Kristallisationskinetik von Polymeren

Zusammenfassung

Die Kristallisation verschiedener Fraktionen von Polyäthylensuccinat (PÄS, M=1350–2700) wurde in einem Temperaturbereich von 4°–70 °C polarisationsmikroskopisch gemessen. Mit zunehmendem Molekulargewicht wird das Sphärolithwachstum langsamer; im Gegensatz dazu nimmt die Keimbildungsgeschwindigkeit zu.

Wiederholte Messungen derselben Probe zeigen, daß die Sphärolithe immer wieder an der gleichen Stelle entstehen, aber in einer zeitlich nicht feststehenden Reihenfolge. Es liegt also heterogene Keimbildung mit statistischem Charakter vor, wobei die Anzahl der wirksamen heterogenen Partikel mit dem Grad der Unterkühlung zunimmt.

Bei einer Dispersion von PÄS in Siliconfett werden zwei verschiedene Keimbildungsmechanismen festgestellt. Ein stark temperaturabhängiger Mechanismus, der in einem zur Gesamtkristallisationszeit relativ kleinen Zeitraum zu Beginn der Kristallisation an einer von der Temperatur abhängigen Anzahl von Heterogenitäten Keime entstehen läßt, wie er auch in nichtdispergiertem PÄS vorliegt, und ein nur wenig von der Temperatur abhängiger, wahrscheinlich auch heterogener Mechanismus mit einer viel langsameren Keimbildungsgeschwindigkeit.

Summary

The crystallization of different polyethylenesuccinate fractions (PÄS, M=1350–2700) has been studied by a polarisation microscope in the temperature range 4°–70 °C. It is found that with increasing molecular weight the rate of spherulitic growth decreases, whereas the rate of nucleation increases. It is shown by repeated measurements of the same sample, that the spherulites always appear at the same positions but the sequence of the appearance in time varies. The nucleation mechanism is therefore heterogeneous with a statistical character; the number of effective heterogeneous particles increases with the degree of supercooling.

In a dispersion of this polymer in silicon oil two different nucleation mechanisms are observed. A strongly temperature dependent mechanism produces nuclei at a temperature dependent number of heterogeneities within a short time interval (compared to total crystallisation time) at the start of crystallisation, just as in not dispersed samples, and a second slightly temperature dependant and probably also heterogeneous mechanism with a much slower rate of nucleation.