1
Sú polyuretánové materiály odolné voči vysokým teplotám? Vo všeobecnosti polyuretán nie je odolný voči vysokým teplotám, dokonca aj pri bežnom systéme PPDI môže byť jeho maximálny teplotný limit iba okolo 150 °C. Bežné polyesterové alebo polyéterové typy nemusia byť schopné odolať teplotám nad 120 °C. Polyuretán je však vysoko polárny polymér a v porovnaní s bežnými plastmi je odolnejší voči teplu. Preto je definovanie teplotného rozsahu pre odolnosť voči vysokým teplotám alebo rozlíšenie rôznych použití veľmi dôležité.
2
Ako teda možno zlepšiť tepelnú stabilitu polyuretánových materiálov? Základnou odpoveďou je zvýšiť kryštalinitu materiálu, ako je napríklad vysoko regulárny izokyanát PPDI, ktorý bol spomenutý vyššie. Prečo zvýšenie kryštalinity polyméru zlepšuje jeho tepelnú stabilitu? Odpoveď je v podstate známa každému, to znamená, že štruktúra určuje vlastnosti. Dnes by sme sa chceli pokúsiť vysvetliť, prečo zlepšenie pravidelnosti molekulárnej štruktúry prináša zlepšenie tepelnej stability. Základná myšlienka vychádza z definície alebo vzorca Gibbsovej voľnej energie, t. j. △G=H-ST. Ľavá strana G predstavuje voľnú energiu a pravá strana rovnice H je entalpia, S je entropia a T je teplota.
3
Gibbsova voľná energia je energetický koncept v termodynamike a jej veľkosť je často relatívna hodnota, t. j. rozdiel medzi počiatočnou a konečnou hodnotou, preto sa pred ňou používa symbol △, pretože absolútnu hodnotu nemožno priamo získať ani reprezentovať. Keď △G klesá, t. j. keď je záporné, znamená to, že chemická reakcia môže prebiehať spontánne alebo je priaznivá pre určitú očakávanú reakciu. Toto sa dá použiť aj na určenie, či reakcia existuje alebo je v termodynamike reverzibilná. Stupeň alebo rýchlosť redukcie možno chápať ako kinetiku samotnej reakcie. H je v podstate entalpia, ktorú možno približne chápať ako vnútornú energiu molekuly. Dá sa zhruba odhadnúť z povrchového významu čínskych znakov, pretože oheň nie je...

4
S predstavuje entropiu systému, ktorá je všeobecne známa a jej doslovný význam je celkom jasný. Súvisí s teplotou T alebo je vyjadrená pomocou teploty T a jej základný význam je stupeň neusporiadanosti alebo voľnosti mikroskopického malého systému. V tomto bode si pozorný malý priateľ možno všimol, že sa konečne objavila teplota T súvisiaca s tepelným odporom, o ktorom dnes diskutujeme. Dovoľte mi trochu porozprávať o koncepte entropie. Entropiu možno hlúpo chápať ako opak kryštalinity. Čím vyššia je hodnota entropie, tým je molekulárna štruktúra neusporiadanejšia a chaotickejšia. Čím vyššia je pravidelnosť molekulárnej štruktúry, tým lepšia je kryštalinita molekuly. Teraz si z rolky polyuretánovej gumy vystrihnime malý štvorec a budeme ho považovať za kompletný systém. Jeho hmotnosť je fixná, za predpokladu, že štvorec sa skladá zo 100 molekúl polyuretánu (v skutočnosti ich je N veľa), keďže jeho hmotnosť a objem sa v podstate nemenia, môžeme aproximovať △G ako veľmi malú číselnú hodnotu alebo nekonečne blízku nule, potom možno Gibbsov vzorec pre voľnú energiu transformovať na ST=H, kde T je teplota a S je entropia. To znamená, že tepelný odpor malého polyuretánového štvorca je úmerný entalpii H a nepriamo úmerný entropii S. Samozrejme, ide o približnú metódu a je najlepšie pred ňu pridať △ (získané porovnaním).
5
Nie je ťažké zistiť, že zlepšenie kryštalinity môže nielen znížiť hodnotu entropie, ale aj zvýšiť hodnotu entalpie, teda zvýšiť molekulu a zároveň znížiť menovateľ (T = H/S), čo je zrejmé pri zvýšení teploty T a je to jedna z najúčinnejších a najbežnejších metód bez ohľadu na to, či je T teplota skleného prechodu alebo teplota topenia. Je potrebné zohľadniť, že pravidelnosť a kryštalinita molekulárnej štruktúry monoméru a celková pravidelnosť a kryštalinita vysokomolekulárneho tuhnutia po agregácii sú v podstate lineárne, čo možno približne porovnať alebo chápať lineárne. Entalpia H je spôsobená hlavne vnútornou energiou molekuly a vnútorná energia molekuly je výsledkom rôznych molekulárnych štruktúr s rôznou molekulárnou potenciálnou energiou a molekulárna potenciálna energia je chemický potenciál, molekulárna štruktúra je pravidelná a usporiadaná, čo znamená, že molekulárna potenciálna energia je vyššia a je ľahšie vytvoriť kryštalizačné javy, ako je kondenzácia vody na ľad. Okrem toho, keďže sme predpokladali 100 molekúl polyuretánu, interakčné sily medzi týmito 100 molekulami ovplyvnia aj tepelný odpor tohto malého valca, ako napríklad fyzikálne vodíkové väzby, hoci nie sú také silné ako chemické väzby, ale počet N je veľký. Zjavné správanie relatívne molekulárnejšej vodíkovej väzby môže znížiť stupeň neusporiadanosti alebo obmedziť rozsah pohybu každej molekuly polyuretánu, takže vodíková väzba je prospešná pre zlepšenie tepelného odporu.