पॉलिमर का क्रिस्टलीकरण

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पॉलिमर का क्रिस्टलीकरण आणविक श्रृंखलाओं के आंशिक संरेखण से जुड़ी एक प्रक्रिया होती है। ये श्रृंखलाएं एक साथ मुड़ती है और लैमेला (सामग्री) कहे जाने वाले आदेशित क्षेत्रों का निर्माण करती है, जो स्फेरुलाइट (बहुलक भौतिकी) नाम की बड़ी गोलाकार संरचनाओं की रचना करती है।[1][2] पॉलीमर पिघलने, यांत्रिक खिंचाव या विलायक वाष्पीकरण से ठंडा होने पर क्रिस्टलीकृत हो सकते है। क्रिस्टलीकरण बहुलक के ऑप्टिकल, यांत्रिक, थर्मल और रासायनिक गुणों को प्रभावित करता है। क्रिस्टलीयता की डिग्री का अनुमान विभिन्न विश्लेषणात्मक विधियोंं से लगाया जाता है और यह सामान्यतः 10 से 80% के बीच होता है, जिसमें क्रिस्टलीकृत पॉलिमर को अधिकांशतः अर्ध-क्रिस्टलीय कहा जाता है। अर्ध-क्रिस्टलीय पॉलिमर के गुण न केवल क्रिस्टलीयता की डिग्री से निर्धारित होते है, जबकि आणविक श्रृंखलाओं के आकार और अभिविन्यास से भी निर्धारित होते है।

क्रिस्टलीकरण तंत्र

अनाकार और अर्धक्रिस्टलीय पॉलिमर में आणविक श्रृंखलाओं की व्यवस्था।

पिघलने से जमना

पॉलिमर लंबी आणविक श्रृंखलाओं से बने होते है जो पिघलने में अनियमित, उलझी हुई कुंडली बनाते है। कुछ पॉलिमर जमने पर ऐसी अव्यवस्थित संरचना को बनाए रखते है और आसानी से अनाकार ठोस में परिवर्तित हो जाते है। अन्य पॉलिमर में, श्रंखलाओ को जमने पर पुनर्व्यवस्थित किया जाता है और आंशिक रूप से आदेशित क्षेत्रों को 1 माइक्रोमीटर के क्रम के विशिष्ट आकार के साथ बनाया जाता है।[3] यद्यपि यह समानांतर संरेखित करने के लिए बहुलक श्रृंखलाओं के लिए ऊर्जावान रूप से अनुकूल होता है, इस तरह के संरेखण में उलझाव से बाधा उत्पन्न होती है। वे क्षेत्र इसलिए न तो क्रिस्टलीय है और न ही अनाकार है और उन्हें अर्धक्रिस्टलीय के रूप में वर्गीकृत किया गया है। अर्ध-क्रिस्टलीय पॉलिमर के उदाहरण रैखिक पोलीएथीलेने (पीई), पॉलीथीन टैरीपिथालेट (पीईटी), पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन (पीटीएफई) या चातुर्य पॉलीप्रोपीलेन (पीपी) होते है।[4]

आइसोटैक्टिक पॉलीप्रोपाइलीन की संरचना।
एटैक्टिक पॉलीप्रोपाइलीन की संरचना।

पॉलिमर क्रिस्टलीकृत हो सकते है या नहीं यह उनकी आणविक संरचना पर निर्भर करता है - नियमित रूप से दूरी वाले पार्श्व समूहों के साथ सीधी श्रृंखलाओं की उपस्थिति क्रिस्टलीकरण की सुविधा प्रदान करती है। उदाहरण के लिए, एक्टैक्टिक पॉलीप्रोपाइलीन की तुलना में टैक्टिक में क्रिस्टलाइजेशन बहुत आसान होता है। एटैक्टिक पॉलिमर क्रिस्टलाइज करते है जब साइड ग्रुप बहुत छोटे होते है, जैसे पॉलीविनील में और सिलिकॉन जैसे बड़े पदार्थों के स्थिति में क्रिस्टलाइज नही होते है।[4]

न्यूक्लिएशन

लैमेली पिघलने से क्रिस्टलीकरण के दौरान बनते है। तीर तापमान प्रवणता की दिशा दिखाता है।[5]

केंद्रक छोटे, नैनोमीटर आकार के क्षेत्रों से प्रारंभ होता है जहां गर्मी की गति के परिणामस्वरूप कुछ श्रृंखलाएं या उनके खंड समानांतर होते है। वे बीज या तो अलग हो सकते है, यदि थर्मल गति आणविक क्रम को नष्ट कर देती है, या आगे बढ़ जाती है, यदि अनाज का आकार एक निश्चित महत्वपूर्ण मूल्य से अधिक हो जाता है।[4][5]

