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Halbkristallinität ist das Phänomen, dass manche Materialien auch in reiner Form nur bedingt kristallisieren und zum Teil amorph bleibe. Dies kann der Fall sein bei Polymere, aber auch bei Metall oder Mineralien.

Polymere

Halbkristallinität tritt unter anderem bei der Kristallisation von linearen Polymeren auf. In vielen Fällen organisieren sich Polymere selbst, indem sie die Polymerkette zu dünnen blattförmigen Lamellen falten. Es kann vorkommen, dass ein und dieselbe Kette in zwei verschiedene Lamellen eingebaut ist. Die Atome im Stutzen können sich nicht nach der einen oder anderen Lamelle anordnen. Auch der Teil der Kette, der die Faltung durchmacht, kann sich nicht vollständig ordnen.

Dadurch wird immer nur ein bestimmter Prozentsatz des gesamten Materials vollständig bestellt. Dieser Prozentsatz kann 90% überschreiten, wenn das Polymer vollständig linear ist, d. h. keine Seitenverzweigungen aufweist, ein hohes und einheitliches Molekulargewicht hat und langsam kristallisieren gelassen wird. Seitenabzweige und Querverbindungen montieren (Querverbindungen) verringert stark die Kristallinität. Damit können die Materialeigenschaften maßgeblich beeinflusst werden. Ein gutes Beispiel hierfür sind die verschiedenen Formen von Polyethylen (PE). Die Hochdruckform (HDPE, High Density Polyethylen) hat eine hohe Kristallinität und damit eine hohe Dichte. LDPE (Low Density PE) und LLDPE (Linear Low Density PE) sind deutlich niedriger. LLDPE ist eigentlich ein Copolymer mit einem gewissen Anteil eines etwas längeren Monomers als Ethylen, beispielsweise Octen oder Hexen. Dies führt zu einer gewissen Menge an kurzen Verzweigungen. LLDPE wird beispielsweise in klaren durchscheinenden Folien verwendet. Eine HDPE-Folie ist normalerweise milchig weiß. Diese Unterschiede sind ein direktes Ergebnis des Unterschieds in der Kristallinität.

Einige Polymere, insbesondere solche mit ultrahohem Molekulargewicht, können auch ohne Kettenfaltung kristallisiert werden. Diese Polymere mit gestreckter Kette können hohe mechanische Festigkeiten erreichen. Allerdings muss das Material gestreckt werden, um diese Form der Kristallisation zu beschleunigen.

Bestimmung der Kristallinität

Bei teilkristallinen Materialien ist die Kristallinität ein wichtiges Maß für die Eigenschaften und Qualität des Materials. Kristallinitäten können auf unterschiedliche Weise bestimmt werden. Am einfachsten ist es, die Dichte durch Eintauchen in eine geeignete Flüssigkeit zu messen. Eine etwas genauere Methode ist die Untersuchung des Schmelzverhaltens in einem kalorimetrischen Experiment, zum Beispiel mit a DSC. Ebenfalls Röntgenbeugung und Festkörper-NMR kann ein Maß für die Kristallinität liefern.