Morphological and structural characterization of ultra-oriented polymers

Summary

The morphological and structural characterisation of ultra-oriented polymers have been reviewed in the light of evidence from a variety of techniques (SEM, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, DSC and GPC).

It has been shown that similarities exist between low draw samples and ultra oriented products. Fibrils and lamellar crystals are still present at the highest draw ratios. However, a key element in these structures is the development of crystalline bridges linking adjacent lamellae. The X-ray and GPC measurements indicate that the structural continuity associated with high moduli does not involve extremely long crystalline sequences. Even at the highest draw ratios the weight average crystal size does not exceed 600 Å. These results support a model for the structure of the crystalline phase in ultra oriented LPE proposed on the basis of statistical calculations.

Finally, it has been emphasized that to explain some aspects of the drawing behaviour of the polymers and the superheating effects exhibited by the oriented samples, topological rather than structural arguments have to be invoked. The analysis of the deformation process and the analogies with the drawing behaviour of cross-linked LPE strongly suggest the presence of a particular molecular network in which effective junctions are provided by the crystals and amorphous entanglements.

Zusammenfassung

Die morphologische strukturelle Charakterisierung von ultrahoch orientierten Polymeren wird unter Berücksichtigung von Ergebnissen der Sekundärelektronenmikroskopie, der Röntgen- und Ramanstreuung der DSC und der Gelchromatographie (GPC) diskutiert.

Es wird gezeigt, daß zwischen schwach verstreckten und ultrahoch orientierten Produkten gewisse Ähnlichkeiten bestehen. So sind Fibrillen und Kristallamellen auch bei extrem hohen Verstreckverhältnissen noch beobachtbar. Andererseits sind sog. Kristallbrücken zwischen benachbarten Kristallamellen ein charakteristisches Strukturelement ultrahoch, verstreckter Strukturen. Röntgen- und GPC-Messungen zeigen daß Strukturen mit hohem Elastizitätsmodulen nicht notwendigerweise extrem lange Kristallsequenzen enthalten müssen. Selbst bei höchsten Verstreckverhältnissen überschreitet die mittlere Kristallitlänge (Gewichtsmittel) nicht 600 Å. Hierdurch wird ein statistisches Modell für die Struktur der kristallinen Phase in LPE unterstützt.

Es wird betont, daß-einige Aspekte des Verstreckverhaltens und der Überhitzung von orientierten Proben besser durch topologische als durch strukturelle Gesichtspunkte erklärt werden können. Die Analyse des Deformationsvorganges und die Analogie zum Verstreckverhalten von vernetztem LPE unterstützten stark die Vorstellung, daß man es mit einem molekularen Netzwerk zu tun hat, dessen Netzpunkte durch Kristallite und amorphe Verschlaufungen gebildet werden.