थर्मल तंत्र के अतिरिक्त, बहुलक में अशुद्धियों, रंजक, प्लास्टिसाइज़र, भराव और अन्य योजक से न्यूक्लियेशन दृढ़ता से प्रभावित होता है। इसे विषम न्यूक्लियेशन भी कहा जाता है। इस प्रभाव को ठीक से नहीं समझा गया है और यह अनियमित है। कई अच्छे न्यूक्लियेटिंग एजेंट कार्बनिक अम्लों के धातु लवण होते है, जो स्वयं बहुलक जमने के तापमान पर क्रिस्टलीय होते है।[5]

पिघलने से क्रिस्टल की वृद्धि

गोलाकार का योजनाबद्ध मॉडल। काले तीर आणविक संरेखण की दिशा का संकेत देते है

क्रिस्टल की वृद्धि मुड़े हुए बहुलक श्रृंखला खंडों के अतिरिक्त जोड़ से प्राप्त होती है और केवल पिघलने बिंदु Tm के नीचे के तापमान के लिए होती है और कांच के ऊपर संक्रमण तापमान Tg उच्च तापमान आणविक व्यवस्था को नष्ट कर देता है और कांच के संक्रमण तापमान के नीचे, आणविक श्रृंखलाओं की गति जम जाती है।[6] फिर भी, माध्यमिक क्रिस्टलीकरण टी नीचे से भी आगे बढ़ सकता है। यह प्रक्रिया पॉलिमर के यांत्रिक गुणों को प्रभावित करती है और संरेखित बहुलक श्रृंखलाओं के अधिक कॉम्पैक्ट पैकिंग के कारण उनकी मात्रा कम हो जाती है।[4][7]

श्रंखलाये विभिन्न प्रकार के वैन डेर वाल्स बलों के माध्यम से परस्पर क्रिया करती है। अन्योन्यक्रिया ऊर्जा समानांतर श्रृंखला खंडों के बीच की दूरी पर निर्भर करती है और यह बहुलक के यांत्रिक और तापीय गुणों को निर्धारित करती है।[8]

क्रिस्टलीय क्षेत्रों का विकास अधिमानतः सबसे बड़े तापमान प्रवणता की दिशा में होता है और उन सतहों पर अनाकार मुड़े हुए भागों द्वारा लैमेली के ऊपर और नीचे दबा दिया जाता है। एक मजबूत ढाल के स्थिति में, विकास में एक दिशात्मक, वृक्ष के समान चरित्र होता है। चूंकि, यदि तापमान वितरण आइसोटोपिक और स्थिर है तो लैमेला रेडियल रूप से बढ़ते है और बड़े अर्ध-गोलाकार समुच्चय बनाते है जिन्हें गोलाकार कहा जाता है। स्फेरुलाइट्स का आकार लगभग 1 और 100 माइक्रोमीटर के बीच होता है[3] और एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप में पार किए गए ध्रुवीकरणकर्ताओं के बीच देखे जाने पर रंगीन पैटर्न की एक विशाल विविधता बनाते है, जिसमें अधिकांशतः माल्टीज़ क्रॉस पैटर्न और अन्य ध्रुवीकरण घटनाएं सम्मलित होती है जो एक गोलाकार के अलग-अलग लैमेली के भीतर आणविक संरेखण के कारण होती है।[2][4][5]

खींचने से क्रिस्टलीकरण

खींचकर क्रिस्टलीकरण पर अणु श्रृंखलाओं की व्यवस्था।[4]

उपरोक्त तंत्र को पिघलने से क्रिस्टलीकरण माना जाता है, जो प्लास्टिक के घटकों के अंतः क्षेपण ढलाई के लिए महत्वपूर्ण है। एक अन्य प्रकार का क्रिस्टलीकरण फाइबर और फिल्म बनाने में उपयोग किए जाने वाले बाहर निकालना पर होता है।

इस प्रक्रिया में, बहुलक के माध्यम से मजबूर किया जाता है, उदाहरण के लिए, एक नोजल जो तन्य तनाव उत्पन्न करता है जो आंशिक रूप से इसके अणुओं को संरेखित करता है। इस तरह के संरेखण को क्रिस्टलीकरण माना जा सकता है और यह भौतिक गुणों को प्रभावित करता है। उदाहरण के लिए, अनुदैर्ध्य दिशा में फाइबर की ताकत बहुत बढ़ जाती है, और ऑप्टिकल गुण फाइबर अक्ष के साथ और लंबवत बड़े अनिसोट्रॉपी दिखाते है। गोलाकार फिलर्स की तुलना में कार्बन नैनोट्यूब जैसे रॉड-जैसे फिलर्स की उपस्थिति में इस तरह की अनिसोट्रॉपी अधिक बढ़ जाती है।[9] पॉलिमर की ताकत न केवल एक्सट्रूज़न से बढ़ जाती है, जबकि ब्लो मोल्डिंग से भी होती है, जिसका उपयोग प्लास्टिक टैंकों और पॉलीइथाइलीन टेरेफ्थेलेट की बोतलों के उत्पादन में किया जाता है।[8] कुछ पॉलिमर जो पिघलने से क्रिस्टलाइज नहीं करते है, उन्हें खींचकर आंशिक रूप से गठबंधन किया जा सकता है।[10] कुछ इलास्टोमर्स जो अप्रशिक्षित अवस्था में अनाकार होते है, खींचने पर तेजी से तनाव क्रिस्टलीकरण से गुजरते है।

