Giriş: Eklek Polimerlerin Gizli Mimarisi

Ek polimerler bizi neredeyse her modern yaşamın her yerinde çevreliyor, moleküler düzeydeki beton torbalarından [Uygun fiberlere otomotiv bileşenleri ve polistyrene köpükleri yalıtımda kullanılan temelleri belirlerken, bu polimer zincirlerin fiziksel bileşimi, moleküler düzeydeki bozulmamış, mekanik güç, sertlik, optik temel ilkelere karşı, optik davranışlara ve fiziksel aktiviteye karşı, optik ürünlere ek olarak şekillendirir.

Bu makale kristalinitenin ek polimerlerin mekanik ve optik özelliklerini nasıl etkilediğini inceler, kristal içeriği kontrol eden faktörleri keşfedin ve malzeme tasarımındaki temel yapı-özel ilişkileri için pratik rehberlik sağlar.Bu ilkeleri anlamakla, üreticiler, standart mülk talepleri dengelemek için uygun malzemelerin ötesine geçebilirler.

Eklenme Polimerleri Nedir?

Ek polimerler, ayrıca zincir-growth polimerler olarak da bilinir, polimerizasyon sırasında su gibi küçük moleküllerin tipik olarak serbest radikal, iyonik veya koordinasyon polimerizasyonu ile birlikte, mekanizmanın yapısını ve özelliklerini derinden etkileyen mekanizmalar ile birlikte hareket eder.

Ortak örnekler ve onların moleküler Mimarileri

En basit ve en ticari önemli polimer, tekrarlanan retinitlerden oluşur (CH)[Dönetici)[Döneticisel kristaller:2][Döneticisel)[Döneticisel olmayan bir polindisyonda kristalizeler ve homojenler, daha iyi bir şekilde homojendir.

Amorphous Versus Kristalline Distinction

Ek polimer mükemmel kristal değildir. Gerçek polimer sistemleri yarı kristaldir, her iki sipariş edilen kristal bölgeleri ( kristalizeler) ve zincirlenmiş bir morfolojik bölgelerin özellikleri ile ısıtılır ve uzun süreli siparişler elde edilir. kristalizeler kalın, ki bu lamellae göre yüzde 10 ila 10 ila 10 arasında bir morartlı işlem yapılır.

Polimerlerde Kristallik: Derin Bir View

Ek polimerlerdeki kristallik, polimer zincirlerinin mikrometre ölçeğinde verimli bir şekilde paketlemeye izin veren uygunlaştırma eğiliminden kaynaklanmaktadır.

Polimer Kristalizasyon Termodinamik

Kristalizasyon, molten durumunda polimer zincirlerinin, yüzeylerin veya katkı maddelerinin üstesinden gelmek için yeterli ısı enerjisini kaybettiğinde gerçekleşir.Fronalizasyon oranı, yaklaşık 0.8–0.8-times ısı (sponent) veya heterojen ısı (kir) ile ısı geçişi ile ısı geçişi ile sınırlı bir şekilde gerçekleşir.[T:0)

Kristallinity Etkileyen Faktörler

Verilen bir polimer sisteminde uygulanabilir kristalliği belirlemek için birden fazla faktör etkileşime girer:

Polimer Yapısal Özellikler

  • [FONT=0]Stereoregularity:[Dönetici: 0,4][/FONT=0) Isotactic and sindiotactic configurations, kristalleşmeye izin verir; atactic configurations genellikle öncedenclude it. Örneğin, isotactic Atari yüzde 60'ı aşan kristalitelere ulaşırken, atactic bir polipropilen tamamen morfül kalır.
  • [FONT:0)Chain şubesi: [Döneticiler zincir paketlemesini engelleyen kusurları olarak hareket ederler.{\ing:0)Chain şubeleri: [FONT:0]Köpücüler, zincir paketlemesini engelleyen bir daldan daha azına sahip olurlar.{\s-en az 1.000 karbon atom kristalinleri geniş ölçüde, 20&ndash ile LDPE; 1000 karbona sahip 30 şubeleri sadece 40– yüzde 40–60 kristallik.
  • [FONT:0]Commoner (İsveç) dahil olmak üzere: [DPE], kristalliği ve esnekliği azaltmak için hexene veya octene ortaklarını içerir.
  • [FONT:0]Molar kütle:[Dönetici:[Dönetici: 0) Çok uzun zincir kristalize ve yavaş hale gelir; orta molar kitleleri genellikle daha yüksek kristalitelere verir.

