Polímeros amorfos
Volumen de la revista: 49; Número de la revista: 12; Información relacionada: PHaSE colabora con la Universidad de Massachusetts, Amherst (líder) y Lowell; el Laboratorio Nacional Oak Ridge; la Universidad Estatal de Pensilvania; el Instituto Politécnico Renssalaer; la Universidad de Pittsburgh; ID de la revista: ISSN 0024-9297
Shen, Xiaobo, Hu, Weiguo, & Russell, Thomas P. Measuring the Degree of Crystallinity in Semicrystalline Regioregular Poly(3-hexylthiophene). Estados Unidos. https://doi.org/10.1021/acs.macromol.6b00799
On the Role of Single Regiodefects and Polydispersity in Regioregular Poly(3-hexylthiophene): Distribución de defectos, síntesis de cadenas sin defectos y un modelo sencillo para la determinación de la cristalinidad
Modelo perfeccionado de las antenas clorosómicas de la bacteria verde Chlorobium tepidum a partir de las restricciones de desplazamiento químico de protones obtenidas con la espectroscopia de correlación dipolar de RMN de alto campo 2-D y 3-D
Cristalinidad del polipropileno
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 semicristalino
Ia=X/q-pIc/q(5)Los valores de Ia e Ic pueden determinarse para muestras con diferentes porcentajes de cristalinidad. El trazado de Ia frente a Ic debe dar lugar a una línea recta cuya pendiente es p/q. Los interceptos en los ejes x e y proporcionan los valores de intensidad de las muestras 100% cristalinas y 100% amorfas, respectivamente. El porcentaje de cristalinidad, Xcr, viene dado por
donde ham, hs y hcryst son las entalpías específicas de una muestra totalmente amorfa, la muestra de ensayo y una muestra totalmente cristalina, respectivamente. La entalpía específica de la muestra de ensayo (hs) con respecto a un estado de referencia a una temperatura inicial, Tini, puede calcularse a partir de la capacidad calorífica específica, Cp(T), como sigue
donde hSAMX% correspondería a la entalpía para la muestra SAM5% (es decir, hSAM5%). La cristalinidad inicial de SAM5% sería la diferencia entre el cambio de cristalinidad de los polvos amorfos SAM2×5 y SAM5% a la temperatura máxima. Este proceso da como resultado un valor de aproximadamente 0,04 para un experimento con los polvos SAM5%. Además, añadiendo este valor de cristalinidad inicial a la curva de cambio de cristalinidad a todas las temperaturas para SAM5%, se puede obtener el porcentaje de cristalinidad en función de la temperatura [Fig. 12(B)]:
Cristalinidad Dsc
Las propiedades físicas de una muestra polimérica, como la densidad, la ductilidad y la resistencia al envejecimiento, dependen en gran medida de la cantidad de material cristalino (a menudo denominado porcentaje de cristalinidad) de la muestra. Hay dos métodos principales por los que podemos determinar el porcentaje de cristalinidad de una muestra en la ACM: las mediciones de densidad y la calorimetría diferencial de barrido (DSC). Ambos métodos comparan la muestra desconocida con una muestra totalmente cristalina o amorfa del mismo polímero, y requieren que el usuario tenga algunos datos de referencia. Además, la DSC es una técnica destructiva, lo que significa que la muestra proporcionada debe ser una que no sea necesaria para las pruebas posteriores.
El método más común para determinar el porcentaje de cristalinidad de una muestra consiste en comparar la densidad de la muestra con las densidades totalmente cristalina y totalmente amorfa. La MCL dispone de una herramienta de medición de la densidad de Arquímedes que puede utilizarse junto con una balanza normal para determinar la densidad de una muestra. La figura siguiente muestra la configuración adecuada para el accesorio.