Polímero semicristalino
el rango de 10 – 20 nm. En ausencia de un gradiente térmico, las láminas crecen radialmente en todas las direcciones, dando lugar a regiones cristalinas esféricas, las llamadas esferulitas. Normalmente, los polímeros sólo pueden producir parcialmente
La cadena vertebral favorece la formación de cristales porque las moléculas prefieren una disposición ordenada con la máxima densidad de empaquetamiento para maximizar el número de enlaces secundarios. Así, las moléculas tienden a organizarse de forma cooperativa y a desarrollar una estructura cristalina. Un buen ejemplo son los
los enlaces de hidrógeno. Esto eleva la temperatura de tránsito del vidrio y el punto de fusión. La alta cristalinidad y las fuertes interacciones intermoleculares también aumentan en gran medida la resistencia mecánica. De hecho, las fibras de Kevlar son algunas de las fibras plásticas más resistentes
Amorfo frente a cristalino
La cristalización de los polímeros es un proceso asociado a la alineación parcial de sus cadenas moleculares. Estas cadenas se pliegan y forman regiones ordenadas denominadas laminillas, que componen estructuras esferoidales más grandes denominadas esferulitas[1][2] Los polímeros pueden cristalizar al enfriarse tras la fusión, el estiramiento mecánico o la evaporación del disolvente. La cristalización afecta a las propiedades ópticas, mecánicas, térmicas y químicas del polímero. El grado de cristalinidad se estima mediante diferentes métodos analíticos y suele oscilar entre el 10 y el 80%, y los polímeros cristalizados suelen denominarse “semicristalinos”. Las propiedades de los polímeros semicristalinos están determinadas no sólo por el grado de cristalinidad, sino también por el tamaño y la orientación de las cadenas moleculares.
Los polímeros se componen de largas cadenas moleculares que forman espirales irregulares y enredadas en la masa fundida. Algunos polímeros conservan esa estructura desordenada al congelarse y se convierten fácilmente en sólidos amorfos. En otros polímeros, las cadenas se reorganizan tras la congelación y forman regiones parcialmente ordenadas con un tamaño típico del orden de 1 micrómetro[3] Aunque sería energéticamente favorable que las cadenas del polímero se alinearan en paralelo, dicha alineación se ve obstaculizada por el enredo. Por lo tanto, dentro de las regiones ordenadas, las cadenas de polímeros están alineadas y plegadas a la vez. Por lo tanto, estas regiones no son ni cristalinas ni amorfas y se clasifican como semicristalinas. Ejemplos de polímeros semicristalinos son el polietileno lineal (PE), el tereftalato de polietileno (PET), el politetrafluoroetileno (PTFE) o el polipropileno isotáctico (PP)[4].
Polímero cristalino
ImprimirExisten cuatro estructuras básicas de polímeros que se muestran en la siguiente figura. En la práctica, algunos polímeros pueden contener una mezcla de las distintas estructuras básicas. Las cuatro estructuras básicas de los polímeros son: lineal, ramificada, reticulada y en red.
Los polímeros lineales parecen “espaguetis” con cadenas largas. Las cadenas largas suelen mantenerse unidas por los enlaces más débiles de Van der Waals o de hidrógeno. Dado que estos tipos de enlaces son relativamente fáciles de romper con el calor, los polímeros lineales suelen ser termoplásticos. El calor rompe los enlaces entre las cadenas largas, lo que permite que las cadenas fluyan entre sí y que el material pueda volver a moldearse. Al enfriarse, los enlaces entre las cadenas largas vuelven a formarse, es decir, el polímero se endurece.
Los polímeros ramificados se asemejan a los polímeros lineales con la adición de cadenas más cortas que cuelgan de la columna vertebral del espagueti. Dado que estas cadenas más cortas pueden interferir en el empaquetamiento eficaz de los polímeros, los polímeros ramificados tienden a ser menos densos que los polímeros lineales similares. Dado que las cadenas cortas no hacen de puente entre una columna vertebral más larga y otra, el calor suele romper los enlaces entre las cadenas del polímero ramificado y permite que el polímero sea termoplástico, aunque hay algunos polímeros ramificados muy complejos que se resisten a esta “fusión” y, por tanto, se rompen (endureciéndose en el proceso) antes de ablandarse, es decir, son termoestables.
Cristalinidad del Hdpe
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5.6.1 Morfología de los cristalitos de los polímerosLa unidad fundamental de la estructura formada por los polímeros cristalinos a la que se puede acceder con el microscopio óptico es la esferulita. Las esferulitas aisladas se forman fácilmente a velocidades de crecimiento de esferulitas relativamente lentas, como las que presentan el polipropileno y el poliestireno isotáctico. A diferencia de las fibras de aramida, en las que el grado de cristalización se aproxima al 100% (figura 54), la mayoría de los polímeros cristalinos contienen cantidades significativas de polímero amorfo, ya sea entre las esferulitas o presente en los límites de los cristalitos dentro de las esferulitas individuales.Al enfriar soluciones de polímeros en disolventes orgánicos, es posible obtener diminutas plaquetas (laminillas) que representan los elementos cristalinos más pequeños dentro de estructuras mucho más complejas como las esferulitas (figura 55). Estas láminas tienen un grosor que oscila entre los 10 y los 40 nm y pueden tener una anchura de varios micrómetros (μm). Las cadenas de cada cristal, que en el polietileno se encuentran en una conformación de zig-zag (Figura 55(a)), se pliegan unas sobre otras como se muestra esquemáticamente en la Figura 55(b). Se cree que se producen pliegues similares en los polímeros a granel, aunque probablemente haya más desorden en la superficie del pliegue donde las cadenas se interconectan con otras láminas (Figura 55(c)).Claramente, estos segmentos de cadena representan el polímero no cristalino; aunque su módulo es menor, proporcionan los enlaces esenciales entre los cristales y así unen el material como un compuesto.