Cristalinidad

En un polímero semicristalino como el PP, las propiedades mecánicas quedan en buena medida determinadas por el grado de cristalinidad del mismo. Por esta razón, es importante entender las variables que determinan el grado de cristalinidad del material.

Estas variables básicamente las podemos dividir en dos grandes grupos. El primer grupo se conforma de variables inherentes al material; es decir flexibilidad de las cadenas, regularidad, etc. mientras que el segundo grupo contiene factores relacionados con la transformación del material; esencialmente la historia térmica y las condiciones de tensión durante el procesamiento.

Cuando el polímero fundido se enfría comienza la nucleación y el crecimiento de los cristales en diferentes puntos de la muestra. Si la cadena es suficientemente larga, diferentes segmentos de una misma molécula pueden pertenecer a más de un cristal. A medida que los cristales crecen el segmento de una cadena que une dos cristales, tiene sus movimientos más restringidos y no puede realizar los cambios conformacionales necesarios para cristalizar. Esto hace que no existan polímeros perfectamente cristalinos, sino que siempre se encuentran dominios amorfos y cristalinos. Otro factor estructural que afecta el grado de cristalinidad es la regularidad del polímero. Las cadenas isotácticas tienen algunas secuencias en las que se rompe la regularidad de los grupos metilo. En el caso de los Copolímeros Random Cuyolen la regularidad se altera intencionalmente mediante el agregado de unidades de etileno a lo largo de las cadenas de PP. En este caso la pérdida de cristalinidad se traduce en un aumento de transparencia de este tipo de materiales.

La estructura cristalina tiene como unidad elemental el cristal, los cristales forman lamelas que a su vez constituyen las esferulitas.

En cuanto a las variables de procesamiento debemos mencionar a la velocidad de enfriamiento del fundido, como principal factor que afecta el grado de cristalinidad. Si la velocidad de enfriamiento es muy alta, el polímero solidifica antes de realizar los cambios conformacionales necesarios para la cristalización.
En todos los procesos de transformación el polímero solidifica antes que finalice el proceso de cristalización.

De manera general, un mayor grado de cristalinidad promedio redunda en un aumento de la rigidez y una pérdida en el impacto debido a que las regiones amorfas son las que le otorgan tenacidad.

Cabe destacar que las propiedades del material no dependen solo del grado de cristalinidad promedio sino también del tamaño medio y distribución de tamaños de esferulitas. Típicamente el agregado de agente nucleante produce esferulitas mas pequeñas y mas parecidas entre si (distribución angosta de tamaños) con lo que el material optimiza tanto el brillo como la transparencia.