后结晶(冷结晶)

半晶塑料的后结晶主要发生在温度升高和分子流动性增加以上玻璃化转变。然而,它也可以在室温下发生,例如橡胶或TPU。

后结晶是物理结构的变化,导致的增加结晶程度以及片层的厚度以及晶体结构的完美性。在后晶化(冷晶化)过程中,在现有的晶体结构和非晶区之间的过渡区,新的有序结构(晶体)生长。这些新形成的晶体可以通过其较低的熔化温度(见图1)来区别已有的晶体。

更密集的分子堆积会导致塑料或橡胶部件收缩或变形,产生裂纹。

图1:后结晶(来自Gottfried Wilhelm Ehrenstein, Sonja Pongratz: Beständigkeit von Kunststoffen,第30页)

后晶化构成DIN 50035中提到的物理老化过程。

物理时效过程往往是由冷却条件引起的热力学不稳定状态(残余应力、取向、不完善的晶体结构)的结果。

这样的条件会导致塑料在过冷熔体中凝固,因此产生的结构不平衡。

物理老化过程因温度的影响而加速。

应用实例

结晶后的例子

这个加热曲线显示了PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的玻璃化转变、结晶后和熔化。

仪器:DSC 214Polyma

测试条件:

  • 温度范围0°C到290°C氮气下:40ml, 60ml (P2,保护)
  • 加热/冷却速率:10k /min
  • 样品质量:穿孔12mgConcavus®坩埚
图2:131℃(峰值温度)下PET的放热后结晶

火山岩结晶后熔化的例子

岩石等天然物质的化学成分很难分析。这些材料通常是不同氧化物、硫酸盐或碳酸盐的混合物。火山岩通常由熔融的岩浆凝固而成,主要含有各种氧化物。

图3所示的示例显示了使用DSC 404 F1。可以清楚地看到,它几乎完全凝固了。
玻璃化转变在623℃至655℃之间。
在884°C和1111°C(峰值温度)检测后结晶和熔化。

结晶过程中释放的热量与熔合的热量相当,表明这种混合物具有高度的非晶态。

测试条件:

  • 温度范围:氮气下RT至1250°C
  • 升温速率:10k /min
图3:DSC 404 F1在火山岩上的测量,温度范围:RT ~ 1250°C, 10 K/min

相关的方法

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