The Effect of Step Isothermal Crystallization on the Polymer Crystalline Morphology: The Case of Isotactic Polystyrene

El efecto de la cristalización isotérmica escalonada sobre la morfología cristalina del polímero: el caso del poliestireno isotáctico

Las simulaciones han demostrado que los cambios de temperatura durante el crecimiento de laminillas/cintas de un cristal polimérico inducen alteraciones en el espesor del cristal laminar. Por lo tanto, las láminas/cintas se fundirían a diferentes temperaturas. Esto se demuestra experimentalmente aquí para esferulitas de poliestireno isotáctico (iPS). Los resultados se obtuvieron siguiendo el proceso de fusión de estructuras de esferulita seleccionadas mediante escaneo de temperatura. Las muestras, en las que se observaron esferulitas seleccionadas, se cristalizaron desde el estado de fusión a temperaturas de cristalización sucesivas. Las observaciones de estos procesos de fusión de esferulitas se realizaron con un microscopio óptico polarizado, utilizando una platina caliente para aplicar el escaneo de temperatura.

INTRODUCCIÓN

¿Cuáles son los efectos sobre los cristalitos de una estructura esferulítica, cuando el crecimiento se realiza a diferentes temperaturas sucesivas de cristalización? En una esferulita, los cristalitos crecen radialmente desde el centro de la esferulita, siguiendo la dirección de uno de los ejes cristalográficos de los cristalitos, dando lugar a verdaderas cintas[1]. ¿Qué ocurrirá con las cintas cuando se apliquen temperaturas de cristalización sucesivas?

En la literatura que discute estas cuestiones, se ha demostrado mediante simulación[2-5] que el espesor de la cinta se modifica al variar la temperatura de cristalización. Sin embargo, no se encuentran resultados experimentales que demuestren esta afirmación. Mediante microscopía de fuerza atómica[6] se ha podido observar la altura de la laminilla y la rugosidad de las superficies plegadas. La microscopía electrónica[7] ha permitido seguir los cambios físicos que se producen durante el engrosamiento, así como la fusión de los cristales laminares. Por otro lado, son muchos los resultados procedentes de técnicas como SAXS y WAXS[8-9], que describen la variación del espesor laminar medio con las temperaturas de cristalización. Se ha demostrado que el espesor aumenta con el incremento de la temperatura de cristalización.

De hecho, el espesor medio de los cristales laminares (lc) es[10-12] inversamente proporcional al sobreenfriamiento (DT) según la ecuación 1, donde A y B son constantes y DT viene dado por la ecuación 2:

​$l_c = frac{A}{vartriangle T} + B$  (1)