Halvkrystallinsk polymer

En termoplastisk polymer er et system dannet av lange lineære karbonkjeder ; den kan inneholde sidekjeder . De tilsvarende plastmaterialene er i prinsippet løselige og smeltbare . Over en viss temperatur blir disse kjedene veldig mobile under påvirkning av termisk omrøring , materialet er i "smeltet" tilstand. Når temperaturen synker, blir kjedene immobilisert, og i noen tilfeller dannes vanlige stabler av kjeder, som danner krystallinske områder som kalles krystallitter . Denne krystalliseringen er alltid delvis, så vi snakker om halvkrystallinsk polymer .

Krystallisering

• Stacking av lineære polymerkjeder.

• "Nærbilde" på en polyetylenkrystallitt .

• Perspektivvisning.

• Sammenligning av amorfe og halvkrystallinske tilstander.

Når en lineær polymer blir oppvarmet og deretter avkjølt sakte ( glødet ), har kjedene en tendens til å utfolde seg og deretter hoper seg opp. Denne stablingen er favorisert hvis intermolekylære obligasjoner kan opprettes. Denne krystalliseringen er aldri perfekt, krystallittene er vanligvis spredt i en amorf matrise . En krystallitt er en struktur dannet av kjeder brettet på seg selv og som stabler opp som vist ovenfor. En kjede kan være delvis i en krystallitt og delvis i en amorf sone, eller til og med være en del av to krystallitter.

Hvis avkjølingen er rask ( bråkjølende ), kan det ikke forekomme noen krystallisering, en såkalt "glassaktig" amorf tilstand oppnås. Dessuten har noen polymerer mange defekter (for eksempel grener, uregelmessig veksling av "  komonomerer  "), har veldig stive kjeder som "strekker seg dårlig", ellers kjeder "ikke seg til stabling" (for eksempel aromatiske ringer ), og krystalliser derfor lite eller krystalliser aldri. Bruk av nukleeringsmidler kan forbedre akselerasjonen av krystallisering.

Det er faktisk tre typer polymerer:

• A 1  : polymeren krystalliserer aldri, for eksempel termohærdende polymerer (molekyler med begrenset mobilitet ), 50/50 tilfeldige kopolymerer ;
• A 2  : polymeren krystalliserer hvis avkjølingshastigheten er lav, typisk med en grad av krystallinitet x c = 20 til 80% ( molar prosentandel av krystallisert polymer); det er mulig å oppnå en helt amorf, såkalt "glassaktig" polymer ved å slukke; for eksempel PET , PEEK , PPS  ;
• C: selv med bråkjøling er polymeren fortsatt delvis krystallisert; med langsom avkjøling kan en høy grad av krystallinitet oppnås (95% krystallisert polymer); f.eks. PE , POM .

Merknader:

• ved utforming av en termoplastisk polymer fremmer en lav kjølehastighet dannelsen av krystallinske soner. Disse er ofte i form av krystallitter dispergert i en amorf matriks;
• i motsetning til metall , polymer krystallnettverk oftest har noen elementer av symmetri (mindre perfekt krystallfaser);
• fortrinnsrettinger (som utgjør materialets tekstur ) kan vises under utformingen av materialene , noe som induserer anisotrope egenskaper . En polymerprøve (eksempel: PE) sammensatt av sfærulitter har ikke en generell fortrinnsretning.

Se også

Bibliografi

• J.-P. Trotignon , J. Verdu , A. Dobraczynski og M. Piperaud , Precis of plastic materials , Paris-La-Défense / Paris, Afnor / Nathan,1993, 232  s. ( ISBN  2-12-425021-3 og 2-09-176572-4 , varsel BNF n o  FRBNF35849535 )

Relaterte artikler

• Krystallinitetsrate
• Glassovergang
• Faseovergang av en polymer
• Taktisitet