Lamellar thickness of polyethylene single crystal isothermally crystallized in dilute solution

Summary Polyethylene single crystals were formed isothermally from 0.1% solution in tetralin (at 77.2, 84.8, and 89.8°C) and n-hexadecane (106.6°C), and those lamellar thicknesses were investigated as a function of crystallization time. These crystals have revealed no change or, if any, a little change in the lamellar thickness. Even for the crystals formed at considerably high temperature, 106.6°C, at which the segmental motion in a cyrstal begins to become active, the increase in those lamellar thicknesses was of the order of 10 Å. When polyethylene fractions with different molecular weight were crystallized at the same temperature, those lamellar thicknesses have shown nearly the same values. The results observed in this study are in striking contrast to those from isothermal crystallization in bulk, as observed byHoffman andWeeks. The constancy of the thickness of solution-grown crystals is interpreted as that the longitudinal translation of chains and chain ends in the interior of a crystal, necessary to thickening, will have been restrained on account of a considerably lower crystallization temperature than that in bulk. The lamellar thickness observed is presumed to have nearly equal value to the thickness of the growth nucleus as derived from the kinetic theory byLauritzen andHoffman.

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Zusammenfassung Es wurden Polyäthylen-Einkristalle isotherm aus 0,1%iger Lösung in Tetralin bei 77,2, 84,8 und 89,8 °C und aus n-Hexadecane (106,6 °C) hergestellt, und es wurden die Lamellendicken als Funktion der Kristallisationszeit untersucht. Diese Kristalle haben keine Änderung gezeigt oder, wenn, dann nur eine sehr geringfügige Änderung der Dicke. Sogar für Kristalle bei beträchtlich höherer Temperatur, erzeugt bei 106,6 °C, bei der die Segmentbeweglichkeit in den Kristallen aktiv zu werden beginnt, war der Anstieg der Lamellendicken nur von der Größenordnung 10 Å. Wenn Polyäthylenfraktionen von verschiedenen Molekulargewichten bei derselben Temperatur kristallisiert wurden, zeigten die Lamellendicken nahezu dieselben Werte. Die beobachteten Ergebnisse sind in schlagendem Kontrast zu denjenigen isothermer Kristallisation aus der Masse, wie sie beiHoffman undWeeks beobachtet wurden. Die Konstanz der Dicke von lösungsgewachsenen Kristallen wird damit interpretiert, daß die longitudinale Translation der Ketten und Kettenenden im Inneren eines Kristalls, notwendig zum Dicken-Wachstum, infolge der beträchtlich langsameren, niedrigeren Kristallisationstemperaturen als bei Kristallisation in der Masse stark behindert ist. Die beobachteten Lamellendicken haben nahezu den gleichen Wert wie die Dicke des Wachstumskeims, wie er sich aus der kinetischen Theorie vonLauritzen undHoffman ableilet.

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