समाधान से क्रिस्टलीकरण

पॉलिमर को एक समाधान से या एक विलायक के वाष्पीकरण पर भी क्रिस्टलीकृत किया जा सकता है। यह प्रक्रिया कमजोर पड़ने की डिग्री पर निर्भर करती है: तनु विलयनों में, आणविक श्रृंखलाओं का एक दूसरे से कोई संबंध नहीं होता है और समाधान में एक अलग बहुलक कॉइल के रूप में उपस्थित होता है। एकाग्रता में वृद्धि जो विलायक वाष्पीकरण के माध्यम से हो सकती है, आणविक श्रृंखलाओं के बीच बातचीत और पिघलने से क्रिस्टलीकरण के रूप में एक संभावित क्रिस्टलीकरण को प्रेरित करती है।[11] समाधान से क्रिस्टलीकरण के परिणामस्वरूप बहुलक क्रिस्टलीयता का उच्चतम स्तर हो सकता है। उदाहरण के लिए, अत्यधिक रैखिक पॉलीइथाइलीन प्लेटलेट-जैसे एकल क्रिस्टल बना सकते है, जिनकी मोटाई 10–20 एनएम के क्रम में होती है, जब एक तनु विलयन से क्रिस्टलीकृत होता है। अन्य पॉलिमर के लिए क्रिस्टल का आकार अधिक जटिल हो सकता है, जिसमें खोखले पिरामिड, सर्पिल और बहुपरत वृक्ष के समान संरचनाएं सम्मलित है।[2]

वर्षा एक बहुत ही अलग प्रक्रिया है, यह एक विलायक का उपयोग करता है जो अलग-अलग मोनोमर्स को घोलता है लेकिन परिणामी बहुलक को नहीं। जब पोलीमराइज़ेशन की एक निश्चित डिग्री तक पहुँच जाता है, तो पोलीमराइज़्ड और आंशिक रूप से क्रिस्टलीकृत उत्पाद घोल से बाहर निकल जाता है। क्रिस्टलीकरण की दर को एक तकनीक द्वारा मॉनिटर किया जा सकता है जो परमाणु चुंबकीय अनुनाद जैसे भंग अंश की श्रेष्ठ जांच करता है।[11]

सीमित क्रिस्टलीकरण

जब पॉलिमर एक आइसोट्रोपिक, पिघलने या केंद्रित समाधान के थोक से क्रिस्टलीकृत होते है, तो क्रिस्टलीय लैमेली (मोटाई में 10 से 20 एनएम) सामान्यतः एक गोलाकार आकारिकी में व्यवस्थित होती है। चूंकि, जब बहुलक श्रृंखलाएं कुछ दसियों नैनोमीटर के आयामों के साथ एक स्थान में सीमित होती है, जो लैमेलर क्रिस्टल मोटाई या परिभ्रमण, न्यूक्लिएशन और विकास की त्रिज्या की तुलना में या उससे कम होती है, नाटकीय रूप से प्रभावित हो सकती है। एक उदाहरण के रूप में, जब एक बहुलक एक सीमित अल्ट्राथिन परत में क्रिस्टलीकृत होता है, तो लैमेलर क्रिस्टल के आइसोट्रोपिक गोलाकार संगठन में बाधा उत्पन्न होती है और कारावास अद्वितीय लैमेलर क्रिस्टल ओरिएंटेशन का उत्पादन कर सकता है।[12] कभी-कभी श्रृंखला संरेखण परत तल के समानांतर होता है और क्रिस्टल को ऑन-एज लैमेली के रूप में व्यवस्थित किया जाता है। अन्य स्थितियों में, परतों के लंबवत चेन ओरिएंटेशन के साथ इन-प्लेन लैमेला देखे जाते है।

सीमित पॉलिमर का अद्वितीय क्रिस्टल अभिविन्यास अनिसोट्रोपिक गुण प्रदान करता है। एक उदाहरण में बड़े, इन-प्लेन पॉलीमर क्रिस्टल नैनोलेयर फिल्मों की गैस पारगम्यता को परिमाण के लगभग 2 क्रमों से कम करते है।[12]

