Cristallizzazione

La cristallizzazione è il processo fisico di solidificazione che avviane durante la formazione e la crescita di cristalli. Questo processo avviene con rilascio di calore (calore di cristallizzazione).   

Durante la crescita dei cristalli può essere ottenuta in condizioni artificiali per accelerare la cristallizzazione. 

La cristallizzazione può avvenir a partire dallo stato gassoso, liquido o solido. Esempi tipici sono la solidificazione di un fuso quando raffreddato al di sotto del punto di fusione, la cristallizzazione in una soluzione satura, la condensazione da una fase vapore, il cambio di fase di sostanze solide (polimorfismo), la formazione di prodotti cristallini nelle reazioni allo stato solido e la cristallizzazione di sostanze amorfe.  

Polimorfismo: è definito come la possibilità che la stessa sostanza presenti forme diverse, che condivido la stessa composizioni chimica, ma differiscono nella struttura cristallina e di conseguenza nelle loro proprietà chimico-fisiche.     

La cristallizzazione dipende dalle condizioni di raffreddamento (esempio – fig. 1), dalla presenza di additivi e dalle condizioni di flusso durante la solidificazione. Anche lo stiramento meccanico può cambiare l'arrangiamento molecolare e quindi le proprietà di un materiale. 

La curva DSC di cristallizzazione o di raffreddamento rappresenta la variazione di entalpia nel passaggio dallo stato liquido amorfo a quello solido cristallino. 

Il processo di cristallizzazione influenza sia le proprietà ottiche, meccaniche ,  termiche e chimiche di una sostanza, sia il suo processamento.  

Esempio

Condizioni di Raffreddamento

Fig.1: Transizione vetrosa, cold-crystallization e fusione alla velocitò di riscaldamento di 10 K/min dopo un raffreddamento a velocità diverse.Fig.1: Transizione vetrosa, cold-crystallization e fusione alla velocitò di riscaldamento di 10 K/min dopo un raffreddamento a velocità diverse.

Le misure DSC mostrano come la transizione vetrosa (T: da 75°C a 85°C) e gli effetti di cold-crystallization (151°C) e fusione (249°C) variano a seconda delle condizioni di raffreddamento applicate in precedenza sul campione. Per controllare il raffreddamento è stato usato il refrigerante intracooler del DSC 204 F1. 

Il Polietilene Tereftalato (PET) è un polimero termoplastico semi-cristallino caratterizzato da una velocità di cristallizzazione relativamente bassa. Raffreddamenti rapidi portano a un carattere maggiormente amorfo, con conseguente aumento del ∆cp nella transizione vetrosa, e fenomeno di post-cristallizzazione

Vice versa, raffreddamenti lenti comportano un maggiore carattere cristallino finale. Ne consegue un segnale di transizione vetrosa più ridotto e l'assenza dell'evento di post-cristallizzazione


Metodi correlati

DSC