1
Полиуретан материалдары жоғары температураға төзімді ме? Жалпы алғанда, полиуретан жоғары температураға төзімді емес, тіпті кәдімгі PPDI жүйесімен де оның максималды температура шегі тек 150° шамасында болуы мүмкін. Кәдімгі полиэфир немесе полиэфир түрлері 120°-тан жоғары температураға төтеп бере алмауы мүмкін. Дегенмен, полиуретан жоғары полярлы полимер болып табылады және жалпы пластмассалармен салыстырғанда ол ыстыққа төзімдірек. Сондықтан жоғары температураға төзімділік үшін температура диапазонын анықтау немесе әртүрлі қолданыстарды саралау өте маңызды.
2
Сонымен, полиуретанды материалдардың термиялық тұрақтылығын қалай жақсартуға болады? Негізгі жауап - бұрын айтылған өте тұрақты PPDI изоцианаты сияқты материалдың кристалдылығын арттыру. Неліктен полимердің кристалдылығын арттыру оның термиялық тұрақтылығын жақсартады? Жауап негізінен барлығына белгілі, яғни құрылым қасиеттерді анықтайды. Бүгін біз молекулалық құрылым тұрақтылығының жақсаруы неліктен термиялық тұрақтылықтың жақсаруына әкелетінін түсіндіруге тырысқымыз келеді, негізгі идея Гиббстің бос энергиясының анықтамасынан немесе формуласынан, яғни △G=H-ST. G-нің сол жағы бос энергияны, ал H теңдеуінің оң жағы энтальпияны, S энтропияны және T температураны білдіреді.
3
Гиббстің бос энергиясы термодинамикадағы энергия ұғымы болып табылады және оның өлшемі көбінесе салыстырмалы мән, яғни бастапқы және соңғы мәндер арасындағы айырмашылық болып табылады, сондықтан оның алдында △ белгісі қолданылады, себебі абсолютті мәнді тікелей алу немесе көрсету мүмкін емес. △G төмендегенде, яғни теріс болғанда, бұл химиялық реакцияның өздігінен жүруі немесе белгілі бір күтілетін реакция үшін қолайлы болуы мүмкін екенін білдіреді. Мұны термодинамикада реакцияның бар-жоғын немесе қайтымды екенін анықтау үшін де пайдалануға болады. Тотықсыздану дәрежесін немесе жылдамдығын реакцияның өзінің кинетикасы ретінде түсінуге болады. H негізінен энтальпия болып табылады, оны молекуланың ішкі энергиясы деп шамамен түсінуге болады. Оны қытай иероглифтерінің беткі мағынасынан шамамен болжауға болады, себебі от емес.

4
S жүйенің энтропиясын білдіреді, ол жалпыға белгілі және тура мағынасы өте айқын. Ол температура T-мен байланысты немесе онымен өрнектеледі, ал оның негізгі мағынасы - микроскопиялық кіші жүйенің ретсіздік немесе еркіндік дәрежесі. Осы кезде, байқағыш кішкентай досымыз бүгін талқылап отырған термиялық кедергіге қатысты температура T ақыры пайда болғанын байқаған болуы мүмкін. Энтропия ұғымы туралы аздап тоқталып өтейін. Энтропияны кристалдықтың қарама-қарсысы деп түсінуге болады. Энтропия мәні неғұрлым жоғары болса, молекулалық құрылым соғұрлым ретсіз және хаотикалық болады. Молекулалық құрылымның тұрақтылығы неғұрлым жоғары болса, молекуланың кристалдықтығы соғұрлым жақсы болады. Енді полиуретанды резеңке орамынан кішкентай шаршыны кесіп алып, кішкентай шаршыны толық жүйе ретінде қарастырайық. Оның массасы тұрақты, егер шаршы 100 полиуретан молекуласынан тұрады деп есептесек (шын мәнінде, олардың саны N көп), өйткені оның массасы мен көлемі негізінен өзгермегендіктен, △G мәнін өте аз сандық мән немесе шексіз нөлге жақын деп жуықтай аламыз, содан кейін Гиббстің бос энергия формуласын ST=H мәніне түрлендіруге болады, мұндағы T - температура, ал S - энтропия. Яғни, полиуретанның кіші шаршысының жылу кедергісі H энтальпиясына пропорционалды және S энтропиясына кері пропорционалды. Әрине, бұл шамамен алынған әдіс, және оның алдына △ қосқан дұрыс (салыстыру арқылы алынған).
5
Кристаллизмнің жақсаруы энтропия мәнін азайтып қана қоймай, сонымен қатар энтальпия мәнін арттыра алатынын, яғни бөлгішті азайта отырып, молекуланы арттыра алатынын (T = H/S) анықтау қиын емес, бұл T температурасының жоғарылауымен айқын көрінеді және бұл T шыны ауысу температурасы ма, әлде балқу температурасы ма, қарамастан, ең тиімді және кең таралған әдістердің бірі болып табылады. Ауыстыру қажет нәрсе - мономер молекулалық құрылымының тұрақтылығы мен кристалдылығы және агрегациядан кейінгі жоғары молекулалық қатаюдың жалпы тұрақтылығы мен кристалдылығы негізінен сызықтық, оны шамамен эквивалентті немесе сызықтық түрде түсінуге болады. Энтальпия H негізінен молекуланың ішкі энергиясымен байланысты, ал молекуланың ішкі энергиясы әртүрлі молекулалық потенциалдық энергияның әртүрлі молекулалық құрылымдарының нәтижесі болып табылады, ал молекулалық потенциалдық энергия химиялық потенциал болып табылады, молекулалық құрылым тұрақты және реттелген, бұл молекулалық потенциалдық энергияның жоғары екенін және судың мұзға конденсациялануы сияқты кристалдану құбылыстарын тудыру оңайырақ екенін білдіреді. Сонымен қатар, біз 100 полиуретан молекуласын болжадық, бұл 100 молекула арасындағы өзара әрекеттесу күштері осы кішкентай роликтің жылу кедергісіне, мысалы, физикалық сутектік байланыстарға да әсер етеді, дегенмен олар химиялық байланыстар сияқты күшті емес, бірақ N саны үлкен, салыстырмалы түрде молекулалық сутектік байланыстың айқын мінез-құлқы әрбір полиуретан молекуласының бұзылу дәрежесін төмендетуі немесе қозғалыс диапазонын шектеуі мүмкін, сондықтан сутектік байланыс жылу кедергісін жақсартуға пайдалы.