टोपोकेमिकल पोलीमराइज़ेशन

टोपोकेमिकल पोलीमराइजेशन के माध्यम से बनने वाले पॉलिमर सामान्यतः क्रिस्टलीय होते है।[13] कई स्थितियों में, मोनोमर से बहुलक संक्रमण क्रिस्टलीयता के प्रतिधारण के साथ होता है।[14][15] अधिकांशतः एक क्रिस्टल एक्स-रे विवर्तन के माध्यम से ऐसे पॉलिमर की क्रिस्टल संरचना और पोलीमराइजेशन के तंत्र को निर्धारित कर सकते है।[16] चूंकि पोलीमराइजेशन क्रिस्टलीय जाली में सॉल्वैंट्स या अभिकर्मकों की सहायता के बिना होता है।[17] इसके अतिरिक्त, टोपोकेमिकल पोलीमराइजेशन ज्यादातर परमाणु किफायती प्रतिक्रियाएं होती है। उत्पाद को बिना किसी और शुद्धिकरण के प्राप्त किया जा सकता है। यह अद्वितीय उत्पादों को प्राप्त कर सकता है जिन्हें परंपरागत विधियोंं से संश्लेषित नहीं किया जा सकता है।[18]

क्रिस्टलीयता की डिग्री

पॉलिमर में ऑर्डर किए गए अणुओं का अंश क्रिस्टलीयता की डिग्री की विशेषता होती है, जो सामान्यतः 10% और 80% के बीच होता है।[4] उच्च मूल्य केवल उन सामग्रियों में प्राप्त होते है जिनमें छोटे अणु होते है, जो सामान्यतः भंगुर होते है, या नमूने में पिघलने बिंदु के नीचे तापमान पर लंबे समय तक संग्रहीत होते है। बाद की प्रक्रिया महंगी है और केवल विशेष स्थितियों में ही लागू की जाती है।

क्रिस्टलीयता की डिग्री का मूल्यांकन करने के अधिकांश विधियोंं में पूर्ण क्रिस्टलीय और पूरी तरह से अव्यवस्थित क्षेत्रों का मिश्रण माना जाता है। इन विधियों में घनत्व माप, खास तरह की स्कैनिंग उष्मामिति (डीएससी), एक्स-रे विवर्तन (एक्सआरडी), अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी और परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) सम्मलित है। मापा मूल्य उपयोग की गई विधि पर निर्भर करता है, इसलिए इसे क्रिस्टलीयता की डिग्री के साथ उद्धृत किया जाता है।[4]

उपरोक्त अभिन्न विधियों के अतिरिक्त, क्रिस्टलीय और अनाकार क्षेत्रों के वितरण को सूक्ष्म तकनीकों के साथ देखा जा सकता है, जैसे ध्रुवीकृत प्रकाश माइक्रोस्कोपी और ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी।

