The crystallization of ultrathin films of polylactides — Morphologies and transitions

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Abstract

Poly(L-lactide) ultrathin films of thicknesses between 10 and 80 nm were crystallized between 100 and 170 °C. Four different morphologies were obtained: single crystals, hedrites, dendrites, and spherulites. Dendrites were always obtained below 20 nm due to chain diffusion limitations, whereas, at larger thicknesses, the morphology heavily depends on the crystallization temperature. The thickness-temperature morphological map led to the observation of two transition temperatures, at 115 and 145 °C. Other parameters such as the lamellar thickness, melting temperature, and dendricity of the lamellae for 15 nm thick films show significant changes at these two temperatures. Those transitions occur at the same temperatures as Regime III/Regime II, and Regime II/Regime I transitions of the Lauritzen–Hoffman crystallization theory.

Des films ultraminces de poly(L-lactide) d'épaisseurs comprises entre 10 et 80 nm ont été cristallisés sur une gamme de températures allant de 100 à 170 °C. Quatre morphologies distinctes ont été observées: monocristaux, hédrites, dendrites et sphérolites. Des dendrites ont été systématiquement observés à des épaisseurs de moins de 20 nm à cause des empêchements à la diffusion des chaînes tandis qu'à plus grande épaisseur, la morphologie dépend de la température de cristallisation. Une représentation morphologique épaisseur/température permet de visualiser deux températures de transition, à 115 et 145 °C. d'autres paramètres tels que l'épaisseur des lamelles cristallines, la température de fusion et la dendricité des lamelles obtenues à partir de films de 15 nm montrent des changements significatifs à ces deux températures. Ces transitions se produisent aux mêmes températures que les transitions entre les régime III/régime II, puis régime II/régime I de la théorie de cristallisation de Lauritzen et Hoffman. Mots-clés: polylactide, film ultramince, morphologie cristalline, cristal unique, dendrite, sphérulite, température de transition, régime de cristallisation.

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