Crystal configurations and their relevance to the crystalline texture and crystallization mechanism in polymers

Summary

Recent studies on the morphology of polyethylene single crystals are being reviewed with special emphasis on the relation between external habit and molecular fine structure. After recapitulating briefly the main observations leading to the recognition of chain folding the more detailed features of monolayer crystal configurations are systematised. It is demonstrated how the analysis of such features can lead to further conclusions and suggestions as regards the nature of the chain folded structure. Features which have been revealed or suggested include the existence of chain folded ribbons along the prism faces, and the ‘staggering’ of the folds in a regular manner. The detailed analysis of this staggering has led to suggestions on the nature and structure of the fold, and indicated a preference for a particular type of ribbon stacking, and has lent support to ideas on chain folded crystal growth postulated in connection with some of the crystallization theories. A brief description is included on some features of multilayer development and on the most recent investigations on the morphology of the bulk. These last studies reveal an unexpectedly close similarity between the crystalline entities grown from solution and the melt both as regards external morphology and diffraction behaviour.

Zusammenfassung

Neuere Untersuchungen der Morphologie von Polyäthylen-Einkristallen wurden unter dem besonderen Gesichtspunkt der Beziehungen zwischen dem äußeren Habitus und der molekularen Feinstruktur vorgenommen. Nach kurzer Einführung in die wichtigsten Überlegungen zur Kettenfaltung wurden die detaillierten Züge der Einschichtkristall-Konfigurationen systematisiert. Es wird gezeigt, wie die Analyse Gesichtspunkte für weitere Schlüsse und Vermutungen betreffs der Natur der Kettenfaltungsstrukturen liefern kann. Besonderheiten, welche sich zeigen oder sich vermuten lassen, schließen die Existenz von kettengefalteten Bändern längs der Prismenflächen ein und das Schwanken der Falten in einer regelmäßigen Weise. Die genauere Analyse dieser Schwankungen hat zu Vermutungen über die Natur und Struktur der Faltungen geführt, einer Begünstigung eines besonderen Typs der Bandstapelung, und hat Ideen über das Wachstum der kettengefalteten Kristalle nahegelegt, die sich im Zusammenhang mit einigen der Kristallisationstheorien postulieren lassen. Eine kurze Beschreibung einiger Besonderheiten der Mehrschichtenentstehung und ganz neuer Untersuchungen der Morphologie “inbulk” ist angefügt. Diese letzten Studien eröffnen eine unerwartet enge Ähnlichkeit zwischen dem Kristallnetzwerk, gewachsen aus Lösungen und aus Schmelzen in Hinsicht auf ihre äußere Morphologie und das Streuverhalten.