(PA66 और PA6) ||35–45 || 1.24 ||1.08

(पोम)||70–80|| 1.54|| 1.28

(पीईटी)|| 30–40|| 1.50|| 1.33

(पीबीटी)|| 40–50 || - || -

(पीटीएफई) || 60–80|| 2.35|| 2.00

(PA66 और PA6) ||35–45 || 1.24 ||1.08 (पोम)||70–80|| 1.54|| 1.28 (पीईटी)|| 30–40|| 1.50|| 1.33 (पीबीटी)|| 40–50 || - || - (पीटीएफई) || 60–80|| 2.35|| 2.00
क्रिस्टलीयता की डिग्री (D,%) और क्रिस्टलीय घनत्व (ρc) और अनाकार (ρa, जी / सेमी3) पॉलिमर।[4]
बहुलक डी ρc आरa
70–80 0.95 0.85
एक्टैक्टिक पॉलीप्रोपाइलीन ~0 - -
उच्च घनत्व वाली पॉलीथीन 70–80 1.0 0.85
कम घनत्व वाली पॉलीथीन 45–55 1.0 0.85
घनत्व माप
क्रिस्टलीय क्षेत्र सामान्यतः अनाकार क्षेत्रों की तुलना में अधिक सघन रूप से भरे होते है। इसके परिणामस्वरूप सामग्री के आधार पर 15% तक उच्च घनत्व होता है। उदाहरण के लिए, पॉलियामाइड 6 (नायलॉन) में क्रिस्टलीय घनत्व ρc है = 1.24 g/cm3 और अनाकार घनत्व ρa = 1.08 ग्राम/सेमी3). चूँकि, नमी जो अधिकांशतः नमूने में उपस्थित होती है, इस प्रकार के माप को प्रभावित करती है।[6]
कैलोरीमेट्री
एक अर्धक्रिस्टलीय बहुलक को पिघलनेा पर अतिरिक्त ऊर्जा निकलती है। इस ऊर्जा को डिफरेंशियल स्कैनिंग कैलोरीमेट्री से मापा जा सकता है और इसकी तुलना ज्ञात क्रिस्टलीकरण डिग्री के साथ समान सामग्री के मानक नमूने के पिघलने पर जारी की जाती है।[6][19]
एक्स-रे विवर्तन
परमाणुओं और अणुओं की नियमित व्यवस्था तेज विवर्तन चोटियों का निर्माण करती है जबकि अनाकार क्षेत्रों के परिणामस्वरूप व्यापक प्रभामंडल होता है। पॉलिमर के विवर्तन पैटर्न में सामान्यतः दोनों का संयोजन होता है। चोटियों और प्रभामंडल की सापेक्ष तीव्रता को एकीकृत करके क्रिस्टलीयता की डिग्री का अनुमान लगाया जा सकता है।[6]
इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (आईआर)
क्रिस्टलीय पॉलिमर से इन्फ्रारेड अवशोषण या प्रतिबिंब स्पेक्ट्रा में अतिरिक्त चोटियां होती है जो एक ही संरचना के साथ अनाकार सामग्री में अनुपस्थित होती है। ये संकेत आणविक श्रृंखलाओं की नियमित व्यवस्था के विरूपण कंपन से उत्पन्न हो सकते है। इन बैंडों के विश्लेषण से क्रिस्टलीयता की डिग्री का अनुमान लगाया जा सकता है।[6]
परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर)
क्रिस्टलीय और अनाकार क्षेत्र प्रोटॉन की गतिशीलता से भिन्न होते है। उत्तरार्द्ध को एनएमआर संकेतों के रेखा आकार के माध्यम से मॉनिटर किया जा सकता है और क्रिस्टलीयता की डिग्री का अनुमान लगाया जा सकता है।[6]

बहुलक क्रिस्टलीकरण के कैनेटीक्स

क्रिस्टलीयता की डिग्री निर्धारित करने के लिए उपयोग की जाने वाली विधियों को समय के साथ क्रिस्टलीकरण के कैनेटीक्स को मापने के लिए सम्मलित किया जा सकता है। बहुलक क्रिस्टलीकरण कैनेटीक्स के लिए सबसे बुनियादी मॉडल हॉफमैन न्यूक्लिएशन सिद्धांत से आता है। पॉलिमर की क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया हमेशा साधारण रासायनिक दर समीकरणों का पालन नहीं करती है। पॉलिमर विभिन्न प्रकार के शासनों के माध्यम से क्रिस्टलीकृत हो सकते है और सरल अणुओं के विपरीत, बहुलक क्रिस्टल लैमेला में दो बहुत अलग सतहे होती है। पॉलिमर क्रिस्टलीकरण कैनेटीक्स में दो सबसे प्रमुख सिद्धांत अव्रामी समीकरण और लॉरिट्ज़ेन-हॉफमैन ग्रोथ सिद्धांत है।[20]

सेमीक्रिस्टलाइन पॉलिमर के गुण

थर्मल और यांत्रिक गुण

उनके कांच संक्रमण तापमान के नीचे, अक्रिस्टलीय पॉलिमर सामान्यतः उनके अणुओं की कम गतिशीलता के कारण कठोर और भंगुर होते है। तापमान में वृद्धि आणविक गति को प्रेरित करती है जिसके परिणामस्वरूप विशिष्ट रबर-लोचदार गुण होते है। Tg से ऊपर के तापमान पर एक बहुलक पर एक निरंतर बल लगाया जाता है एक विरूपण में परिणाम, अर्थात, बहुलक रेंगना (विरूपण) प्रारंभ होता है। गर्मी प्रतिरोध सामान्यतः कांच के संक्रमण तापमान के ठीक नीचे अनाकार पॉलिमर के लिए दिया जाता है।[21]

अर्धक्रिस्टलीय पॉलिमर में अपेक्षाकृत मजबूत अंतर-आणविक बल कांच के संक्रमण तापमान से भी ऊपर नरम होने से रोकते है। उनका लोचदार मापांक केवल उच्च (पिघलने) तापमान पर महत्वपूर्ण रूप से बदलता है।[4] यह क्रिस्टलीयता की डिग्री पर भी निर्भर करता है: उच्च क्रिस्टलीयता के परिणामस्वरूप एक कठिन और अधिक ऊष्मीय रूप से स्थिर, लेकिन अधिक भंगुर सामग्री भी होती है, जबकि अनाकार क्षेत्र निश्चित लोच और प्रभाव प्रतिरोध प्रदान करते है।[2][5] सेमीक्रिस्टलाइन पॉलिमर की एक अन्य विशेषता आणविक संरेखण की दिशा और इसके लंबवत उनके यांत्रिक गुणों की मजबूत अनिसोट्रॉपी होती है।[22]

