Polimerlerin kristalizasyonu
Yarı kristal polimerlerin özellikleri > Termal ve mekanik özellikler

Camsı geçiş sıcaklıklarının altında amorf polimerler, moleküllerinin düşük hareketliliği nedeniyle genellikle sert ve kırılgandır. Sıcaklığın arttırılması, tipik kauçuk elastik özellikleriyle sonuçlanan moleküler hareketi indüklenmektedir. Tg' nin üzerindeki sıcaklıklarda bir polimere uygulanan sabit bir kuvvet, viskoelastik bir deformasyona neden olmaktadır, yani polimer sürünmeye başlamaktadır. Amorf polimerler için genellikle camsı geçiş sıcaklığının hemen altında ısı direnci verilmektedir.
Yarı kristalli polimerlerdeki nispeten güçlü moleküller arası kuvvetler, cam geçiş sıcaklığının üzerinde bile yumuşamayı önlemektedir. Elastik modülleri yalnızca yüksek (erime) sıcaklıkta önemli ölçüde değişmektedir. Aynı zamanda kristallik derecesine de bağlıdır: daha yüksek kristallik, daha sert ve termal olarak daha kararlı, ancak aynı zamanda daha kırılgan bir malzeme ile sonuçlanırken, amorf bölgeler belirli bir esneklik ve darbe direnci sağlamaktadır. Yarı kristal polimerlerin bir diğer karakteristik özelliği, moleküler hizalama yönü boyunca ve ona dik olan mekanik özelliklerinin güçlü anizotropisidir.
Yarı kristalli bir polimerde cam geçiş sıcaklığının üzerinde amorf zincirler sünektir ve plastik olarak deforme olabilmektedir. Polimerin kristal bölgeleri amorf bölgelerle bağlanmaktadır. Bağ molekülleri, uygulanan bir yük altında amorf ve kristal fazların ayrılmasını engellemektedir. Bir çekme gerilimi uygulandığında, yarı kristalli polimer önce elastik olarak deforme olmaktadır. Kristal bölgeler uygulanan stresten etkilenmeden kalırken, amorf fazın moleküler zincirleri gerilmektedir. Daha sonra kristal bölgelerin plastik deformasyonunun başlangıcını ifade eden akma meydana gelmektedir.
Yarı kristalli verim için moleküler mekanizma, dislokasyon hareketi yoluyla malzemenin kristal bölgelerinin deformasyonunu içermektedir. Dislokasyonlar, polimerde kaba veya ince kaymalara neden olmaktadır ve kristalin parçalanmaya ve akmaya yol açmaktadır. İnce kayma, çok sayıda düzlemde meydana gelen az miktarda kayma olarak tanımlanmaktadır. Tersine, kaba kayma, birkaç düzlemde büyük miktarda kaymadır. Akma gerilmesi, dislokasyonların yaratılması ve bunların harekete karşı dirençleri ile belirlenmektedir.
Akmadan sonra, amorf bölgede bir boyun oluşur ve numune uzunluğu boyunca yayılmaktadır. Boyunlama sırasında, düzensiz zincirler gerilme yönü boyunca hizalanmaktadır ve moleküler yeniden yönlendirme nedeniyle güçlenme gösteren düzenli bir yapı oluşturmaktadır. Akış gerilimi artık boyun yayılımını takiben önemli ölçüde artmaktadır. Mekanik anizotropi artmaktadır ve elastik modül, çekme yönünde gözlenen yüksek modül ile farklı yönler boyunca değişmektedir. Çekilmiş yarı kristalli polimerler, moleküler zincirlerin stres kaynaklı sıralamasından dolayı en güçlü polimerik malzemelerdir.
Boşluklar gibi diğer kusurlar, çekme gerilimi altında yarı kristalli polimerde meydana gelmektedir ve boyun oluşumunu tetikleyebilmektedir. Boşluklar, küçük açılı x-ışını saçılması yoluyla gözlemlenebilmektedir. Özellikle, basınç gerilimi veya kesme altında kavitasyon gözlenmemektedir. Kanıtlar, kavitasyonun aynı zamanda akma başlangıcını da etkilediğini göstermektedir. Boşluklar, amorf fazın kırılmasıyla ilişkilidir. Kristal fazın gücü, kavitasyonun akmadaki önemini belirlemektedir. Kristal yapılar zayıfsa, kolayca deforme olmaktadır ve verimle sonuçlanmaktadır. Güçlü kristal bölgeleri olan yarı kristalli polimerler, deformasyona ve kavitasyona direnmektedir, amorf fazda boşlukların oluşumuna yol açmaktadır, akmayı sağlamaktadır.
Kristal malzemelerde olduğu gibi, mekanik özellikleri değiştirmek için yarı kristal polimerlere parçacıklar eklenebilmektedir. Kristal malzemelerde parçacıkların eklenmesi, dislokasyon hareketini engellemek ve malzemeyi güçlendirmek için çalışmaktadır. Bununla birlikte, birçok yarı kristal polimer için parçacık dolgu maddeleri malzemeyi zayıflatmaktadır. Partiküllerin polimerlerde sertleştirme etkisine sahip olması için partiküller arası matris bağ kalınlığının belirli bir eşikten daha küçük olması gerektiği öne sürülmüştür. Kristalin polimerler polipropilen ve polietilen partikül güçlendirme göstermektedir.
Plastikler viskoelastik malzemelerdir, yani uygulanan stres altında deformasyonları zamanla artmaktadır (sürünme). Bu nedenle plastiklerin elastik özellikleri, testin zaman ölçeğine göre kısa süreli davranışa (dakikalar süren çekme testi gibi), şok yüklemeye, uzun süreli ve statik yükleme altındaki davranışa ve ayrıca titreşime göre ayırt edilmektedir.