Polymere und Verbundwerkstoffe

Für Polyethylen sei die Dichte des vollständig kristallinen Materials 1,000 g/cm³ und die des vollständig amorphen Materials 0,850 g/cm³. Welcher Wert kommt der Kristallinität (Massenanteil) einer Probe mit der Dichte 0,925 g/cm³ am nächsten?

  1. AEtwa 46 %
  2. BEtwa 50 %
  3. CEtwa 54 %
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Lösung: C. Etwa 54 %

Nimmt man an, dass sich die Volumina des kristallinen und des amorphen Anteils addieren, ist die massenbezogene Kristallinität Xc = ρc(ρs − ρa)/[ρs(ρc − ρa)] = 1,000 × (0,925 − 0,850)/[0,925 × (1,000 − 0,850)] = 0,075/0,13875 ≈ 0,54, also etwa 54 %. Etwa 50 % ist der mit (ρs − ρa)/(ρc − ρa) berechnete Volumenanteil, der sich vom Massenanteil um das Verhältnis der Dichten unterscheidet. Etwa 46 % ist der Massenanteil des amorphen Anteils (1 − 0,54). Die Dichtemethode ist ein einfaches Verfahren zur Bestimmung der Kristallinität; sie lässt sich auch aus der Schmelzwärme in der DSC oder aus dem Flächenverhältnis der kristallinen Reflexe in der Röntgenbeugung bestimmen. Die Dichte des vollständig kristallinen Materials lässt sich aus den Gitterkonstanten der Kristallstruktur berechnen.

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