Polímero cristalino
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
Polímeros ramificados
Estudiamos los fenómenos de cristalización y fusión del poli (3- hidroxibutirato) (PHB), un termoplástico semicristalino biodegradable y biocompatible, obtenido a partir de recursos renovables. Su alta cristalinidad motivó varios estudios sobre el comportamiento de cristalización y fusión, y también sobre las formas de aumentar la fracción amorfa del polímero. El efecto de las velocidades de calentamiento y enfriamiento en la cristalización y fusión del PHB comercial se investigó mediante calorimetría diferencial de barrido. Se utilizaron varias velocidades, entre 2,5 y 20 °C min-1, para estudiar los cambios de fase durante los ciclos de calentamiento/enfriamiento/recalentamiento. Los resultados mostraron que el PHB cristaliza parcialmente a partir de la masa fundida durante el ciclo de enfriamiento y cristaliza parcialmente en frío al recalentarse, y que la cantidad relativa de polímero que cristaliza en cada etapa depende en gran medida de la velocidad de enfriamiento. Las temperaturas de fusión y de cristalización en frío, así como las tasas de cambio de fase, dependen en gran medida de las tasas de enfriamiento y calentamiento.
-33 Reddy, M. M., Vivekanandhan, S., Misra, M., Bhatia, S. K., & Mohanty, A. K. (2013). Biobased plastics and bionanocomposites: current status and future opportunities. Progress in Polymer Science, 38(10-11), 1653-1689. http://dx.doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2013.05.006.http://dx.doi.org/10.1016/j.progpolymsci…
Polímeros de punto de fusión
En este artículo se informa del hallazgo de que la reflectancia espectral (SR) puede utilizarse para identificar las transiciones térmicas en películas delgadas de polímeros semicristalinos. Al estudiar el espesor de la película en función de la temperatura, descubrimos que los polímeros semicristalinos presentan perfiles característicos de expansión y contracción durante las transiciones de fusión (Tm) y cristalización (Tc), respectivamente. Antes de este descubrimiento, los estudios sobre la Tm cristalina en películas delgadas han implicado técnicas más costosas y complejas, como la microscopía de fuerza atómica (AFM), la elipsometría y la dispersión de rayos X de ángulo amplio de incidencia gravitacional (GIWAXS). Correlacionamos la Tm y la Tc medidas por SR con la calorimetría diferencial de barrido (DSC) en la masa y la GIWAXS de temperatura controlada o el AFM en las películas finas. Demostramos que la SR es precisa para medir cambios en películas con espesores de 500 nm hasta 21 nm y para detectar la depresión del punto de fusión debido al confinamiento de la película delgada. Además, demostramos que la SR es una potente herramienta para medir transiciones térmicas en películas de polímeros semicristalinos con una resolución de un solo grado.
Cristalización de la transición vítrea
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].