1
Poliüretan malzemeler yüksek sıcaklıklara dayanıklı mıdır? Poliüretan genellikle yüksek sıcaklıklara dayanıklı değildir; standart bir PPDI sistemiyle bile maksimum sıcaklık sınırı yalnızca 150°C civarında olabilir. Sıradan polyester veya polieter türleri 120°C'nin üzerindeki sıcaklıklara dayanamayabilir. Ancak poliüretan oldukça polar bir polimerdir ve genel plastiklere kıyasla ısıya daha dayanıklıdır. Bu nedenle, yüksek sıcaklık dayanımı için sıcaklık aralığını belirlemek veya farklı kullanım alanlarını ayırt etmek çok önemlidir.
2
Peki poliüretan malzemelerin termal kararlılığı nasıl iyileştirilebilir? Temel cevap, daha önce bahsedilen oldukça düzenli PPDI izosiyanat gibi, malzemenin kristalliğini artırmaktır. Polimerin kristalliğini artırmak termal kararlılığını neden artırır? Cevap temelde herkes tarafından bilinmektedir, yani yapı özellikleri belirler. Bugün, moleküler yapı düzenliliğinin iyileştirilmesinin termal kararlılıkta neden bir iyileşme sağladığını açıklamaya çalışmak istiyoruz. Temel fikir, Gibbs serbest enerjisinin tanımı veya formülünden, yani △G=H-ST'den gelmektedir. G'nin sol tarafı serbest enerjiyi, denklemin sağ tarafı H entalpiyi, S entropiyi ve T sıcaklığı temsil eder.
3
Gibbs serbest enerjisi, termodinamikte bir enerji kavramıdır ve büyüklüğü genellikle göreceli bir değerdir, yani başlangıç ​​ve bitiş değerleri arasındaki farktır; bu nedenle mutlak değer doğrudan elde edilemediği veya temsil edilemediği için önünde △ sembolü kullanılır. △G azaldığında, yani negatif olduğunda, kimyasal reaksiyonun kendiliğinden gerçekleşebileceği veya belirli bir beklenen reaksiyon için uygun olabileceği anlamına gelir. Bu aynı zamanda termodinamikte reaksiyonun var olup olmadığını veya geri dönüşümlü olup olmadığını belirlemek için de kullanılabilir. Redüksiyon derecesi veya hızı, reaksiyonun kinetiği olarak anlaşılabilir. H, temelde entalpidir ve yaklaşık olarak bir molekülün iç enerjisi olarak anlaşılabilir. Çince karakterlerin yüzeysel anlamından kabaca tahmin edilebilir, çünkü ateş...

4
S, sistemin entropisini temsil eder; bu genellikle bilinir ve gerçek anlamı oldukça açıktır. Sıcaklık T ile ilişkilidir veya bu şekilde ifade edilir ve temel anlamı mikroskobik küçük sistemin düzensizlik veya serbestlik derecesidir. Bu noktada, dikkatli küçük dostumuz bugün tartıştığımız termal dirençle ilişkili sıcaklık T'nin nihayet ortaya çıktığını fark etmiş olabilir. Entropi kavramı hakkında biraz konuşayım. Entropi, kristalinitenin tersi olarak aptalca anlaşılabilir. Entropi değeri ne kadar yüksekse, moleküler yapı o kadar düzensiz ve kaotiktir. Moleküler yapının düzenliliği ne kadar yüksekse, molekülün kristalinitesi o kadar iyidir. Şimdi, poliüretan kauçuk rulodan küçük bir kare keselim ve bu küçük kareyi tam bir sistem olarak ele alalım. Kütlesi sabittir, karenin 100 poliüretan molekülünden oluştuğu varsayıldığında (gerçekte N tane vardır), kütlesi ve hacmi temelde değişmediğinden, △G'yi çok küçük bir sayısal değer veya sıfıra sonsuz yakın bir değer olarak yaklaşık olarak hesaplayabiliriz. Bu durumda Gibbs serbest enerji formülü, T'nin sıcaklık ve S'nin entropi olduğu ST=H'ye dönüştürülebilir. Yani, poliüretan küçük karenin ısıl direnci, entalpi H ile orantılı ve entropi S ile ters orantılıdır. Elbette bu yaklaşık bir yöntemdir ve önüne (karşılaştırma yoluyla elde edilen) △ eklemek en iyisidir.
5
Kristalinitenin iyileştirilmesinin yalnızca entropi değerini azaltmakla kalmayıp aynı zamanda entalpi değerini de artırabileceğini, yani paydayı (T = H/S) azaltırken molekülün hacmini artırabileceğini bulmak zor değildir; bu, sıcaklık T'nin artışı için açıktır ve T'nin cam geçiş sıcaklığı mı yoksa erime sıcaklığı mı olduğuna bakılmaksızın en etkili ve yaygın yöntemlerden biridir. Geçiş yapılması gereken şey, monomer moleküler yapısının düzenliliği ve kristalinitesi ile agregasyondan sonra yüksek moleküler katılaşmanın genel düzenliliği ve kristalinitesinin temelde doğrusal olmasıdır; bu da yaklaşık olarak eşdeğer olabilir veya doğrusal bir şekilde anlaşılabilir. Entalpi H esas olarak molekülün iç enerjisinden kaynaklanır ve molekülün iç enerjisi, farklı moleküler yapıların farklı moleküler potansiyel enerjilerden kaynaklanmasının bir sonucudur ve moleküler potansiyel enerji kimyasal potansiyeldir, moleküler yapı düzenli ve düzenlidir, bu da moleküler potansiyel enerjinin daha yüksek olduğu ve suyun buza yoğunlaşması gibi kristalleşme olaylarının daha kolay üretildiği anlamına gelir. Ayrıca, sadece 100 poliüretan molekülü varsaydık, bu 100 molekül arasındaki etkileşim kuvvetleri, kimyasal bağlar kadar güçlü olmasalar da, fiziksel hidrojen bağları gibi, bu küçük silindirin termal direncini de etkileyecektir, ancak N sayısı büyüktür, nispeten daha moleküler olan hidrojen bağının belirgin davranışı, düzensizlik derecesini azaltabilir veya her poliüretan molekülünün hareket aralığını kısıtlayabilir, bu nedenle hidrojen bağı termal direnci iyileştirmede faydalıdır.