1
Czy materiały poliuretanowe są odporne na wysokie temperatury? Zasadniczo poliuretan nie jest odporny na wysokie temperatury, nawet w przypadku standardowego systemu PPDI, jego maksymalna temperatura graniczna wynosi jedynie około 150°C. Zwykłe rodzaje poliestru lub polieteru mogą nie wytrzymywać temperatur powyżej 120°C. Jednak poliuretan jest polimerem wysoce polarnym i w porównaniu z typowymi tworzywami sztucznymi jest bardziej odporny na ciepło. Dlatego określenie zakresu temperatur dla odporności na wysokie temperatury lub rozróżnienie różnych zastosowań jest bardzo istotne.
2
Jak zatem można poprawić stabilność termiczną materiałów poliuretanowych? Podstawową odpowiedzią jest zwiększenie krystaliczności materiału, takiego jak wspomniany wcześniej, wysoce regularny izocyjanian PPDI. Dlaczego zwiększenie krystaliczności polimeru poprawia jego stabilność termiczną? Odpowiedź jest zasadniczo znana każdemu: struktura determinuje właściwości. Dzisiaj chcielibyśmy spróbować wyjaśnić, dlaczego poprawa regularności struktury cząsteczkowej prowadzi do poprawy stabilności termicznej. Podstawowa idea wynika z definicji lub wzoru na swobodną energię Gibbsa, tj. △G=H-ST. Lewa strona równania G reprezentuje swobodną energię, a prawa strona równania H to entalpia, S to entropia, a T to temperatura.
3
Energia swobodna Gibbsa jest pojęciem energetycznym w termodynamice, a jej wielkość jest często wartością względną, tj. różnicą między wartością początkową i końcową, dlatego symbol △ jest używany przed nią, ponieważ wartości bezwzględnej nie można bezpośrednio uzyskać ani przedstawić. Gdy △G maleje, tj. gdy jest ujemne, oznacza to, że reakcja chemiczna może zachodzić spontanicznie lub być korzystna dla pewnej oczekiwanej reakcji. Można tego również użyć do określenia, czy reakcja zachodzi lub jest odwracalna w termodynamice. Stopień lub szybkość redukcji można rozumieć jako kinetykę samej reakcji. H to zasadniczo entalpia, którą można w przybliżeniu rozumieć jako energię wewnętrzną cząsteczki. Można ją z grubsza odgadnąć na podstawie powierzchownego znaczenia chińskich znaków, ponieważ ogień nie jest

4
S reprezentuje entropię układu, która jest powszechnie znana, a dosłowne znaczenie jest całkiem jasne. Jest ona powiązana lub wyrażona w kategoriach temperatury T, a jej podstawowym znaczeniem jest stopień nieuporządkowania lub swobody mikroskopijnego małego układu. W tym momencie spostrzegawczy mały przyjaciel mógł zauważyć, że w końcu pojawiła się temperatura T związana z oporem cieplnym, który omawiamy dzisiaj. Pozwólcie, że trochę pogadam o koncepcji entropii. Entropię można głupio rozumieć jako przeciwieństwo krystaliczności. Im wyższa wartość entropii, tym bardziej nieuporządkowana i chaotyczna jest struktura molekularna. Im wyższa regularność struktury molekularnej, tym lepsza krystaliczność cząsteczki. Teraz odetnijmy mały kwadrat z rolki gumy poliuretanowej i potraktujmy ten mały kwadrat jako kompletny układ. Jego masa jest stała, zakładając, że kwadrat składa się ze 100 cząsteczek poliuretanu (w rzeczywistości jest ich N wiele), ponieważ jego masa i objętość pozostają zasadniczo niezmienione. Możemy przybliżyć △G jako bardzo małą wartość liczbową lub nieskończenie bliską zeru, a następnie wzór na swobodną energię Gibbsa można przekształcić do ST=H, gdzie T to temperatura, a S to entropia. Oznacza to, że opór cieplny małego kwadratu poliuretanu jest proporcjonalny do entalpii H i odwrotnie proporcjonalny do entropii S. Oczywiście jest to metoda przybliżona i najlepiej dodać przed nią △ (uzyskaną przez porównanie).
5
Nietrudno zauważyć, że poprawa krystaliczności może nie tylko zmniejszyć wartość entropii, ale także zwiększyć wartość entalpii, czyli zwiększyć cząsteczkę przy jednoczesnym zmniejszeniu mianownika (T = H/S), co jest oczywiste w przypadku wzrostu temperatury T, i jest to jedna z najskuteczniejszych i najpowszechniejszych metod, niezależnie od tego, czy T jest temperaturą zeszklenia, czy temperaturą topnienia. Należy zauważyć, że regularność i krystaliczność struktury cząsteczkowej monomeru oraz ogólna regularność i krystaliczność wysokiego stężenia cząsteczek po agregacji są zasadniczo liniowe, co można w przybliżeniu rozumieć jako równoważne lub liniowo. Entalpia H jest głównie wynikiem energii wewnętrznej cząsteczki, a energia wewnętrzna cząsteczki jest wynikiem różnych struktur cząsteczkowych o różnej energii potencjału cząsteczkowego. Energia potencjału cząsteczkowego jest potencjałem chemicznym, struktura cząsteczkowa jest regularna i uporządkowana, co oznacza, że ​​energia potencjału cząsteczkowego jest wyższa i łatwiej jest wywołać zjawiska krystalizacji, takie jak skraplanie wody w lód. Poza tym, założyliśmy, że jest 100 cząsteczek poliuretanu, siły oddziaływania między tymi 100 cząsteczkami będą również wpływać na opór cieplny tego małego wałka, taki jak fizyczne wiązania wodorowe, chociaż nie są one tak silne jak wiązania chemiczne, ale liczba N jest duża, oczywiste zachowanie stosunkowo bardziej cząsteczkowego wiązania wodorowego może zmniejszyć stopień nieuporządkowania lub ograniczyć zakres ruchu każdej cząsteczki poliuretanu, więc wiązanie wodorowe jest korzystne dla poprawy oporu cieplnego.