Polimerlarning kristall holati

b-struktura o‘tuvchi zanjir b-struktura
kristall soha amorf soha kristall soha
5.6.2-rasm. Fibrillada makromolekulaning kristall va amorf sohalarda
joylashishi: H- vodorod bog‘lar; 1, 2, 3 - makromolekulalar.
Fibrillyar ustmolekulyar tuzilishda fibrillalararo ma’lum oraliq bo’shliq qatlamlar mavjud bo‘ladi va ular nisbatan kamroq bo‘lsada kristall tuzilishga ega bo‘ladi. Hozirda kristallanuvchi polimerlarning elementlarini murakkablashib, o‘lchamini oshib borishi bo‘yicha ketma-ketlik tavsiya etilgan (5.6.1-jadval).
5.6.1-jadval. Kristall tuzilish elementlari va o’lchamlari orasidagi bo’liqlik

Element	O‘lchami, nm
	quyi	yuqori
Makromolekula	0,2-0,5	10^2-10^4
Kristall yacheyka	0,3-0,5	2,5-3,0
Kristallit	2,0-10	10-50
Monokristall	10	10^2-10^3
Sferolit	10^4-10^6	-
Fibrilla	10-50	50-100

Kristall elementlar nanoo’lchamli bo’lib, ularning tarkibida makromolekulyar zanjirlarni joylashishi nafaqat elementlarning shaklini (morfologiyasi) turlicha bo’lishiga, balki fizik xossalarini turlicha bo’lishiga olib keladi.

5.7. Polimerlarning kristallanish darajasi

Kristall va amorf qismlar miqdorlarini taqqoslash polimer molekulalarining ustmolekulyar tuzilishda o‘zaro tartibli joylashganligi baholanadi. Bunda miqdoriy tavsif sifatida polimer molekulalarining kristallanish darajasi (C_kr) qo‘llanadi. Kristallanish darajasi umumiy holda quyidagicha ifodalanadi:
C_kr = x×100 = 100(S_x - S_a)/(S_k - S_a) (5.7.1)
bu yerda S_x - polimer materialning aniqlanadigan biror bir xossasi ko‘rsatgichi; S_a va S_k lar mos ravishda gipotetik (taxminiy) materialning to‘liq amorf va to‘liq kristallanish ko‘rsatgichi; x - kristall soha ulushi.
Odatda S_x parametr polimer materialning zichligi, spektral chiziqlar va rentgenogramma reflekslarining jadalligi, shaffofligi, issiqlik va boshqa turli xil xossalarining ko‘rsatgichi bo‘lib, rentgen difraksiyasi, IQ-spektroskopiya, termik tahlil, gaz xromotografiyasi, namuna zichligini aniqlash kabi ko‘plab fizik va fizik-kimyoviy usullar yordamida aniqlanadi.
Umuman olganda, polimerlarning kristallanish darajasini uch guruhga ajratish mumkin: hajmiy, massaviy, energetik.
Hajmiy, ya’ni geometrik kristallanish darajasi o‘lchami kristall qism egallagan ulush bo‘lib, rentgen difraksiyasi usuli bilan aniqlanadi. Bunday usul, odatda, fibrillyar tuzilishga ega bo‘lgan namunalarni fibrillalar uzunligi bo‘yicha tahlil qilishda keng qo‘llaniladi. Fibrillyar ustmolekulyar tuzilishli, orientirlangan makromolekulalar asosida hosil bo‘lgan polimer materiallar, polimer tolalar yoki plenkalarning kristallanish darajasi 40-75 % oralig‘ida bo‘ladi.
Massaviy, ya’ni massa miqdori asosida aniqlanadigan kristallanish darajasi molekulyar guruhlarning o‘zaro birikishini, bevosita ularning massa miqdoriga bog‘lagan holda ustmolekulyar tuzilish shakllanganligini ifodalaydi. Bu ko‘pchilik hollarda IQ-spektroskopiya yordamida aniqlanadi.
Energetik, ya’ni kristallanish jarayoni ma’lum miqdordagi energiyani ajralishi, asosan, issiqlikning chiqarilishi bilan amalga oshishi bilan bog‘liqdir. Bunday hollarda termo-kimyoviy usullar bilan namunaning energetik kristallanish darajasi aniqlanadi. Bunda entalpiya parametrini aniqlash samaralidir.
Kristallanish darajasi, ko‘pchilik orientirlangan makromolekulalar, jumladan, polimer tolalar uchun 5.7.1-jadvalda keltirilgan. Ayrim polimerlar (polivinilxlorid, poliakrilonitril) uchun kristallanish darajasi kichikroq, ammo yuqori zichlikka ega polietilen va polietilentereftalatlarda bu ko‘rsatgich 95 % gacha etadi. Kristallanish darajasining yuqori bo‘lishi polimerning tuzilishiga va orientatsion jipslashishiga, kristallizatsiya jarayonining termik-fluktatsion, termodinamik va kinetik xarakterlariga bog‘liq bo‘ladi. Bu ko‘rsatgichlar o‘rtacha miqdorlar bo‘lib, ularni aniqlashda foydanilgan usullarning imkoniyatlari hisobga olingan.

5.7.1-jadval. Ayrim polimer tolalarni kristallanish darajasi va zichligi