कांच के संक्रमण तापमान के ऊपर एक अर्ध-क्रिस्टलीय बहुलक में अनाकार श्रृंखलाएं नमनीय होती है और प्लास्टिक रूप से विकृत करने में सक्षम होती है। बहुलक के क्रिस्टलीय क्षेत्र अनाकार क्षेत्रों से जुड़े होते है। टाई के अणु अनाकार और क्रिस्टलीय चरणों को एक लागू भार के अनुसार अलग होने से रोकते है। जब एक तन्यता तनाव लागू किया जाता है तो अर्ध-क्रिस्टलीय बहुलक पहले लोचदार रूप से विकृत होता है। जबकि क्रिस्टलीय क्षेत्र लागू तनाव से अप्रभावित रहते है।[23]

अर्ध-क्रिस्टलीय उपज के लिए आणविक तंत्र में अव्यवस्था गति के माध्यम से सामग्री के क्रिस्टलीय क्षेत्रों का विरूपण सम्मलित होते है। अव्यवस्थाओं के परिणामस्वरूप बहुलक में मोटे या महीन फिसलन होती है और क्रिस्टलीय विखंडन और उपज होती है।[24] फाइन स्लिप को बड़ी संख्या में विमानों पर होने वाली स्लिप की एक छोटी मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है। इसके विपरीत, मोटे स्लिप कुछ विमानों पर बड़ी मात्रा में स्लिप है। उपज तनाव अव्यवस्थाओं के निर्माण और उनके गति के प्रतिरोध से निर्धारित होता है।[25]

नेकिंग के दौरान, अव्यवस्थित श्रंखलाये तन्यता दिशा के साथ संरेखित होती है, एक आदेशित संरचना का निर्माण करती है जो आणविक पुनर्संरचना के कारण मजबूती को प्रदर्शित करती है। गर्दन के प्रसार के बाद प्रवाह तनाव अब अधिक बढ़ा होता है। यांत्रिकी अनिसोट्रॉपी बढ़ जाती है और लोचदार मापांक अलग-अलग दिशाओं में भिन्न होता है। आणविक श्रृंखलाओं के तनाव-प्रेरित क्रम के कारण खींचे गए अर्ध-क्रिस्टलीय पॉलिमर सबसे मजबूत बहुलक सामग्री होती है।[26]

अन्य दोष, जैसे कि अर्ध-क्रिस्टलीय बहुलक में तन्य तनाव के अनुसार होते है। रिक्तियों को छोटे कोण के एक्स-रे बिखरने के माध्यम से देखा जा सकता है। इसके विपरीत ये रिक्त स्थान तनाव स्थानांतरित नहीं करते है। साक्ष्य बताते है कि गुहिकायन के प्रारंभ को भी प्रभावित करता है। क्रिस्टलीय चरण की ताकत उपज में गुहिकायन के महत्व को निर्धारित करती है। यदि क्रिस्टलीय संरचनाएं कमजोर होती है। मजबूत क्रिस्टलीय क्षेत्रों के साथ अर्ध-क्रिस्टलीय पॉलिमर विरूपण और गुहिकायन का विरोध करते है, अनाकार चरण में रिक्तियों का निर्माण करते है।[24]

जैसा कि क्रिस्टलीय सामग्री में किया जाता है, यांत्रिक गुणों को बदलने के लिए कणों को अर्ध-क्रिस्टलीय पॉलिमर में जोड़ा जा सकता है। क्रिस्टलीय सामग्रियों में कणों का योग अव्यवस्था की गति को बाधित करने और सामग्री को मजबूत करने का काम करता है। चूंकि, कई अर्ध-क्रिस्टलीय पॉलिमर के लिए कण भराव सामग्री को कमजोर करते है। यह सुझाव दिया गया है कि पॉलिमर में कणों के सख्त प्रभाव के लिए इंटरपार्टिकल लिगामेंट की मोटाई एक निश्चित सीमा से कम होती है। क्रिस्टलीय पॉलिमर पॉलीप्रोपाइलीन और पॉलीथीन प्रदर्शन कण मजबूत होता है।[27]

प्लास्टिक सामग्री तनाव के अनुसार, समय के साथ उनकी विकृति बढ़ जाती है। प्लास्टिक के लोचदार गुणों को परीक्षण के समय पैमाने के अनुसार कम समय के व्यवहार, शॉक लोडिंग, दीर्घकालिक और स्थिर लोडिंग के साथ-साथ कंपन के अनुसार अलग-अलग किया जाता है।[28]

