Например, полипропилен в виде спирали кристаллизуется в моноклинной решетке. Из-за неполной кристаллизации в полимерах кристаллические и аморфные области каким-либо образом располагаются в пространстве. В одной из старых моделей Херманна и Гернгросса (1930 год) кристаллические области заключены в аморфную матрицу, а цепи переходят из одной области в другую. В другой модели, паракристаллической (Хозманн, 1936 год), аморфные области наоборот встроены в кристаллы. Обе модели реалистичны и встречаются в сочетании друг с другом. Подробная модель для монокристалла была введена Келлером в 1957 году для полиэтилена. Цепочки более или менее регулярно сложены в тонкие слои.

Картинка

Толщина таких слоев кажется больше, так как температура кристаллизации выше. Наиболее примечательно то, что толщина пластин увеличивается при рекристаллизации при температуре, близкой к Tm. Кристаллизация из перемешиваемого раствора, например PE приводит к сильно ориентированному пучку волокон, на котором, в дальнейшем, растут поперечные пластины. Это наблюдение лежит в основе недавно разработанного сверхпрочного PE-волокна. В полимерах, кристаллизованных из расплава, в большинстве случаев наблюдаются сферолитические структуры: сферические агломераты кристаллов и аморфные области, выращенные из первичного ядра путем последовательного вторичного зародышеобразования. Размеры сферолитов обычно составляют от 5 мкм до 1 мм. Когда сферолиты растут в процессе кристаллизации, они соприкасаются друг с другом и разделяются плоскостями. На срезе микротом они показывают очень привлекательный цвет в поляризованном свете.

Картинка
Иконка
Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.
Автор

Автор: Юрий Белоусиков

Дата: 2 Авг 2020 00:00

Комментариев нет

  Читайте также Особенности взаимодействия молекул флокулянта с растворителями Что вы хотели знать о монтаже трубопроводов. Монтаж полипропиленовых труб Возможность совмещения разных пластиков в одной трубопроводной системе Обработка нефтесодержащих стоков физико-химическими методами О монтаже труб из полибутена. Часть 2 Вернуться назад
Пройти опрос о качестве сайта