결정화

결정화는 결정의 형성과 성장 동안 물질이 굳어지는 물리적인 과정입니다. 이 과정에서 결정화 열이 방출됩니다. 
결정이 자라는 동안, 결정화가 가속될 수 있는 인공적인 조건들이 설정됩니다. 
결정화는 기체, 액체 또는 고체 단계에서 발생할 수 있습니다. 예로는 용융점 이하로 냉각 시 용해물의 응고, 포화 용액에서 결정화, 증발 단계로부터의 응축, 고체 물질의 결정 전이(Polymorphism) 및 무정형 물질의 결정화 등이 있습니다. 

다형성: 다형성(多形性, polymorphism)은 동일한 화학 조성을 공유하지만 구조나 물리적 특성의 차이를 보이는 다른 고체 형태의 발생으로 정의됩니다. 

결정화는 냉각 조건에 따라 달라집니다(예: 그림 1), 폴리머의 첨가제 및 충전제, 응고 중 유동 조건. 이후의 스트레칭은 또한 분자의 배열과 물질의 특성을 변화시킵니다. 

DSC 측정의 결정화 또는 냉각 곡선은 액체, 무정형 상태에서 고체, 결정상태로의 엔탈피 과정을 특징짓습니다. 
결정화는 물질의 광학적, 기계적, 열적, 화학적 특성과 처리에 영향을 미칩니다.

예시

냉각 조건

그림 1: 다른 냉각 속도로 냉각한 후 10K/min의 일정한 가열 속도에서 유리 전이, 저온 결정화 및 용융.그림 1: 다른 냉각 속도로 냉각한 후 10K/min의 일정한 가열 속도에서 유리 전이, 저온 결정화 및 용융.

DSC 측정 결과를 보면 가열 전에 선택한 여러 냉각 속도에 따라 다양한 유리 전이 범위(T: 75°C~85°C), 저온결정화(151°C) 및 용융 효과(249°C)가 나타납니다. 냉각을 위해 DSC 204 F1의 인트라쿨러가 사용되었습니다. 
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 결정화 속도가 비교적 느린 반결정성 열가소성 수지입니다. 높은 냉각속도로 인해 이 재료의 많은 무정형 부분이 발생하고 유리 전이과정에서 ΔCp가 증가하며 가열 시 재결정화됩니다. 
반면에 낮은 냉각 속도는 냉각 중에 형성되는 결정 부분의 증가로 이어집니다. 이로 인해 유리 전이과정에서 ΔCp 줄어들고 재결정화가 발생하지 않습니다. 


관련 측정법

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