1
პოლიურეთანის მასალები მაღალი ტემპერატურის მიმართ მდგრადია? ზოგადად, პოლიურეთანი მაღალი ტემპერატურის მიმართ მდგრადი არ არის, ჩვეულებრივი PPDI სისტემის შემთხვევაშიც კი, მისი მაქსიმალური ტემპერატურის ზღვარი შეიძლება იყოს მხოლოდ 150°-მდე. ჩვეულებრივი პოლიესტერის ან პოლიეთერის ტიპებმა შეიძლება ვერ გაუძლონ 120°-ზე მაღალ ტემპერატურას. თუმცა, პოლიურეთანი მაღალპოლარული პოლიმერია და ჩვეულებრივ პლასტმასებთან შედარებით, ის უფრო მდგრადია სითბოს მიმართ. ამიტომ, მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობისთვის ტემპერატურის დიაპაზონის განსაზღვრა ან სხვადასხვა გამოყენების დიფერენცირება ძალიან მნიშვნელოვანია.
2
მაშ, როგორ შეიძლება პოლიურეთანის მასალების თერმული სტაბილურობის გაუმჯობესება? ძირითადი პასუხი მასალის კრისტალურობის გაზრდაა, მაგალითად, ზემოთ ნახსენები მაღალრეგულარული PPDI იზოციანატი. რატომ აუმჯობესებს პოლიმერის კრისტალურობის გაზრდა მის თერმულ სტაბილურობას? პასუხი ძირითადად ყველასთვის ცნობილია, ანუ სტრუქტურა განსაზღვრავს თვისებებს. დღეს ჩვენ გვსურს ავხსნათ, თუ რატომ იწვევს მოლეკულური სტრუქტურის რეგულარობის გაუმჯობესება თერმული სტაბილურობის გაუმჯობესებას, ძირითადი იდეა მომდინარეობს გიბსის თავისუფალი ენერგიის განმარტებიდან ან ფორმულიდან, ანუ △G=H-ST. G-ს მარცხენა მხარე წარმოადგენს თავისუფალ ენერგიას, ხოლო განტოლების H მარჯვენა მხარე არის ენთალპია, S არის ენტროპია, ხოლო T არის ტემპერატურა.
3
გიბსის თავისუფალი ენერგია თერმოდინამიკაში ენერგიის ცნებაა და მისი ზომა ხშირად ფარდობითი მნიშვნელობაა, ანუ საწყის და საბოლოო მნიშვნელობებს შორის სხვაობა, ამიტომ მის წინ გამოიყენება სიმბოლო △, რადგან აბსოლუტური მნიშვნელობის პირდაპირ მიღება ან წარმოდგენა შეუძლებელია. როდესაც △G მცირდება, ანუ როდესაც ის უარყოფითია, ეს ნიშნავს, რომ ქიმიური რეაქცია შეიძლება სპონტანურად მოხდეს ან ხელსაყრელი იყოს გარკვეული მოსალოდნელი რეაქციისთვის. ეს ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას იმის დასადგენად, არსებობს თუ არა რეაქცია ან შექცევადია თუ არა თერმოდინამიკაში. აღდგენის ხარისხი ან სიჩქარე შეიძლება გავიგოთ, როგორც თავად რეაქციის კინეტიკა. H ძირითადად ენთალპიაა, რომელიც დაახლოებით შეიძლება გავიგოთ, როგორც მოლეკულის შინაგანი ენერგია. მისი დაახლოებით გამოცნობა შესაძლებელია ჩინური იეროგლიფების ზედაპირული მნიშვნელობიდან, რადგან ცეცხლი არ არის...