İşleme Koşulları

  • [FONT:0)Koolma oranı: [Dönemli soğutma, zincirleri kristalize etme zamanı verir.
  • [FONT:0) ⁇ Ekleyen: [Döneticileri için erime sıcaklığının altında ısıtılan ısının altında ısınıyor, ikincil kristalleşme ve mevcut kristallerin mükemmelliği ve hem kristal kalınlığını artırıyor.
  • [FONT=0]Mechanical deformasyon: [Döneticileri polimer zincirlerini genişletip, özellikle elastomerik sistemlerde, özellikle de elastomerik sistemlerde, fiber spinte yön ve kristallik artışı artırmak için sömürülüyor.
  • [FONT:0)Nucleating agents:[DÜT:1] Sürekli kristal, silik veya özel organik bileşikler, nükleksiyon için ücretsiz enerji bariyerini daha düşük, genel kristalliği yükselterek boyutlarını azaltır.

Kristallinity

Kristallik, sipariş edilen ve düzensiz bölgeleri ayırt eden analitik teknikler gerektirir. En yaygın kullanılan yöntemler şunlardır:

  • [FONT=0)X-ray difraksiyon (XRD): Bir morf kristal zirvelerin yoğunluğuna karşı keskin kristal zirvelerin yoğunluğuna karşı, bu, kristal içerik ve birim hücre boyutlarının doğrudan bir ölçü sağlar.
  • [FONT:0)Differential search calorimetri (DSC): [Dönetici: ), füzyonun ölçülmüş ısısını 100% kristal referans için karşılaştırarak kristalliği belirler.
  • [FONT:0]Density ölçümü:[DDDensity ölçümü:[DFLT:1) Kristalin bölgeleri çoğu polimerde morfolojik bölgelerden daha yoğundur.
  • [FONT:0)Infrared spectroskop (FTIR): ) Özel absorpsiyon grupları kristal veya morfatif uygunluklarla ilişkilendirilir. polietilen için 720 cm -1 ve 730 cm -1 bandı morföz ve kristal bileşenleri ayırt eder.
  • [FONT:0)Nuclear manyetik rezonans (NMR): ) Katı devlet NMR, karmaşık zincirlerden gelen mobil amorf zincirleri, sağlık süreleri temelinde ayırt edebilir.

Kristallik Etkisi Mekanik Özellikler

Ek polimerlerin mekanik davranışı, yarı kristalize morfoloji ile yakından bağlantılıdır. Kristalline lamellae, yük taşıyan fiziksel bağlantı olarak hareket eder ve reinforcing domains olarak, morfous bölgeleri enerji dağılımı sağlar ve deformasyon sağlar. Bu aşamalar arasındaki etkileşim makrooskopik mekanik yanıt belirler.

Stiffness ve Modulus

Yarı kristal polimerlerin elastik modları kristalite ile artar, çünkü kristal bölgeler 0.2&ndash'tan doğal olarak serttir;0.4 GPa. ilişki, genç versquo'ı düşük seviyelerde sergileyebilir, modları yüksek modları 1–2 GPa, düşük kristal bağlantı gibi düşük kristalleri artırırken, LDPE'nin ısı geçişinin üzerinde de kritik bir rol oynar: cam fazları ve tüm ısıtılmış bölgelerin üzerinde, tüm ısıtılmış bölgelerin neredeyse doğrusal olması gerekir.

Güçlü ve Zengin Davranış

Mekanik güç genellikle kristalite ile artar, çünkü kristal lamellae zincir kayma sayfa ve yük yük taşımaya eğilimlidir. Ancak, verim stresi sadece kristaliteye bağlı değildir, ancak aynı zamanda kristalite büyüklüğü ve lamellar kalınlığında da artış gösterebilir.

