جدول المحتويات
وتعتمد خواص المواد الصلبة إلى حد كبير على ترتيب الجسيمات (الذرات والجزيئات) التي تتكون منها المواد. إذا كان الترتيب عشوائيًا، تكون المواد غير متبلورة. في المواد البلورية، تكون الجسيمات مرتبة على فترات منتظمة وبنمط ثابت.
في حين أن البوليمرات المتصالبة (اللدائن المتشابكة (اللدائن المتصلبة واللدائن الحرارية) لها دائمًا بنية غير متبلورة، يمكن أن تتشكل البلورات في البوليمرات اللدائنية الحرارية. في معظم الحالات، تتشكل المناطق ذات البنية البلورية والمناطق ذات البنية غير المتبلورة جنبًا إلى جنب. وينتج عن ذلك بلاستيك شبه بلوري.
يعتمد مدى التبلور على الظروف التي تتصلب فيها المواد البلاستيكية. يكون لدرجة الحرارة أثناء التصلب وسرعة تغير درجة الحرارة تأثير حاسم.
خواص المواد كدالة لدرجة التبلور
يزيد التبلور في البلاستيك من كثافته ودرجة حرارة الزجاج
درجة حرارة الزجاج
درجة حرارة
درجة حرارة الانصهار
والقوة. ونتيجة لذلك، يتحسن أيضًا ثبات الأبعاد ومقاومة التآكل الميكانيكي. وفي الوقت نفسه، فإن
معامل التمدد الحراري
والقدرة على اختراق السوائل والغازات. توسع هذه الخصائص نطاق استخدامات البوليمرات شبه البلورية.
يتم إطلاق الحرارة أثناء التبلور. يمكن قياس إنثالبي التبلور هذا بواسطة
التبلور
يمكن أن يحدث الانتقال من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة بطريقتين مع البوليمرات: إما أن يتصلب البوليمر المنصهر أو يترسب من محلول فائق التشبع. وتفقد الجزيئات الكبيرة جزءًا كبيرًا من طاقتها الحركية في هذه العملية، والتي يتم إطلاقها في البيئة في صورة حرارة.
في نطاق محدود من درجات الحرارة، يمكن للسلاسل الجزيئية الكروية الشكل أن “تتمدد”. وعند القيام بذلك، فإنها ترتب نفسها في هياكل متوازية مكونة من
يتطلب تكوين البنية البلورية نقطة انطلاق، والتي يشار إليها باسم نواة التبلور. يمكن لأصغر كميات من البوليمرات المتبلورة بالفعل أو حتى الجزيئات الغريبة مثل الكوارتز أن تكون بمثابة نواة كهذه النواة. تنمو البلورة حول هذه النواة إلى أن تصادف بلورات أخرى أو مناطق مواد غير متبلورة متصلبة. ومن خلال إضافة نوى التبلور إلى الذوبان أو المحلول، يمكن التأثير على عدد البلورات وبالتالي حجمها أيضًا.
تعتمد المواد المناسبة كنواة تبلور على نظام البوليمر الفردي ويجب تحديدها تجريبيًا. كما يتم تحديد الوقت اللازم لنمو البلورات ونطاق درجة الحرارة المثلى من خلال التجارب. وتعد طرق التحليل الحراري مناسبة لهذا الغرض.
إعادة التثبيت
إعادة التبلور هي تكوين وإعادة تشكيل البلورات. تحدث هذه العملية بشكل لا إرادي عندما تصل درجة حرارة المواد البلورية أو شبه البلورية إلى قيمة معينة أو عندما تتشوه البوليمرات بواسطة قوى ميكانيكية خارجية. كما ترتبط أيضًا بزيادة أو نقصان حركة الجسيمات. يمكن استخدام إعادة التبلور بطريقة مستهدفة لتحقيق خصائص المواد المطلوبة. تتوفر عمليات مختلفة لهذا الغرض.
ما بعد التبلور بسبب التمدد
تُستخدم هذه العملية في إنتاج الألياف الاصطناعية والأغشية والأجسام المجوفة. يتم إنتاج الألياف والأغشية الاصطناعية عن طريق بثق البوليمرات المسخنة. يتم ضغط المادة من خلال فوهات أو فتحات مماثلة تحت ضغط عالٍ وتأخذ شكلها.
ثم يتم تطبيق قوى الشد التي تتسبب في تمدد السلاسل الجزيئية وترتيب نفسها بالتوازي. يمكن إنتاج أجسام مجوفة (علب، زجاجات) من الفراغات التي يتم توسيعها عن طريق الضغط الزائد في الداخل. وتؤدي ضغوط الشد الناتجة في المادة إلى تكوين بلورات.
إعادة التبلور من المحلول
تتوزع الجزيئات الكبيرة للبوليمر بالتساوي في المحلول. إذا حدث التشبع الفائق، أي زيادة في تركيز الجزيئات الكبيرة في المحلول إلى أعلى من الحد الأقصى للذوبان عند درجة حرارة المحلول المعني، فإنها تنفصل في حالة صلبة. وفي هذه العملية، تعيد ترتيب نفسها ويمكن أن تشكل هياكل بلورية.
الشرط الأساسي للتبلور هو الحفاظ على درجة الحرارة المثلى والوقت اللازم لنمو البلورات. ويمكن دعم إعادة التبلور والتحكم فيه بإضافة نوى التكثيف (“بذر” المحلول).
