Kristallinitet

Kristallinitet, eller crystallinity, uttrycker hvor stor andel av et materiale som er ordnet i et krystallgitter. I polymerer beskriver det forholdet mellom krystallina regioner og amorfa områder i en polymermasse, ofte gitt som en prosentandel av massen eller volumet. Høy kristallinitet gir vanligvis et materiale med høy tetthet, høy smeltepunkta og stivere mekaniske egenskaper, mens lav kristallinitet gir lavere tetthet og større fleksibilitet.

Måling av kristallinitet skjer hovedsakelig ved differential scanning calorimetry (DSC) og røntgendiffraksjon (XRD). DSC måler entalpiendringer ved smelting og fra dette estimeres graden av krystallinitet. XRD viser karakteristiske krystalliske gjenklanger og kan beregne cristalliniteten basert på diffraksjonsintensiteten. Tetthet og visse spesifikke røntgenmålinger kan også gi indikasjoner. I noen tilfeller brukes også IR-spektroskopi eller solid-state NMR.

Hva som bestemmer cristalliniteten i et materiale, påvirkes av prioritet og prosessering. For polymerer spiller tacticitet (iztactic, syndiotactic, ataktisk), kjempelengde, sidegruppers størrelse, tilsetningsstoffer og kjølehastighet viktige roller. Eksempelvis hører polyetylen med høy krystallisitet til HDPE, mens polystyren ofte er mer amorft. Nucleering og varmebehandling kan også endre graden av krystallinitet betydelig.

Egenskaper påvirkes av kristalliniteten: stivhet, styrke, varmebestandighet og barriereegenskaper øker med høyere krystallinitet, mens klarhet og duktilitet ofte avtar. I metall- og keramikkmaterialer beskriver kristallinitet graden av orden i krystallnettet og påvirker korngrense og diffusjonsegenskaper. Kristallinitet er derfor en viktig parameter for å designe materialers ytelse og prosessering.