A Study on the Shear-Induced Crystallization of Linear Polyethylene

선상 폴리에틸렌의 전단응력하에서의 결정화에 관한 연구

The effect of shear stress on the crystallization and morphology of linear polyethylene was studied with the aid of a specially designed shearing apparatus. With this apparatus, it was also able to obtain a specimen suitable to study the process of shear induced crystallization. It was shown that the shear flow has a strong accelerating effect on the rate of crystallization and molecular orientation. The a-axis orientation is observed only when a small amount of shear stress was applied. The characteristic c-axis orientation of the crystal is clear when a higher shear stress was applied. It was found that there appear domain structures with an elongated shape during shear induced crystallization. A domain consists of a stacked-lamellae-like structure with folded molecular chains loosely paced and is the precursor of the row structure. That is, there may exist a mesomorphic state during transformation from the amorphous to the crystalline state in the course of shear induced crystallization.

선상 폴리에틸렌의 전단응력하에서 결정화거동과 모폴로지(morphology)에 대해서 특별히 고안된 장치를 사용하여 고찰하였다. 전단응력에 의하여 폴리머 융체의 유동이 있게 되면 고분자물의 분자배향이 유동방향으로 일어나게 되고, 결정화 속도를 크게 가속하는 것을 볼 수 있었다. 낮은 전단응력을 부여하였을 때는 폴리에틸렌 결정은 a-축(a-axis) 배향이 이루어지지만 응력이 커질수록 c-축(c-axis) 배향이 명확해진다. 전단응력하에서의 결정화 과정중 신장된 형태의 도메인 구조(domain structure)가 나타남이 발견되었다. 도메인 구조는 엉성하게 형성된 폴드된 분자쇄(folded molecular chain)를 갖는 스택크드 라멜라(stacked lamella)와 비슷한 것으로 되어 있는데, 이는 로우스트럭처(row structure)의 선구자가 되는 것으로 볼 수 있다. 이러한 현상은 전단응력에 의한 결정화에 있어서, 비결정상(amorphous state)으로부터 결정상(crystalline state)으로의 전이 과정의 중간형태가 존재한다는 것을 의미한다.