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Que se passe-t-il pendant la cristallisation (Tc) ?


La cristallisation décrit le passage d’une substance à l’état cristallin. Elle peut se produire à partir de la phase gazeuse, de la phase solide ou de la phase liquide. Les atomes ou les molécules s’arrangent pour former un réseau cristallin clairement défini avec des états d’énergie minimale.

Table des matières :

  1. Définition scientifique
  2. Recristallisation
  3. Application pratique
  4. Détermination du degré de cristallinité

Définition scientifique

La cristallisation, que ce soit en métallurgie, dans les céramiques et le verre ou dans les polymères, est le processus qui se produit lors du refroidissement où des cristallites se forment, soit spontanément, soit grâce à l’ajout d’agents de nucléation et d’impuretés.

Ici, en raison de l’application principale du DSC, la cristallisation dans les polymères qui forment une structure cristalline à travers des régions de longue portée. Auparavant, ces chaînes moléculaires existaient dans un état amorphe désordonné.

En plus des noyaux de cristallisation, le préalable à la cristallisation est une fusion et, par conséquent, une température suffisamment élevée. Plus le refroidissement est lent, mieux la cristallisation peut être détectée. Cela donne aux chaînes moléculaires correspondantes plus de temps pour s’orienter.

Recristallisation

Cependant, la cristallisation peut également être provoquée par l’étirement dû à des influences mécaniques à froid. Lors du réchauffement, une recristallisation peut se produire. Cette recristallisation, également appelée cristallisation à froid, se produit entre la température de transition vitreuse et la fusion du polymère.

La cause de cette réaction exothermique est l’orientation supplémentaire des chaînes résultant de l’assouplissement du matériau après le point de transition vitreuse. L’assouplissement permet aux chaînes moléculaires de mieux vibrer et de s’orienter ensuite pour former des cristaux. Au cours du processus, de nouveaux noyaux de cristallisation peuvent se former ainsi que les grains cristallins existants peuvent croître.

Application pratique

Dans la pratique quotidienne de la mesure DSC, la cristallisation se manifeste sous la forme d’un pic exothermique. Cristallinité, degré de cristallisation et degré de cristallinité sont utilisés de manière synonyme dans la littérature technique et indiquent le pourcentage de polymère qui est cristallin. En pratique, les polymères complètement cristallins sont peu importants, car ils ne peuvent être produits que par un recuit élaboré juste en dessous de la température de fusion.

Linseis Chip DSC 10 quenchcooling equipment

Détermination de la cristallinité

K = degré de cristallinité

∆H = enthalpie

∆HC = enthalpie de cristallisation

∆Hlit = valeur littéraire de l’enthalpie

∆HM = enthalpie de fusion

Un préalable pour déterminer le degré de cristallinité est la connaissance de l’enthalpie théorique de fusion ∆Hlit pour un matériau complètement cristallin, selon :

K=∆HM/∆Hlit ∙100

Le degré de cristallinité peut être calculé en pourcentage. En réchauffant l’échantillon une deuxième fois, il est ainsi possible de déterminer dans quelle mesure la cristallinité de cet échantillon a été influencée par l’historique thermique et mécanique. Si un pic de recristallisation se produit pendant le processus de chauffage, il est soustrait de l’enthalpie de fusion et le résultat est divisé par la valeur littéraire associée. Cela peut être résumé par :

K=(∆HM-∆HC)/∆Hlit ∙100

Figure 1: Cold crystallization with relevant temperatures

Figure 1 : Cristallisation à froid avec les températures correspondantes