Polímeros semicristalinos
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Polímeros semicristalinos
La morfología de dos fases de los polímeros semicristalinos provoca una respuesta sustancialmente diferente a las excitaciones mecánicas que dan como resultado un flujo plástico no homogéneo en niveles microscópicos y macroscópicos diferentes de los observados en termoplásticos vítreos. Además, la deformación de las regiones cristalinas es anisotrópica, lo que da como resultado deslizamientos y hermanamientos solo en determinadas direcciones cristalográficas. Sin embargo, es común que no se desarrollen bandas de cizallamiento cuando la morfología de un polímero semicristalino es satisfactoriamente isótropa. También se cree que las interacciones de las bandas de cizallamiento localizadas, que dan como resultado la formación de microfisuras, son un precursor de la fractura frágil en los polímeros semicristalinos. Por otro lado, se observan grandes bandas de torsión en las fibras poliméricas semicristalinas orientadas deformadas. Se cree que estos dobleces se forman por combinación de un deslizamiento en las regiones cristalinas y un flujo plástico en las regiones amorfas. El ángulo de las torceduras con respecto a la orientación de la cadena depende de la estructura química de las moléculas de cadena larga y de las condiciones del ensayo. Los polímeros semicristalinos se deforman elásticamente por deformación afín hasta la deformación total relativa de aproximadamente el uno por ciento. La morfología de dos fases y la resistencia al cizallamiento relativamente baja de las laminillas dan como resultado un inicio de la deformación plástica con deformaciones muy bajas. En un polímero macroscópicamente cuasi-isotrópico, las laminillas ortotrópicas se orientan aleatoriamente con respecto a la dirección de carga externa entre las dos orientaciones extremas, es decir. paralelas y perpendiculares, tanto por su patrón de crecimiento radial en una esferulita como por la topología helicoidal. En el curso de la deformación plástica, se produce la rotación y la deformación por cizallamiento de las laminillas dentro de los cristalitos y racimos de laminillas, seguida de una inclinación creciente de la orientación de la cadena con respecto al plano de la lamela. Finalmente, las laminillas se desintegran en pequeños bloques de morfología de cadena plegada unidos por moléculas de enlace. Como resultado de la rotura de las laminillas, la concentración de moléculas de unión aumenta al aumentar la deformación. Los bloques de cadenas plegadas mantenidas juntas por las moléculas de enlace forman microfibrillas con simetría ortotrópica de propiedades causadas por la orientación de las cadenas en bloques cristalinos, así como la orientación de las moléculas de enlace extendidas en la fase amorfa. El diámetro de estas fibrillas varía de 10 a 30 nm y su longitud puede ser del orden de micrómetros. La naturaleza de este proceso de deformación dicta que las moléculas de unión se concentren en la superficie de las microfibrillas individuales y una parte de ellas cubra la brecha entre las microfibrillas vecinas, lo que garantiza la integridad de los grupos más grandes de microfibrillas: fibrillas. La orientación de las moléculas en la fase amorfa es uno de los cambios morfológicos más profundos que se producen en las microfibrillas en comparación con un polímero no deformado.
