Mosaikstruktur und Korngrenzen in Polyäthylen-Einkristallen

Zusammenfassung

Aus den (h00)- und (hh0)-Weitwinkelreflexen von bei 125° C getemperten Bündeln orientierter, aus Lösung gezüchteter, Polyäthylen-Einkristalle findet man, daß diese aus im Durchschnitt 260 Å breiten und 830 Å langen, von (310)-Seitenflächen begrenzten Mosaikblöckchen bestehen. Das zusätzliche Studium der Langperiode mittels Kleinwinkelstreuung zeigt, daß sie sich jeweils nach 10⁴ min Temperzeit in allen 3 Dimensionen um jeweils etwa 30% vergrößert haben.

Man hat es mit einer Art Gleichgewichtsform zu tun. Nach derWulffschen Gleichung berechnet sich die innere Oberflächenenergie der lateralen (310)-Mosaikgrenzen zu 68±7 erg/cm². Dieser hohe Wert wird durch eine hohe Konzentration (24%) von 2 g1-Kinken in den Korngrenzen erklärt. Die aus den Weitwinkelreflexen errechneten parakristallinen Gitterstörungen (g∼1,6%) lassen sich durch Kinken erklären, die mit einer Konzentration von ⪞ statistisch dreidimensional in das Gitter eingebaut sind.

Summary

A careful line profil analysis of the (h00) and (hh0) reflexions of polyethylene (P. E.) single crystals proves the existence of mosaic blocks 260 Å large in [100] direction, 830 å large in the [010] direction. They have the shape of rhombs with grain boundaries parallel {310} netplanes. The (g-values of the paracrystalline distorted lattice is 1.4% parallel [110] and 1.6% parallel [100]. This can be explained by a volume concentration of at least 0.16% of 2 g1-kinks inside of the paracrystalline mosaic blocks.Pechhold andBlasenbrey came to values of about 1%. Small angle patterns of bundles of single crystals prove that their thickness after 1 min of annealing increases from ∼100 to ∼200 Å and steadily increases after 10⁴ min at 125 °C by about 30%. The same is true for the lateral dimensions. Since obviously an equilibrium shape exists. ByWulff's rule the surface energy of the grain boundaries can be calculated from the surface energy (39 erg cm⁻²) of the backfolded chains. The obtained high value of 68 erg cm⁻² can be explained by a concentration of 24% for 2 g1-kinks or 34% for 3 g2-kinks in the grain boundaries.Pechhold andBlasenbrey found a volume concentration of 20% in the melt, which obviously has to do something with the structure in the grain boundaries of single P. E.-crystals.