Kristallinität: Was ist damit gemeint?

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.

Lösung: A. Dichte und Elastizitätsmodul steigen, die Transparenz sinkt

In den kristallinen Bereichen sind die Molekülketten regelmäßig und dicht gepackt; mit steigender Kristallinität nimmt daher die Dichte zu, die Wechselwirkungen zwischen den Ketten werden stärker, und Elastizitätsmodul, Streckgrenze, Wärmebeständigkeit und Chemikalienbeständigkeit verbessern sich. Deshalb ist Polyethylen hoher Dichte (HDPE) steifer als Polyethylen niedriger Dichte (LDPE). Andererseits haben kristalline und amorphe Bereiche unterschiedliche Brechzahlen, und Sphärolithe, deren Größe in der Größenordnung der Lichtwellenlänge oder darüber liegt, streuen das Licht, sodass die Transparenz sinkt und das Material milchig weiß wird. Da auch Gase die kristallinen Bereiche schwer durchdringen, sinkt die Gasdurchlässigkeit. Dass die Dichte sinkt, ist verkehrt herum; hohe Transparenz kennzeichnet amorphe Polymere wie PMMA oder Polycarbonat.