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2025-06-09T18:12:10Z

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Einen [[Feststoff]], welcher sowohl [[kristall]]ine als auch [[amorph]]e Bereiche ([[Domäne (Chemie)|Domänen]]) enthält, bezeichnet man als '''teilkristallin'''. Der Begriff spielt im Wesentlichen in der [[Polymerphysik]] eine Rolle.

Kühlt man die [[Polymerschmelze|Schmelze eines Polymer]] ab, so bewegen sich die Ketten immer weniger und beginnen sich regelmäßig anzuordnen ([[Kristallisation (Polymer)|kristallisieren]]). Da sie aber ineinander [[Verschlaufung|verschlauft]] sind ({{EnS|entangled}}), kann dieser Prozess nicht in der ganzen Probe stattfinden, sondern nur in Domänen. Im Rest der Probe erstarren die Ketten ungeordnet (amorph).

Einflussfaktoren:
* [[Polymer|Polymere]] kristallisieren umso mehr, je langsamer die Schmelze abgekühlt wird.
* [[Taktizität]]: es kristallisieren iso- oder syndiotaktische Polymere; ataktische Polymere kristallisieren nur, wenn die [[Substituent]]en sehr klein sind, wie beim [[Polyvinylfluorid]].
* Polymere mit kleinen [[Seitenkette]]n kristallisieren besser als solche mit großen.
* Ebenso kristallisieren [[Vernetzung (Chemie)|vernetzte]] oder verzweigte Polymere ''nicht''.

Kristalline Substanzen, die nicht als [[Einkristall]], sondern als [[Polykristall]]e vorliegen, werden ''nicht'' als teilkristallin bezeichnet, auch wenn sich zwischen den [[Kristallit]]en ein dünner amorpher Film befindet.

== Kristallinität, Kristallinitätsgrad, Kristallisationsgrad ==
Der [[Kristallinitätsgrad]] k bezeichnet den kristallinen Anteil eines teilkristallinen Feststoffes. In der Regel wird er angegeben
* als [[Massenbruch]]:

:<math>k = \frac{m_\mathrm{krist}}{m_\mathrm{ges}}</math>

oder
* als [[Molenbruch]]:

:<math>k = \frac{n_\mathrm{krist}}{n_\mathrm{ges}}</math>

Die verwendete [[Maßeinheit]] der Kristallinität hängt von der Messmethode ab.

Bei Polymeren hängt der Kristallinitätsgrad von der thermischen Vergangenheit des Materials ab: [[Tempern]], d. h. das Polymer lange Zeit auf eine Temperatur knapp unterhalb des [[Schmelzpunkt]]es zu erwärmen, erhöht die Kristallinität, denn die Polymerketten können sich dann ordnen.

Typischerweise werden Kristallinitäten von 10 bis 80 % technisch angewendet. Das Erreichen höherer Kristallinitäten ist nur möglich bei niedermolekularen Materialien oder speziell getemperten Proben. Im ersteren Fall wird das Material dadurch [[Sprödigkeit|spröde]], im letzteren ist das Tempern zu kostspielig für eine Anwendung. Kristallinitäten unter 10 % führen zu einer zu hohen [[Kriechen (Werkstoffe)|Kriech]]<nowiki/>neigung, wenn der [[Glasübergang]] unterhalb der Anwendungstemperatur liegt.

Methoden zur Bestimmung der Kristallinität bei Polymeren sind:
* [[Dynamische Differenzkalorimetrie|DSC]]
* Messung der [[Dichte ]]
* [[Doppelbrechung]]s<nowiki/>messungen mit dem [[Polarisationsmikroskop]]
* [[Röntgenbeugung]]
* [[Infrarotspektroskopie]] oder
* [[Kernspinresonanz]] (NMR).

In der Regel sind teilkristalline Polymere [[Opazität|opak]], d. h. eingetrübt. Das liegt an der [[Lichtbrechung]] aufgrund der unterschiedlichen [[Brechungsindex|Brechungsindices]] von kristallinen und amorphen Bereichen. Der Eintrübungsgrad nimmt mit der Kristallinität zu, hängt aber auch von Unterschieden im Brechungsindex ab. So ist z. B. [[syndiotaktisch]]es [[Polypropylen]] fast vollständig durchsichtig, während [[isotaktisch]]es Polypropylen mit vergleichbarer Kristallinität von ca. 50 % stark opak ist. Das lässt sich durch die unterschiedliche [[Kristallstruktur]] dieser beiden [[Polymorphie (Stoffeigenschaft)|Modifikationen]] erklären.

== Siehe auch ==
* [[Sphärolith]]
* [[Kristallisation (Polymer)|Kristallisation (Polymer]])

== Literatur ==
* Bernd Tieke: ''Makromolekulare Chemie. Eine Einführung.'' Wiley-VCH, Weinheim 2000, ISBN 978-3527293643.

[[Kategorie:Makromolekulare Chemie]]
[[Kategorie:Festkörperphysik]]

Teilkristallin - Versionsgeschichte

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