Zorluk ve Etki Direnişi

Kristallik ve sertlik arasındaki ilişki daha karmaşıktır. Sertlik, bu ticaretten enerjiyi plastik deformasyon yoluyla bozmak ve morfolojik bölgelerin bu yeteneği sağlar.Çok yüksek kristallik, kristalitelik ile sertleştirmenin maliyetine karşı çıkabilir, çünkü bu işlemden vazgeçmiş sertleştirici ajanlar, bu şekilde yumuşak betonarmeler mükemmel bir şekilde sertleştirici etki gösterir, düşük sıcaklıklardaki zayıf bir etki sağlarken, rastgele kopolimerler bu modunasyonda sertliği artırırlar ve çatlakları arttırırlar.

Creep ve Long-Termal Performans

Kristal bölgeler, 60&ndash aralığında moleküler akışın devam ettiği gibi, daha yüksek kristalitenin ürpertici direnci için yararlı hale getirilmesine karşı direnir.Bu özellik boru, otomotiv bileşenleri ve yapısal parçalar gibi uygulamalar için kritik önem taşır.Petrol boruları, gaz dağıtımları için tasarlanmış borular, boyutsal stabilitelerini 60&ndash aralığında başarıyla kontrol ederek elde eder;70.

Giysi ve Abrasion Direniş

Yüksek kristallik genellikle yüzey sertliğini geliştirir ve direniş giyer. kristal bölgeler, sıfırlanmaya ve yıpranmaya direnen daha fazla yüzey sunar.In polietilen morphology for common backup, ultra yüksek moleküler ağırlık polietilen (UHMWPE) ile kristalinity yaklaşık 50–70 gerekli aşınma direnci sağlar ve post-irradiation eksing veya çapraz bağlantı için daha fazla optimize eder.

Kristalitenin Optik Özellikleri Üzerine Etkisi

Ek polimerlerin vedash'in optik davranışı; şeffaflık, fındık, parlak ve refraktif indeks ve leke; kristal ve morf bölgeleri arasındaki sınırlarda derin bir şekilde etkileniyor. kristal ve morfolojik bölgeler arasındaki sınırlarda ışık saçıyor.

Şeffaflık ve Haze

Optik politografiler, 1– 100 mikrometre ışık dalgalarından çok daha büyük olan, her spherülitin görünür ışık ile çok sayıda fazı birbirinden ayırması gerekir.Influences ve amorphous katmanları, tipik olarak 1– 100 mikrometers her iki ışık büyüklüğünden çok daha büyük, yüksek çözünürlükte ve yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte.

Refraktif Index ve Birefringence

Kristal ve morfolojik bölgelerin moleküler paketlemedeki farklılıklar nedeniyle farklı refraktif indekslere sahiptir.In-aktif polimerler (örneğin, fiberler veya genişletilmiş filmler gibi), kristal lamellae uyum tercih eder ve güçlü bir kuş oluşturmayı tercih eder: refraktif indeksi, kristalliğe karşı kutuplaşmış paralellik ile farklılık gösterir.Bu özellik LCD ekranlar için optik geri yüklemeler için optik geri yüklemeler için kullanılır.

Yarı iletken polimerlerde Işık İletim

Işık iletiminin anahtar değişkeni, her bir lameller arayüzü arasındaki reraktif indeksin farkıdır. polietilen, morfiyal fazın yaklaşık 1.49'un reraktif indeksi vardır, çünkü kristal fazı 1.55'e yakıntır.Bu 4 yanlış eşleştirme her bir arayüzde güçlü saçılımlılığı neredeyse eşleştirilir.

Kontrollü Kristalitenin Optik Uygulamaları

  • [FONT:0]Packating filmleri: [Döneticilik polietilen ve polipropilen filmler taze ürün torbalarında açıklık için kullanılır, sarmalı ve şeffaf aşırı soğuk rulo dökümü son filmde düşük kristalliği korur.
  • [FONTcal fiberler: [Dönetici: [Dönetici: 0] Poly Methacrylate (PMMA) optik fiberler, morfızlı şeffaflığa güvenir. Ancak, son araştırmalar refraktif indeks gradientler aracılığıyla dalga kılavuz özelliklerini değiştirmek için kristal kladding katmanları araştırıyor.
  • [FONT:0]Difredly yüzeyleri yansıtacak şekilde: Yüksek kristallik poliliz ve polipropilenli ambalaj ve sentetik kağıtlarda kullanılan moropik yüzeyler bir kağıt benzeri görünüm yaratır.
  • [FONT:0]Işık yönetim filmleri:[Dönetici] Bi eksenli olarak kontrollü kristallik ve boşluklar ile kontrol edilen kristallik ve boşluklar ile belirli bir fındık ve tarımsal sera filmlerine ve ışık rehberlerine yönelik yönlendirmeler.
  • [FONT:0) Güvenlik özellikleri:[Dönetici: [Dönüşük ısıtma ile kristalizasyon, yarı kristal filmlerde şeffaf-on-yok modelleri oluşturabilir, kimlik doğrulama ve anti-aleleştirme uygulamalarında kullanılır.

