1
Ar poliuretano medžiagos atsparios aukštai temperatūrai? Apskritai poliuretanas nėra atsparus aukštai temperatūrai, net ir naudojant įprastą PPDI sistemą, jo maksimali temperatūros riba gali būti tik apie 150°. Įprasti poliesterio arba polieterio tipai gali neatlaikyti aukštesnės nei 120° temperatūros. Tačiau poliuretanas yra labai polinis polimeras ir, palyginti su įprastais plastikais, yra atsparesnis karščiui. Todėl labai svarbu apibrėžti temperatūros diapazoną atsparumui aukštai temperatūrai arba atskirti skirtingus panaudojimo būdus.
2
Taigi, kaip galima pagerinti poliuretano medžiagų terminį stabilumą? Pagrindinis atsakymas yra padidinti medžiagos kristališkumą, pavyzdžiui, anksčiau minėto labai reguliaraus PPDI izocianato. Kodėl padidinus polimero kristališkumą pagerėja jo terminis stabilumas? Atsakymas iš esmės žinomas visiems, t. y. struktūra lemia savybes. Šiandien norėtume pabandyti paaiškinti, kodėl molekulinės struktūros reguliarumo pagerėjimas pagerina terminį stabilumą. Pagrindinė idėja kyla iš Gibso laisvosios energijos apibrėžimo arba formulės, t. y. △G=H-ST. Kairėje G pusėje žymima laisvoji energija, o dešinėje lygties H pusėje – entalpija, S – entropija, o T – temperatūra.
3
Gibso laisvoji energija yra energijos sąvoka termodinamikoje, o jos dydis dažnai yra santykinė vertė, t. y. skirtumas tarp pradinės ir galutinės verčių, todėl prieš ją naudojamas simbolis △, nes absoliučios vertės negalima tiesiogiai gauti ar pavaizduoti. Kai △G mažėja, t. y. kai ji yra neigiama, tai reiškia, kad cheminė reakcija gali įvykti savaime arba būti palanki tam tikrai tikėtinai reakcijai. Tai taip pat gali būti naudojama nustatant, ar reakcija egzistuoja, ar yra grįžtama termodinamikoje. Redukcijos laipsnis arba greitis gali būti suprantami kaip pačios reakcijos kinetika. H iš esmės yra entalpija, kurią galima apytiksliai suprasti kaip molekulės vidinę energiją. Ją galima apytiksliai atspėti iš kinų rašmenų paviršutiniškos reikšmės, nes ugnis nėra

4
S žymi sistemos entropiją, kuri yra visuotinai žinoma ir kurios pažodinė reikšmė yra gana aiški. Ji yra susijusi su temperatūra T arba išreiškiama ja, o jos pagrindinė reikšmė yra mikroskopinės mažos sistemos netvarkos arba laisvės laipsnis. Šiuo metu pastabus mažas draugas galbūt pastebėjo, kad pagaliau atsirado temperatūra T, susijusi su šiandien aptariama šilumine varža. Leiskite man šiek tiek paplepėti apie entropijos sąvoką. Entropija gali būti kvailai suprantama kaip kristališkumo priešingybė. Kuo didesnė entropijos vertė, tuo labiau netvarkinga ir chaotiška molekulinė struktūra. Kuo didesnis molekulinės struktūros reguliarumas, tuo geresnis molekulės kristališkumas. Dabar iškirpkime nedidelį kvadratėlį nuo poliuretano guminio volelio ir laikykime jį visaverte sistema. Jo masė yra fiksuota, darant prielaidą, kad kvadratą sudaro 100 poliuretano molekulių (realybėje jų yra N daug), kadangi jo masė ir tūris iš esmės nekinta, galime apytiksliai △G priskirti labai mažai skaitinei vertei arba be galo artimai nuliui, tada Gibso laisvosios energijos formulę galima transformuoti į ST=H, kur T yra temperatūra, o S yra entropija. Tai yra, mažo poliuretano kvadrato šiluminė varža yra proporcinga entalpijai H ir atvirkščiai proporcinga entropijai S. Žinoma, tai yra apytikslis metodas, ir geriausia prieš jį pridėti △ (gautą palyginus).
5
Nesunku pastebėti, kad kristališkumo pagerinimas gali ne tik sumažinti entropijos vertę, bet ir padidinti entalpijos vertę, tai yra, padidinti molekulės dydį, tuo pačiu sumažinant vardiklį (T = H/S), kas akivaizdu didinant temperatūrą T, ir tai yra vienas iš efektyviausių ir labiausiai paplitusių metodų, nepriklausomai nuo to, ar T yra stiklėjimo temperatūra, ar lydymosi temperatūra. Reikia atsižvelgti į tai, kad monomero molekulinės struktūros reguliarumas ir kristališkumas bei bendras didelės molekulinės kietėjimo po agregacijos reguliarumas ir kristališkumas iš esmės yra tiesiniai, o tai gali būti maždaug lygiaverčiai arba suprantami tiesiškai. Entalpiją H daugiausia lemia molekulės vidinė energija, o molekulės vidinė energija yra skirtingų molekulinių struktūrų, turinčių skirtingą molekulinio potencialo energiją, rezultatas, o molekulinio potencialo energija yra cheminis potencialas, molekulinė struktūra yra reguliari ir tvarkinga, o tai reiškia, kad molekulinio potencialo energija yra didesnė, ir lengviau sukelti kristalizacijos reiškinius, tokius kaip vandens kondensacija į ledą. Be to, mes ką tik darėme prielaidą, kad yra 100 poliuretano molekulių, šių 100 molekulių sąveikos jėgos taip pat paveiks šio mažo volelio šiluminę varžą, pavyzdžiui, fizinius vandenilinius ryšius, nors jie nėra tokie stiprūs kaip cheminiai ryšiai, tačiau skaičius N yra didelis, akivaizdus santykinai didesnio molekulinio vandenilinio ryšio elgesys gali sumažinti netvarkos laipsnį arba apriboti kiekvienos poliuretano molekulės judėjimo diapazoną, todėl vandenilinis ryšys yra naudingas gerinant šiluminę varžą.