cristalliniteit

Cristalliniteit (ook aangeduid als kristalliniteit) verwijst naar de verhouding van een materiaal dat bestaat uit kristallijne, ordelijk gerangschikte regio’s. In de meeste materialen komt een combinatie voor van kristallijne en amorfe zones, en de mate van kristalliniteit bepaalt of een materiaal volledig kristallijn, halfkristallijn (semi-kristallijn) of amorf is.

In polymeren ontstaat kristallinitiet door regelmatige stapeling van lange moleculaire ketens. De mate ervan hangt af van de chemische structuur en verwerkingscondities: moleculaire regulariteit en tacticiteit, vertakkingen, afkoelsnelheid, nucleatie en annealing spelen een rol. In metalen en keramiek is kristalliniteit meestal hoog; bij polymeren varieert deze sterk tussen nabije 0% en meer dan 90%.

Metingen van kristalliniteit gebeuren vaak met Differentiaal Scannings Calorimetry (DSC), die de enthalpie van smelten relateert aan die van een volledig kristallijne referentie. X-ray diffractie (WAXS/SAXS) geeft directe informatie over de kristallijne fractie en de kristalstructuur. Dichtheidsmetingen in combinatie met viriale of theoretische dichtheden bieden aanvullende schattingen.

Effecten op materiaaleigenschappen: hogere kristalliniteit verhoogt doorgaans stijfheid, treksterkte en warmtebestendigheid, en verbetert barrière-eigenschappen tegen vocht en gassen. Tegelijk kan het de taaiheid en transparantie verminderen en de smeltemperatuur verhogen. Voorbeelden: volledig kristallijne materialen zoals ijs; semi-kristallijne polymeren zoals HDPE (ongeveer 60–80%), PET ongeveer 30–40%; amorfe polymeren zoals polystyreen (bijna 0%).

Toepassingen en verwerking sturen kristalliniteit via afkoelsnelheid, naaldwerking en annealing, om gewenste eigenschappen te bereiken in verpakkingen, engineering plastics en kunststoffen.