Factores estructurales
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Factores estructurales
- Polaridad molecular: la polaridad aumenta la atracción entre las cadenas adyacentes y, por lo tanto, favorece el ordenamiento de las cadenas aumentando la estabilidad cristalina.
- Regularidad estructural: la regularidad estructural de las cadenas moleculares mejora su colocación y acomodación en la red cristalina. La regularidad se debe a:
- Simetría: una mayor simetría de las cadenas ocasiona polímeros más cristalinos. Particularmente un número par de carbonos entre grupos esteres mejora la simetría de las cadenas, como por ejemplo, en los poliésteres.
- Tacticidad: Los polímeros isotácticos y los sindiotácticos tienen regularidad estructural favoreciendo la cristalinidad, mientras que los atácticos son amorfos.
- Configuración Cis-Trans: la configuración Cis genera irregularidades en la cadena empeorando el crecimiento cristalino. En cambio la configuración Trans dispone de mayor regularidad estructural. De esta manera, un polímero con una configuración predominante Trans, cristaliza más rápido que el polímero isómero de configuración predominante Cis.
- Ramificaciones: las ramificaciones estructurales del polímero dificultan la aproximación de las cadenas y su ordenamiento, disminuyendo la cristalización.
- Copolimerización: se usa industrialmente para reducir la temperatura de fusión de polímeros, como por ejemplo, los poliésteres, y en general rompe la regularidad estructural del compuesto disminuyendo así su cristalinidad.
- Plastificantes: los plastificantes son sustancias que se agregan a los polímeros para aumentar su flexibilidad, actuando como separador de cadenas moleculares. Los efectos de los plastificantes sobre la cristalinidad son semejantes a los que produce la copolimerización reduciéndose la cristalinidad de compuesto.
- Peso molecular: los polímeros de bajo peso molecular, con cadenas más cortas, tienen una alta concentración de extremos de cadenas que restan regularidad a la estructura. Por esta razón, en la mayoría de los casos tienen una baja cristalinidad. Por otra parte, los polímeros de alto peso molecular tienen una dificultad distinta que es la larga longitud de sus cadenas. De esta forma, los polímeros con peso molecular bajo o muy alto alcanzan, por distintas causas, grados de cristalinidad bajos, y en consecuencia existe un intervalo intermedio de pesos moleculares que es óptimo para la cristalinidad.
Factores cinéticos
Flexibilidad molecular: En la cristalización de los polímeros son fundamentales los pliegues de las cadenas moleculares que permitan su acomodación a la estructura lamelar. Los grupos que forman el esqueleto del polímero deben tener suficiente flexibilidad para girar.
Condiciones térmicas de cristalización: Cristalización isotérmica: la temperatura escogida para provocar la cristalización debe estar situada entre la temperatura de transición vítrea y la de fusión, así como ser adecuada para que el material cristalice de forma óptima, pues una temperatura excesivamente baja restringe la movilidad y una temperatura alta rompe la estabilidad cristalina. El número y el tamaño de los cristales en crecimiento dependen ampliamente de la temperatura de cristalización.
Cristalización fría no isotérmica: la cristalización fría no isotérmica se basa en cristalizar al material amorfo por calentamiento a una velocidad controlada. Esta cristalización provoca un crecimiento cristalino general de todos los embriones o gérmenes de núcleos asociados a cada temperatura del recorrido. Como en la mayoría de los procesos de cristalización, si no hay nucleación, existe un periodo de inducción durante el que se desenredan las cadenas. Este proceso viene seguido de un crecimiento cristalino lento. Sin embargo, la velocidad de cristalización aumenta y luego disminuye cuando se acerca al final del proceso de cristalización.