Melting points of polyethylene crystals and the relation between molecular length and chain folding

Summary

An interpretation of the melting point data has been proposed for polyethylene crystals by taking into account the dependency of the equilibrium melting temperature on molecular length and the effect of the surface energy of the crystal. A particular attention has been paid to the effect the molecular conformations in the crystals (i. e. the folded chain and the fully extended chain) might have on the observed melting temperature. Analysis of existing data has shown that the surface energy effect is much bigger for the folded conformation than that for the fully extended conformation and that the equilibrium melting temperature depends fairly strongly upon molecular weight. The results have also suggested that in the case of the single crystals grown from solution kinetic factors may govern the way crystals are formed even for low molecular weight fractions. In this connection, the possibility of the fully extended chain conformation in the crystals has been discussed from the kinetic viewpoint comparing crystallization from solution with that from melt.

Zusammenfassung

Für Polyäthylenkristalle wird eine Deutung der Daten über den Schmelzpunkt vorgeschlagen, in der die Abhängigkeit der Gleichgewichtsschmelztemperatur von der Länge der Moleküle und dem Einfluß der Oberflächenenergie der Kristalle Berücksichtigung findet. Besondere Beachtung wird dem Effekt der molekularen Konformation in den Kristallen (gefaltete Ketten oder gestreckte Ketten) gegeben. Die Analyse der beobachteten Daten zeigt, daß die Grenzflächenenergie für gefaltete Ketten viel größer als für gestreckte Ketten ist und daß die Gleichgewichtsschmelztemperatur ziemlich stark vom Molekulargewicht abhängt. Die Ergebnisse lassen auch vermuten, daß im Falle von Einzelkristallen aus der Lösung kinetische Faktoren die Art der entstehenden Kristalle sogar für niedrige Molekulargewichtsfraktionen beeinflussen. In diesem Falle wird die Möglichkeit von voll gestreckten Ketten in den Kristallen vom kinetischen Gesichtspunkt aus diskutiert und dabei die Kristallisation aus der Lösung mit der aus der Schmelze verglichen.