Polímero semicristalino

Un polímero semicristalino es un polímero que contiene dos regiones claramente definidas en su estado sólido. Una de estas regiones es amorfa y la otra es cristalina.

Los polímeros están formadas por cadenas muy largas de unidades repetitivas llamadas monómeros, esto diferencia a este tipo de materiales de los formados por moléculas pequeñas, como el agua o el octano.

Un polímero amorfo es un material cuyas macromoléculas no presentan ningún orden de acomodo físico, esto se suele explicar comparando con un plato de spaghetti después de hervir, donde cada cadena de moléculas toma una forma de cuerda aleatoria y estas se enredan entre sí. Un ejemplo de estos materiales es el vidrio y por ello a estos polímeros se les conoce también como vítreos.

Un cristal es un material sólido en el cual las moléculas se arreglan de forma ordenada siguiendo un mismo patrón de acomodo para todo el material, los acomodos posibles de un cristal o sistema cristalino han sido descritos en las llamadas celdas o redes de Bravais, y su estudio corresponde a la cristalografía. Son ejemplos de cristales no poliméricos la sal común y el diamante.

Para que un polímero presente semicristalinidad, deben cumplirse ciertas condiciones, como lo son la regularidad de los monómeros, es decir que la cadena contenga unidades que se repitan de forma constante. También debe formarse una hélice con respecto a los substituyentes (el PE y el PP son parcialmente excepción de esta regla) y además debe cumplirse la condición de tacticidad.

Antecedentes históricos

Algunas de las primeras evidencias de cristales en polímero por medio de Rayos x fue reportada en 1920 para celulosa y derivados de celulosa por Herzog, Jancke y Scherrer. Las dimensiones de la celda unitaria fueron obtenidas de los experimentos realizados, fue notorio un detalle muy particular, en esta prueba, los cristales de otros polímeros como: derivados de celulosa, seda y hule natural eran mucho menores que la longitud de las cadenas del polímero involucrado. A finales de 1921

Estructuras cristalinas

  • Ondas en la celda unitaria
  • La ecuación de Bragg
  • ZULMA
  • Celda recíproca
  • Intensidad de la onda refractada
  • Métodos generales de investigación de celdas cristalinas

Regiones, lamelas y esferulitas

Imagen de Microscopía Óptica con polarizadores cruzados de esferulitas de un Poli(urea)uretano con segmento flexible cristalino.

Las esferulitas son aglomeraciones de cristales con forma de esfera y son del orden de 0.1 milímetros. Como los cristales tienen forma de placa estas se van pegando unas con otras, este proceso da lugar a que se ensanche la periferia y se dé lugar a una esfera. Son visibles en microscopio óptico, utilizando luz polarizada.

Obtención de cristales

Crecimiento de cristales poliméricos

Es común que los polímeros al cristalizar adopten una morfología esferulítica,[1]​,[2]​ en las que las lamelas, o cristales plegados, se orientan de manera radial.

Nucleación y cinética en el crecimiento de un cristal

Cristalización de polímeros en moldeo por inyección

Estructuras en las cavidades del molde

Cinética de cristalización en el molde

Solidificación sin extensión

Formación de estructuras por inyección

Por amormisfo endomario

Cristalización de fibras sintéticas

Pruebas físicas

Rayos X, WAXS y SAXS

DMA

SCA

Véase también


Bibliografía

  • Schulz. Polymer crystalization The development of Crystalline Order in Thermoplastic Polymers. Oxford university press ISBN 0-8412-3669-0.
  • C.D. Han and R.Shetty. Polymer Engineering & Sci. Vol. 1-9.
  • Lifshin, E. X-ray characterization of materials, Wiley-VCH, Weinheim 1999
  • Roe, R.-J. Methods of X-ray and Neutron Scattering in Polymer Science, Oxford Univ. Press, New York 2000.
  • Brumberger, H. (Hrsg.) Small Angle X-Ray Scattering, Gordon and Breach, New York 1967
  • Guinier, A.; Fournet, G. Small Angle Scattering of X-Rays, John Wiley and Sons, New York. 1955
  • Guinier, A. X-Ray diffraction in crystals, W.H. Freeman, New York
  • Elias, H.-G. Makromoleküle Hüthig und Wepf, Basel 1990.
  • L. E. Alexander, X-ray Diffraction Methods in Polymer Science, Wiley Interscience, New York, 1969
  • M. Kakudo, N. Kasai, X-ray Diffraction by Polymers, Elsevier Science Publishing Co., Inc., New York, 1972.
  • F. J. Balta-Calleja; C. G. Vonk, X-ray scattering of synthetic polymers, Elsevier, Ámsterdam, 1989
  • R.J. Roe, Methods of X-ray and neutron scattering in polymer science. Oxford Univ. Press, New York, 2000
  • C. Kittel: Introduction to solid state physics. New York: Wiley 1986.
  • M. N. Rudden, J. Wilson: Elementare Festkörperphysik und Halbleiterelektronik. Heidelberg: Spektrum 1995.
  • R. tURTON: The physics of solids. Oxford University Press 2000.
  • Kämpf, G. Characterization of Plastics by Physical Methods – Experimental Techniques and Practical Applications, Hanser, 1986
  • Charsley, E. L.; Warrington, S. B. Thermal Analysis - Techniques & Applications, Royal Society of Chemistry 1992
  • W. W. Wendlandt. Thermal Analysis 3 rd ed. Vol 19, Wiley, New York, 1986,
  • Höhne, G.W.H.; Hemminger, W.F.; Flammersheim, H.-J. Differential scanning calorimetry: an introduction for practitioners; Berlin [u.a.]. Springer, 1996
  • Van Krevelen, D.W. Properties of polymers: their correlation with chemical structure, their numerical estimation and prediction from additive group contribution, 3. compl. rev. ed. Ámsterdam. Elsevier, 1990
  • J. He, Zoller, J. Polymer Sci., Part B: Polym. Phys., 1994, 32, 1049.

Referencias

  1. ↑ Brito, Yelitza; y col. (2006). Estudio de la miscibilidad, morfología y cristalización de las mezclas POLI(P-DIOXANONA)-POLI(E-CAPROLACTONA) (PPDX/PCL). Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, 26 (1-2), 61-75.
  2. ↑ Fernández-d'Arlas; y col. (2015). Caracterización estructural de poliuretanos segmentados elastoméricos bajo deformación uniaxial. Anales de Química, 111(2), 83-91.