H01 - Inleiding - Vssd

74 Vraagstukken polymeren
Plotten we – ln(1 – l) tegen t tweezijdig logaritmisch, dan blijken de punten
inderdaad op een rechte lijn te liggen met helling 3, dus a = 3. c kan b.v. bepaald
worden bij t = 1000: c = 7·10 –10 .
b. a = 3 kan betekenen: driedimensionale kristalgroei met heterogene nucleatie of
tweedimensionale groei met homogene nucleatie.
c. Bij 155 °C zal er aan de exponent a niet veel veranderen. c wordt echter
aanzienlijk kleiner als gevolg van veel langzamer kristallisatie.
d. Het volume van het amorfe polymeer is 120 mm 3 ; de amorfe dichtheid is dus
ra = 100/120 g/cm 3 . De dichtheid van het uitgekristalliseerde monster is r =
100/110 g/cm 3 . Met rk = 0,937 g/cm 3 kan de volumefractie kristallijn berekend
worden met: jk = (r – ra)/(rk – ra) = 0,73.
4.24. Uit jk = (r – ra)/(rk – ra) volgt voor LDPE: jk = 0,38
en voor HDPE: jk= 0,76.
4.25. De oorzaak moet gezocht worden in de morfologie van het polymeer. De vraag
is: is de amorfe fase continu of de kristallijne fase of allebei? Behandeling van deze
vraag volgt in hoofdstuk 9.
4.26. Een semi-kristallijn polymeer is een twee-fasen systeem; het bestaat uit een
kristallijne fase en een amorfe fase, die meestal een verschillende brekingsindex
hebben. Licht wordt dus onophoudelijk afgebogen aan de grenzen tussen kristallijn
en amorf, hetgeen resulteert in een sterke lichtverstrooiing.
Als, bij uitzondering, de brekingsindices van de amorfe en de kristallijne fase gelijk
zijn (zoals in PMP), vindt geen lichtverstrooiing plaats, en is het polymeer dus goed
transparant.
Als de kristallieten klein genoeg zijn (klein t.o.v. de golflengte van het licht), is de
lichtverstrooiing klein, en is het polymeer dus transparant. Dit kan bereikt worden
met kiemvormers, maar ook met ketenoriëntatie.
4.27. In een supersterke PE vezel liggen de ketens nagenoeg geheel gestrekt, en
worden dus belast onder optimale condities. Ze zullen echter de mechanische
spanning op elkaar moeten overdragen, hetgeen alleen kan gebeuren door dwarsbindingen.
Dit zijn betrekkelijk zwakke krachten (Van der Waals bindingen), en het
komt er dus op aan, het aantal van deze bindingen zo groot mogelijk te maken, dus
zo lang mogelijke ketens te nemen.
4.28. Bij een semi-kristallijn polymeer vertoont de E-modulus tussen Tg en Tm
(waar hij toch al lager is dan beneden Tg), een vrij sterke daling bij toenemende
temperatuur, terwijl bij amorfe polymeren, die beneden Tg gebruikt worden, de
temperatuur niet veel uitmaakt voor de stijfheid (afgezien natuurlijk van eventuele
secundaire overgangen). Parallel hieraan verloopt de tijdafhankelijkheid van de
modulus, dus de kruip.