İşleme-Property İlişkileri: Pratik Rehberlik

İşleme, kristallik ve son özellikleri arasındaki bağlantıları anlamak, üreticilerin belirli son kullanımlar için malzeme tasarlamasını sağlar. Aşağıdaki ilkeler pratik uygulama:

Stiffness ve Güçlük için tasarım

Yüksek modulus talep eden ve yük taşıma kapasitesinin maksimum kristaliteden faydalanılması. Yavaş soğutma, uzun ek döngüler ve karbon fiber takviyeli ajanlar kullanımı kristalin içeriği en üst düzeye çıkarmak için.Demekli otomotiv batarya tepsileri, örneğin, daha yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş kristalliği geliştirmek için 60'ın üzerinde parçalar oluşturur.

Zorluk ve Flexability için tasarım

Etkileyici veya esneklik çok fazla, daha düşük kristallik tercih edilir. Bu, hızlı soğutma, kristalleştiriciler veya plastikleştiricilerin tanıtımı ile elde edilebilir; yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüzde 65'lik bir soğutma için.

Transparency için Tasarım

Şeffaf yarı kristal ürünler için, altmikron spherulitler üreten ajanların temelleridir. Mikrodalga kaynaklı gıda konteynerleri, 0.1&ndash konsantrasyonlarında aranan birçok ambalajlama işlemi için kabul edilebilir.%0.5, spherulite boyutunun on bir mikrometerdan daha azına azaltır. Alternatif olarak, sayfayı takip eden hızlı bir şekilde silüleme, düşük kristalize filmler için kabul edilebilir birçok ambalaj uygulamaları için mutlak açıklık gerektirir.

Boyutsal Stability için tasarım

Zaman ve sıcaklık üzerinde kesin boyutları korumak için gereken parçalar, yüksek kristalite ile birlikte ısı ekleri ile bir araya gelir. 100–130°C, polipropilen için mevcut stresleri azaltır ve kristalleşmenin denge seviyelere ulaşmasına olanak sağlar.Bu işlem, araç ve elektronik uygulamalar için uygun maliyetlidir.

Sonuç: Bir Tasarım Olarak Kristallik

Kristallik sadece bir akademik polimer yapısı değildir; uygun polimer mimarileri ve kontrol koşullarını seçmek için güçlü bir tasarımdır; ek polimerlerde hedef alan mülkiyet profillerini doğrudan kontrol eder, güç, sertlik, ürperticiler ve şeffaflık, genellikle tam olarak yüksek çözünürlükte ticari-mühendislik koşulları ile kontrol etmek için malzemelerini üretebilir.

Yarı kristal polimer tasarımının geleceği, gerçek zamanlı kristalite izleme sürecinde gerçek zamanlı kristalliği izleme sağlayan gelişmiş karakterizasyon araçları, kristalleşme kinetiği karmaşık geometriler için tahmin eden hesaplama modelleri ve nanoyapılı nükleating agents that achieve unique functionality, and more functional material, mastery of polimer Engineering.

Ayrıca okuma ve Kaynaklar

Daha derin teknik anlayış arayan okuyucular için aşağıdaki referanslar ek polimerlerde kristallikin yazara dayalı kapsamı sağlar:

  • [FONT=0)Polymer Database: Polimer Kristalitesi) – kristalinite temelleri ve ölçüm tekniklerinin kapsamlı teknik bakışı.
  • [FONT:0)Springer: Polimer İşlemede Kristalizasyon) – Kristalizasyon kinetiği ve işleme-yapı ilişkilerinin derinlemesine tedavisi.
  • [FONT:0) Doğa Bilimsel Raporlar: Mekanik Özellikler Üzerinde Kristallik Etkisi[Dönetici: 1) vendash; Kristallik ve polimer mekanik yanıt arasındaki sayısal ilişkiyi inceler.