ऑप्टिकल गुण

क्रिस्टलीय और अनाकार क्षेत्रों के बीच कई सीमाओं पर प्रकाश के बिखरने के कारण क्रिस्टलीय पॉलिमर सामान्यतः अपारदर्शी होते है। इस तरह की सीमाओं का घनत्व बहुत कम क्रिस्टलीयता (अक्रिस्टलीय बहुलक) या क्रिस्टलीय पॉलिमर के बहुत उच्च स्तर वाले पॉलिमर में कम होता है, फलस्वरूप, पारदर्शिता अधिक होती है।[5] उदाहरण के लिए, एटैक्टिक पॉलीप्रोपाइलीन सामान्यतः अनाकार और पारदर्शी होता है जबकि टैक्टिकिटी पॉलीप्रोपाइलीन, जिसमें क्रिस्टलीयता ~ 50% होती है, अपारदर्शी होती है।[29] क्रिस्टलीयता पॉलिमर की रंगाई को भी प्रभावित करती है: क्रिस्टलीय पॉलिमर अनाकार की तुलना में दाग लगाना अधिक कठिन होता है क्योंकि डाई के अणु अनाकार क्षेत्रों में अधिक आसानी से प्रवेश करते है।[30]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Andrew Keller (1952). "क्रिस्टलीकरण पॉलिमर की आकृति विज्ञान". Nature. 169 (4309): 913–914. Bibcode:1952Natur.169..913K. doi:10.1038/169913a0. S2CID 4255757.
  2. ↑ Jump up to: 2.0 2.1 2.2 2.3 Charles E. Carraher; Raymond Benedict Seymour (2003). Seymour/Carraher's polymer chemistry. CRC Press. pp. 43–45. ISBN 978-0-8247-0806-1.
  3. ↑ Jump up to: 3.0 3.1 Linda C. Sawyer; David T. Grubb; Gregory F. Meyers (2008). पॉलिमर माइक्रोस्कोपी. Springer. p. 5. ISBN 978-0-387-72627-4.
  4. ↑ Jump up to: 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 G. W. Ehrenstein; Richard P. Theriault (2001). Polymeric materials: structure, properties, applications. Hanser Verlag. pp. 67–78. ISBN 978-1-56990-310-0.
  5. ↑ Jump up to: 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 Georg Menges, Edmund Haberstroh, Walter Michaeli, Ernst Schmachtenberg: Plastics Materials Science Hanser Verlag, 2002, ISBN 3-446-21257-4
  6. ↑ Jump up to: 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 GW Becker, Ludwig Bottenbruch, Rudolf Binsack, D. Braun: Engineering Thermoplastics. Polyamides. (in German) Hanser Verlag, 1998 ISBN 3-446-16486-3
  7. ↑ Wilbrand Woebcken, Klaus Stöckhert, HBP Gupta: Plastics Encyclopedia. (in German) Hanser Verlag, 1998, ISBN 3-446-17969-0
  8. ↑ Jump up to: 8.0 8.1 वोल्फगैंग वीसबैक: सामग्री विज्ञान और सामग्री परीक्षण। Vieweg + Teubner Verlag, 2007, ISBN 3-8348-0295-6
  9. ↑ Patil, N; Balzano, L; Portale, G; Rastogi, S (July 2010). "A Study on the Chain−Particle Interaction and Aspect Ratio of Nanoparticles on Structure Development of a Linear Polymer". Macromolecules. 43 (16): 6749–6759. Bibcode:2010MaMol..43.6749P. doi:10.1021/ma100636v. ISSN 0024-9297.
  10. ↑ Michael Thielen, Klaus Hartwig, Peter Gust: Blow molding of plastic articles Hanser Verlag, 2006, ISBN 3-446-22671-0
  11. ↑ Jump up to: 11.0 11.1 J. Lehmann (1966). "परमाणु चुंबकीय अनुनाद द्वारा समाधान से उच्च बहुलक पदार्थों के क्रिस्टलीकरण का अवलोकन". Colloid & Polymer Science. 212 (2): 167–168. doi:10.1007/BF01553085. S2CID 96640893.
  12. ↑ Jump up to: 12.0 12.1 Wang, Haopeng; Jong K. Keum; Anne Hiltner; Eric Baer; Benny Freeman; Artur Rozanski; Andrzej Galeski (6 February 2009). "नैनोलेयर असेंबली में पॉलीइथाइलीन ऑक्साइड का सीमित क्रिस्टलीकरण". Science. 323 (5915): 757–760. Bibcode:2009Sci...323..757W. doi:10.1126/science.1164601. PMID 19197057. S2CID 19276.
  13. ↑ Hema, Kuntrapakam; Ravi, Arthi; Raju, Cijil; Pathan, Javed R.; Rai, Rishika; Sureshan, Kana M. (2021-03-29). "कार्बनिक पॉलिमर के ठोस-राज्य संश्लेषण के लिए टोपोकेमिकल पोलीमराइज़ेशन". Chemical Society Reviews (in English). 50 (6): 4062–4099. doi:10.1039/D0CS00840K. ISSN 1460-4744. PMID 33543741. S2CID 231819465.
