Negativer linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient von verstrecktem Polyäthylen

Der lineare thermische Ausdehnungskoeffizientα von linearem Polyäthylen hoher Dichte wurde im Temperaturbereich −20 °C bis + 40°C bestimmt. Bei isotropen Proben besteht eine lineare Beziehung zwischen Dichteϱ bzw. Kristallisationsgradχ v undα. Die gemessenen Koeffizienten liegen fürT 0 = 20 °C im Bereichα = 110 ... 130 · 10−6 K−1. Kalt verstreckte Proben mit Verstreckungsgradenλ = 8 ... 15 haben beiT 0 = 20 °C in Verstreckrichtung den Koeffizientenα l = −24 · 10−6 K−1. Der negative Zahlenwert vonα tl ist unabhängig vonλ und weiteren Herstellungsparametern. Seine Ursache ist einerseits die Orientierung derc-Achsen der Kristallite in Verstreckrichtung mitα c = −12 · 10−6 K−1 und andererseits der negative Koeffizientα am * ≃ −50 · 10−6 K−1 der verspannten amorphen Phase, der auf dem gummielastischen Verhalten der tie-molecules beruht. Beim Tempern oberhalb von +40 °C schrumpfen die Proben irreversibel, wobeiα | ansteigt und nach dem Aufschmelzen der Proben wieder den Wert des isotropen Materials annimmt. Nach dem Tempern wenig unterhalb der Schmelztemperatur der Kristallite wurden überhöhte Koeffizientenα | gemessen, die eine Rotation der Kristallite um dieb-Achsen erkennen lassen.