С использованием метода микрофокусной рентгеновской дифракции проведено исследование текстуры кольцевых полимерных сферолитов, образующихся при кристаллизации пленок политриметилена терефталата (polytrimethylene terephthalate, PTT) толщиной ~ 30…50 мкм. Микро-дифрактограммы показывают, что на локальной шкале текстура PTT близка к монокристаллической. В соответствии с предыдущими исследованиями с использованием дифракции электронов, в работе показано, что направление роста кристаллов идет параллельно оси а элементарной ячейки. Интенсивность различных дифракционных пиков в зависимости от расстояния до центра сферолита показывает такую же периодичность. Это означает, что закручивание фронта кристаллического роста строго равномерно вдоль радиального направления. Последнее наблюдение более совместимо с моделью, которая объясняет ламелярное спиралевидное закручивание присутствием несбалансированных поверхностных напряжений, чем с теорией гигантских винтовых дислокаций. Основные черты экспериментальных дифрактограмм можно понять с помощью результатов численного моделирования, осуществленного в приближении чисто геометрического уширения рентгеновских пиков. В частности, проведенное моделирование может предсказать последовательность различных дифракционных максимумов и их форму на двумерных микрофокусных дифрактограммах.
[1] Keith H.D., Padden F.J. Spherulitic сгуstallization from the melt // J. Appl. Phis – 1964. – Vol. 36. – P. 1286–1296.
[2] Keith H.D., Padden F.J., Lotz B., Wittmann J.C. Asymmetries of habit in polyethylene crystals grown from the melt // Macromolecules. – 1989. – no. 22 (5) – P. 2230–2238.
[3] Bassett D.C., Hodge A.M. On Spherulitic Growth in a Monodisperse Paraffin // Macromolecules. – 1996. – 29(5). – P. 1852–1853.
[4] Lotz B., Cheng S.Z.D. Self-Assembled Columnar Structures of Swallow-Shaped Tetrathiafulvalene-Based Molecules // Chem. Mater. – 2009. – no. 21(16). – P. 3838–3847.
[5] Ivanov D.A., Nysten B., Jonas A. M. Atomic force microscopy imaging of single polymer spherulites during crystallization: application to a semi-crystalline blend // Polymer. – 1999. – Vol. 40. – P. 5899–5905.
[6] Basire C., Ivanov D.A. Evolution of the lamellar structure during crystallization of a semicrystalline-amorphous polymer blend: time-resolved hot-stage SPM study // Phys. Rev. Lett. – 2000. – Vol. 85. – P. 5587–5590.
[7] Ivanov D.A., Amalou Z., Magonov S.N. Real-Time Evolution of the Lamellar Organization of Poly(ethylene terephthalate) during Crystallization from the Melt: High-Temperature Atomic Force Microscopy Study // Macromolecules. – 2001. – Vol. IT–34. – P. 8944–8952.
[8] Ivanov D.A., Bar G., Dosière M., Koch M.H.J. A Novel View on Crystallization and Melting of Semirigid Chain Polymers : The Case of Poly(trimethylene terephthalate) // Macromolecules. – 2008. – Vol.41. – P. 9224–9231.
[9] Fujiwara Y.J. The superstructure of melt-crystallized polyethylene. I. Screwlike orientation of unit cell in polyethylene spherulites with periodic extinction rings // J. Appl. Polym. Sci. – 1960. – no. 4. – P. 10–15.
[10] Gazzano M., Focarete M.L., Riekel C., Ripamonti A., Scandola M. Structural Investigation of Poly(3-hydroxybutyrate) Spherulites by Microfocus X-Ray Diffraction// Macromol. Chem. Phys. – 2001. – Vol. 202. – P. 1405–1409.
[11] Tanaka T.,Fujita M.,Takeuchi A.,Suzuki Y.,Uesugi K.,Doi Y.,Iwata T. Formation of Highly Ordered Structure in Poly[(R)-3-hydroxybutyrate-co-(R)-3-hydroxyvalerate] High-Strength Fibers // Polymer. – 2005. – Vol.46. – P. 5673–5679.
[12] Li C.Y., Cheng S.Z.D., Ge J.J., Bai F., Zhang J.Z., Mann I.K., Harris F.W. Molecular Orientations in Flat-Elongated and Helical Lamellar Crystals of a Main-Chain Nonracemic Chiral Polyester // Phys. Rev. Lett. – 1999. – Vol. 83. – P. 4558–4561.
[13] Luchnikov V. A. and Ivanov D. A. Micro-beam X-ray Diffraction from Twisted Lamellar Crystals: Theory and Computer Simulation // J. Appl. Cryst. – 2009. – Vol. 42. – P. 673–680.
[14] Geil P. H. Polymer Single Crystals. – Interscience, New York/London. – 1963.
[15] International Tables for Crystallography, Volume C // Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1999. – P. 210–220.
[16] Stribeck N. Melting and Crystallization of Differently Oriented Sets of Crystallites in Hard-Elastic Polypropylene // Acta Cryst. – 2009. – Vol. A65. – P. 46–47.
[17] Ho R-M., Ke K-Z., Chen M. Crystal Structure and Banded Spherulite of Poly(trimethylene terephthalate) // Macromolecules. – 2000. – Vol. 33. – P. 7529–7537.
[18] Lustiger A., Lotz B., Duff T.S.J. Lamellar Orientation in Transcrystalline γ Isotactic Polypropylene Nucleated on Aramid Fibers // J. Pol. Sci. B Pol. Phys. –1989. – Vol.27. – P. 561–579.
[19] Nozue Y., Hirano S., Kurita R., Kawasaki N., Ueno S., Iida A., Nishi T., Amemiya Y. Reducing Branch Frequency in Precision Polyethylene // Polymer. – 2004. – Vol. 45. – P. 8299–8302.