  14. ↑ Athiyarath, Vignesh; Sureshan, Kana M. (2019-01-08). "दो क्रॉस-लैमिनेटेड पॉलिमर का सहज सिंगल-क्रिस्टल-टू-सिंगल-क्रिस्टल इवोल्यूशन". Angewandte Chemie International Edition (in English). 58 (2): 612–617. doi:10.1002/anie.201812094. PMID 30461147. S2CID 53945431.
  15. ↑ Servalli, Marco; Trapp, Nils; Schlüter, A. Dieter (2018-10-09). "सिंगल-क्रिस्टल-टू-सिंगल-क्रिस्टल (SCSC) डिसिम्ट्रिज्ड एंथ्राफेन का रैखिक पॉलीमराइजेशन". Chemistry - A European Journal (in English). 24 (56): 15003–15012. doi:10.1002/chem.201802513. PMID 29984526. S2CID 51599257.
  16. ↑ Kory, Max J.; Wörle, Michael; Weber, Thomas; Payamyar, Payam; van de Poll, Stan W.; Dshemuchadse, Julia; Trapp, Nils; Schlüter, A. Dieter (September 2014). "द्वि-आयामी बहुलक क्रिस्टल का ग्राम-स्केल संश्लेषण और एक्स-रे विवर्तन द्वारा उनकी संरचना का विश्लेषण". Nature Chemistry (in English). 6 (9): 779–784. doi:10.1038/nchem.2007. ISSN 1755-4349. PMID 25143212.
  17. ↑ "कार्बनिक पॉलिमर के ठोस-राज्य संश्लेषण के लिए टोपोकेमिकल पोलीमराइज़ेशन".
  18. ↑ Luo, Liang; Wilhelm, Christopher; Sun, Aiwu; Grey, Clare P.; Lauher, Joseph W.; Goroff, Nancy S. (18 June 2008). "Poly(diiododiacetylene): Preparation, Isolation, and Full Characterization of a Very Simple Poly(diacetylene)". Journal of the American Chemical Society (in English). 130 (24): 7702–7709. doi:10.1021/ja8011403. ISSN 0002-7863. PMID 18489101.
  19. ↑ Gottfried W. Ehrenstein, Gabriela Riedel, Pia Trawiel: Practice of thermal analysis of plastics. Hanser Verlag, 2003, ISBN 3-446-22340-1
  20. ↑ Paul C. Painter; Michael M. Coleman (1997). "8". पॉलिमर साइंस के फंडामेंटल एक परिचयात्मक पाठ, दूसरा संस्करण. CRC Press.
  21. ↑ Joachim Nentwig: Plastic films (in German) Hanser Verlag, 2006, ISBN 3-446-40390-6
  22. ↑ Martin Bonnet: Plastics in engineering applications: properties, processing and practical use of polymeric materials. (in German) Vieweg+Teubner Verlag, 2008 ISBN 3-8348-0349-9
  23. ↑ Courtney, T. H. "Mechanical Behavior of Materials". Waveland Press (2005), 392-396
  24. ↑ Jump up to: 24.0 24.1 Pawlak, A., Galeski A,. Rozanski, A. Cavitation during deformation of semicrystalline polymers. Progress in Polymer Science. (2014). 921-958
  25. ↑ Bowden, P.B., Young, R.J. Deformation Mechanisms in Crystalline Polymers. Journal of Materials Science. (1974), 2034-2051.
  26. ↑ Courtney, T. H.. Mechanical Behavior of Materials. Waveland Press (2005), 392-396
  27. ↑ Bartczak, Z., Argon A.S., Weinberg, M. Toughness mechanism in semi-crystalline polymer blends: II. High-density polyethylene toughened with calcium carbonate filler particles. Polymer, 1999. 2347-2365.
  28. ↑ James F. Shackelford (2009). इंजीनियरों के लिए सामग्री विज्ञान का परिचय. Prentice Hall. pp. 168–169. ISBN 978-0-13-601260-3.
  29. ↑ Andrew J. Peacock; Allison R. Calhoun (2006). Polymer chemistry: properties and applications. Hanser Verlag. pp. 286–287. ISBN 978-1-56990-397-1.
  30. ↑ Ágnes Tímár-Balázsy; Dinah Eastop (1998). कपड़ा संरक्षण के रासायनिक सिद्धांत. Butterworth-Heinemann. p. 11. ISBN 978-0-7506-2620-0.
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