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Teilkristallin Einen Feststoff welcher sowohl kristalline als auch amorphe Bereiche Domänen enthält bezeichnet man als t

Teilkristallin

Einen Feststoff, welcher sowohl kristalline als auch amorphe Bereiche (Domänen) enthält, bezeichnet man als teilkristallin. Der Begriff spielt im Wesentlichen in der Polymerphysik eine Rolle.

Kühlt man die Schmelze eines Polymer ab, so bewegen sich die Ketten immer weniger und beginnen sich regelmäßig anzuordnen (kristallisieren). Da sie aber ineinander verschlauft sind (englisch entangled), kann dieser Prozess nicht in der ganzen Probe stattfinden, sondern nur in Domänen. Im Rest der Probe erstarren die Ketten ungeordnet (amorph).

Einflussfaktoren:

  • Polymere kristallisieren umso mehr, je langsamer die Schmelze abgekühlt wird.
  • Taktizität: es kristallisieren iso- oder syndiotaktische Polymere; ataktische Polymere kristallisieren nur, wenn die Substituenten sehr klein sind, wie beim Polyvinylfluorid.
  • Polymere mit kleinen Seitenketten kristallisieren besser als solche mit großen.
  • Ebenso kristallisieren vernetzte oder verzweigte Polymere nicht.

Kristalline Substanzen, die nicht als Einkristall, sondern als Polykristalle vorliegen, werden nicht als teilkristallin bezeichnet, auch wenn sich zwischen den Kristalliten ein dünner amorpher Film befindet.

Kristallinität, Kristallinitätsgrad, Kristallisationsgrad Bearbeiten

Der Kristallinitätsgrad k bezeichnet den kristallinen Anteil eines teilkristallinen Feststoffes. In der Regel wird er angegeben

oder

Die verwendete Maßeinheit der Kristallinität hängt von der Messmethode ab.

Bei Polymeren hängt der Kristallinitätsgrad von der thermischen Vergangenheit des Materials ab: Tempern, d. h. das Polymer lange Zeit auf eine Temperatur knapp unterhalb des Schmelzpunktes zu erwärmen, erhöht die Kristallinität, denn die Polymerketten können sich dann ordnen.

Typischerweise werden Kristallinitäten von 10 bis 80 % technisch angewendet. Das Erreichen höherer Kristallinitäten ist nur möglich bei niedermolekularen Materialien oder speziell getemperten Proben. Im ersteren Fall wird das Material dadurch spröde, im letzteren ist das Tempern zu kostspielig für eine Anwendung. Kristallinitäten unter 10 % führen zu einer zu hohen Kriechneigung, wenn der Glasübergang unterhalb der Anwendungstemperatur liegt.

Methoden zur Bestimmung der Kristallinität bei Polymeren sind:

In der Regel sind teilkristalline Polymere opak, d. h. eingetrübt. Das liegt an der Lichtbrechung aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindices von kristallinen und amorphen Bereichen. Der Eintrübungsgrad nimmt mit der Kristallinität zu, hängt aber auch von Unterschieden im Brechungsindex ab. So ist z. B. syndiotaktisches Polypropylen fast vollständig durchsichtig, während isotaktisches Polypropylen mit vergleichbarer Kristallinität von ca. 50 % stark opak ist. Das lässt sich durch die unterschiedliche Kristallstruktur dieser beiden Modifikationen erklären.

Siehe auch Bearbeiten

Literatur Bearbeiten

  • Bernd Tieke: Makromolekulare Chemie. Eine Einführung. Wiley-VCH, Weinheim 2000, ISBN 978-3527293643.
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Einen Feststoff welcher sowohl kristalline als auch amorphe Bereiche Domanen enthalt bezeichnet man als teilkristallin Der Begriff spielt im Wesentlichen in der Polymerphysik eine Rolle Kuhlt man die Schmelze eines Polymer ab so bewegen sich die Ketten immer weniger und beginnen sich regelmassig anzuordnen kristallisieren Da sie aber ineinander verschlauft sind englisch entangled kann dieser Prozess nicht in der ganzen Probe stattfinden sondern nur in Domanen Im Rest der Probe erstarren die Ketten ungeordnet amorph Einflussfaktoren Polymere kristallisieren umso mehr je langsamer die Schmelze abgekuhlt wird Taktizitat es kristallisieren iso oder syndiotaktische Polymere ataktische Polymere kristallisieren nur wenn die Substituenten sehr klein sind wie beim Polyvinylfluorid Polymere mit kleinen Seitenketten kristallisieren besser als solche mit grossen Ebenso kristallisieren vernetzte oder verzweigte Polymere nicht Kristalline Substanzen die nicht als Einkristall sondern als Polykristalle vorliegen werden nicht als teilkristallin bezeichnet auch wenn sich zwischen den Kristalliten ein dunner amorpher Film befindet Kristallinitat Kristallinitatsgrad Kristallisationsgrad BearbeitenDer Kristallinitatsgrad k bezeichnet den kristallinen Anteil eines teilkristallinen Feststoffes In der Regel wird er angegeben als Massenbruch k m k r i s t m g e s displaystyle k frac m mathrm krist m mathrm ges nbsp oder als Molenbruch k n k r i s t n g e s displaystyle k frac n mathrm krist n mathrm ges nbsp Die verwendete Masseinheit der Kristallinitat hangt von der Messmethode ab Bei Polymeren hangt der Kristallinitatsgrad von der thermischen Vergangenheit des Materials ab Tempern d h das Polymer lange Zeit auf eine Temperatur knapp unterhalb des Schmelzpunktes zu erwarmen erhoht die Kristallinitat denn die Polymerketten konnen sich dann ordnen Typischerweise werden Kristallinitaten von 10 bis 80 technisch angewendet Das Erreichen hoherer Kristallinitaten ist nur moglich bei niedermolekularen Materialien oder speziell getemperten Proben Im ersteren Fall wird das Material dadurch sprode im letzteren ist das Tempern zu kostspielig fur eine Anwendung Kristallinitaten unter 10 fuhren zu einer zu hohen Kriechneigung wenn der Glasubergang unterhalb der Anwendungstemperatur liegt Methoden zur Bestimmung der Kristallinitat bei Polymeren sind DSC Messung der Dichte Doppelbrechungsmessungen mit dem Polarisationsmikroskop Rontgenbeugung Infrarotspektroskopie oder Kernspinresonanz NMR In der Regel sind teilkristalline Polymere opak d h eingetrubt Das liegt an der Lichtbrechung aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindices von kristallinen und amorphen Bereichen Der Eintrubungsgrad nimmt mit der Kristallinitat zu hangt aber auch von Unterschieden im Brechungsindex ab So ist z B syndiotaktisches Polypropylen fast vollstandig durchsichtig wahrend isotaktisches Polypropylen mit vergleichbarer Kristallinitat von ca 50 stark opak ist Das lasst sich durch die unterschiedliche Kristallstruktur dieser beiden Modifikationen erklaren Siehe auch BearbeitenSpharolithLiteratur BearbeitenBernd Tieke Makromolekulare Chemie Eine Einfuhrung Wiley VCH Weinheim 2000 ISBN 978 3527293643 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Teilkristallin amp oldid 237843942