1
Vai poliuretāna materiāli ir izturīgi pret augstām temperatūrām? Kopumā poliuretāns nav izturīgs pret augstām temperatūrām, pat ar parasto PPDI sistēmu tā maksimālā temperatūras robeža var būt tikai aptuveni 150°. Parastie poliestera vai poliētera veidi var neizturēt temperatūru virs 120°. Tomēr poliuretāns ir ļoti polārs polimērs, un salīdzinājumā ar parastajām plastmasām tas ir izturīgāks pret karstumu. Tāpēc ir ļoti svarīgi noteikt temperatūras diapazonu augstas temperatūras izturībai vai diferencēt dažādus lietojumus.
2
Tātad, kā var uzlabot poliuretāna materiālu termisko stabilitāti? Pamata atbilde ir palielināt materiāla kristalinitāti, piemēram, iepriekš minētā ļoti regulārā PPDI izocianāta gadījumā. Kāpēc polimēra kristalinitātes palielināšana uzlabo tā termisko stabilitāti? Atbilde būtībā ir zināma ikvienam, proti, struktūra nosaka īpašības. Šodien mēs vēlētos mēģināt izskaidrot, kāpēc molekulārās struktūras regularitātes uzlabošana uzlabo termisko stabilitāti, pamatideja ir no Gibsa brīvās enerģijas definīcijas vai formulas, t.i., △G=H-ST. G kreisā puse apzīmē brīvo enerģiju, bet vienādojuma labā puse H ir entalpija, S ir entropija un T ir temperatūra.
3
Gibsa brīvā enerģija ir enerģijas jēdziens termodinamikā, un tās lielums bieži ir relatīva vērtība, t. i., starpība starp sākuma un beigu vērtībām, tāpēc tās priekšā tiek lietots simbols △, jo absolūto vērtību nevar tieši iegūt vai attēlot. Kad △G samazinās, t. i., kad tas ir negatīvs, tas nozīmē, ka ķīmiskā reakcija var notikt spontāni vai būt labvēlīga noteiktai paredzamai reakcijai. To var izmantot arī, lai noteiktu, vai reakcija pastāv vai ir atgriezeniska termodinamikā. Redukcijas pakāpi vai ātrumu var saprast kā pašas reakcijas kinētiku. H būtībā ir entalpija, ko var aptuveni saprast kā molekulas iekšējo enerģiju. To var aptuveni uzminēt pēc ķīniešu rakstzīmju virspusējās nozīmes, jo uguns nav

4
S apzīmē sistēmas entropiju, kas ir vispārzināma un kuras burtiskā nozīme ir diezgan skaidra. Tā ir saistīta ar temperatūru T vai izteikta ar to, un tās pamatnozīme ir mikroskopiskās mazās sistēmas nesakārtotības vai brīvības pakāpe. Šajā brīdī vērīgs mazais draugs, iespējams, ir pamanījis, ka beidzot ir parādījusies temperatūra T, kas saistīta ar termisko pretestību, par kuru mēs šodien runājam. Ļaujiet man nedaudz pastāstīt par entropijas jēdzienu. Entropiju var muļķīgi saprast kā kristāliskuma pretstatu. Jo augstāka ir entropijas vērtība, jo nesakārtotāka un haotiskāka ir molekulārā struktūra. Jo augstāka ir molekulārās struktūras regularitāte, jo labāka ir molekulas kristāliskums. Tagad nogriezīsim nelielu kvadrātu no poliuretāna gumijas ruļļa un uzskatīsim mazo kvadrātu par pilnīgu sistēmu. Tā masa ir fiksēta, pieņemot, ka kvadrātu veido 100 poliuretāna molekulas (patiesībā to ir N daudz), tā kā tā masa un tilpums praktiski nemainās, mēs varam tuvināti noteikt △G kā ļoti mazu skaitlisku vērtību vai bezgalīgi tuvu nullei, tad Gibsa brīvās enerģijas formulu var pārveidot par ST=H, kur T ir temperatūra un S ir entropija. Tas nozīmē, ka poliuretāna mazā kvadrāta termiskā pretestība ir proporcionāla entalpijai H un apgriezti proporcionāla entropijai S. Protams, šī ir aptuvena metode, un vislabāk ir pievienot △ pirms tā (iegūtu, salīdzinot).
5
Nav grūti secināt, ka kristalinitātes uzlabošana var ne tikai samazināt entropijas vērtību, bet arī palielināt entalpijas vērtību, tas ir, palielināt molekulu, vienlaikus samazinot saucēju (T = H/S), kas ir acīmredzams temperatūras T pieaugumam, un tā ir viena no visefektīvākajām un izplatītākajām metodēm neatkarīgi no tā, vai T ir stiklošanās temperatūra vai kušanas temperatūra. Jāņem vērā, ka monomēra molekulārās struktūras regularitāte un kristalinitāte, kā arī kopējā augstmolekulārās sacietēšanas regularitāte un kristalinitāte pēc agregācijas ir būtībā lineāras, ko var aptuveni līdzvērtīgi vai saprast lineārā veidā. Entalpiju H galvenokārt veido molekulas iekšējā enerģija, un molekulas iekšējā enerģija ir dažādu molekulāro struktūru ar atšķirīgu molekulārā potenciāla enerģiju rezultāts, un molekulārā potenciāla enerģija ir ķīmiskais potenciāls, molekulārā struktūra ir regulāra un sakārtota, kas nozīmē, ka molekulārā potenciāla enerģija ir augstāka, un ir vieglāk radīt kristalizācijas parādības, piemēram, ūdens kondensēšanos ledū. Turklāt, mēs tikko pieņēmām 100 poliuretāna molekulas, mijiedarbības spēki starp šīm 100 molekulām ietekmēs arī šī mazā veltņa termisko pretestību, piemēram, fizikālās ūdeņraža saites, lai gan tās nav tik spēcīgas kā ķīmiskās saites, bet skaitlis N ir liels, relatīvi vairāk molekulāro ūdeņraža saišu acīmredzamā uzvedība var samazināt traucējumu pakāpi vai ierobežot katras poliuretāna molekulas kustības diapazonu, tāpēc ūdeņraža saite ir labvēlīga termiskās pretestības uzlabošanai.