4
S წარმოადგენს სისტემის ენტროპიას, რომელიც ზოგადად ცნობილია და მისი პირდაპირი მნიშვნელობა საკმაოდ ნათელია. ის დაკავშირებულია ან გამოიხატება ტემპერატურა T-ით და მისი ძირითადი მნიშვნელობა მიკროსკოპული პატარა სისტემის არეულობის ან თავისუფლების ხარისხია. ამ ეტაპზე, დაკვირვებულმა პატარა მეგობარმა შეიძლება შეამჩნია, რომ ტემპერატურა T, რომელიც დაკავშირებულია დღეს განხილულ თერმულ წინააღმდეგობასთან, საბოლოოდ გამოჩნდა. მოდით, ცოტა ვისაუბროთ ენტროპიის კონცეფციაზე. ენტროპია შეიძლება სულელურად იქნას გაგებული, როგორც კრისტალურობის საპირისპირო. რაც უფრო მაღალია ენტროპიის მნიშვნელობა, მით უფრო არეული და ქაოტურია მოლეკულური სტრუქტურა. რაც უფრო მაღალია მოლეკულური სტრუქტურის რეგულარულობა, მით უკეთესია მოლეკულის კრისტალურობა. ახლა, მოდით, პოლიურეთანის რეზინის რულონიდან პატარა კვადრატი ამოვჭრათ და პატარა კვადრატი მთლიან სისტემად განვიხილოთ. მისი მასა ფიქსირებულია, თუ ვივარაუდებთ, რომ კვადრატი შედგება 100 პოლიურეთანის მოლეკულისგან (სინამდვილეში, მათი რაოდენობა N-ია), რადგან მისი მასა და მოცულობა ძირითადად უცვლელია, შეგვიძლია დაახლოებით △G გამოვთვალოთ ძალიან მცირე რიცხვითი მნიშვნელობით ან ნულთან უსასრულოდ ახლოს, შემდეგ გიბსის თავისუფალი ენერგიის ფორმულა შეიძლება გარდაიქმნას ST=H-ად, სადაც T არის ტემპერატურა და S არის ენტროპია. ანუ, პოლიურეთანის პატარა კვადრატის თერმული წინაღობა პროპორციულია ენთალპიის H და უკუპროპორციულია ენტროპიის S. რა თქმა უნდა, ეს მიახლოებითი მეთოდია და უმჯობესია მის წინ △ დავამატოთ (მიღებული შედარებით).
5
ადვილი მისახვედრია, რომ კრისტალურობის გაუმჯობესებას შეუძლია არა მხოლოდ ენტროპიის მნიშვნელობის შემცირება, არამედ ენთალპიის მნიშვნელობის გაზრდაც, ანუ მოლეკულის გაზრდა მნიშვნელის შემცირებით (T = H/S), რაც აშკარაა ტემპერატურის T ზრდისთვის და ეს ერთ-ერთი ყველაზე ეფექტური და გავრცელებული მეთოდია, მიუხედავად იმისა, T არის მინის გარდამავალი ტემპერატურა თუ დნობის ტემპერატურა. გადასვლა უნდა მოხდეს იმით, რომ მონომერის მოლეკულური სტრუქტურის რეგულარულობა და კრისტალურობა და აგრეგაციის შემდეგ მაღალი მოლეკულური გამყარების საერთო რეგულარულობა და კრისტალურობა ძირითადად წრფივია, რაც შეიძლება დაახლოებით ექვივალენტური იყოს ან წრფივად იქნას გაგებული. ენთალპია H ძირითადად განპირობებულია მოლეკულის შინაგანი ენერგიით და მოლეკულის შინაგანი ენერგია არის სხვადასხვა მოლეკულური პოტენციური ენერგიის მქონე მოლეკულური სტრუქტურების შედეგი, ხოლო მოლეკულური პოტენციური ენერგია არის ქიმიური პოტენციალი, მოლეკულური სტრუქტურა რეგულარული და მოწესრიგებულია, რაც ნიშნავს, რომ მოლეკულური პოტენციური ენერგია უფრო მაღალია და უფრო ადვილია კრისტალიზაციის ფენომენების წარმოქმნა, როგორიცაა წყლის ყინულში კონდენსაცია. გარდა ამისა, ჩვენ უბრალოდ ვივარაუდეთ 100 პოლიურეთანის მოლეკულა, ამ 100 მოლეკულას შორის ურთიერთქმედების ძალები ასევე იმოქმედებს ამ პატარა როლიკერის თერმულ წინააღმდეგობაზე, როგორიცაა ფიზიკური წყალბადური ბმები, თუმცა ისინი ისეთი ძლიერი არ არის, როგორც ქიმიური ბმები, მაგრამ რიცხვი N დიდია, შედარებით უფრო მოლეკულური წყალბადური ბმის აშკარა ქცევამ შეიძლება შეამციროს არეულობის ხარისხი ან შეზღუდოს თითოეული პოლიურეთანის მოლეკულის მოძრაობის დიაპაზონი, ამიტომ წყალბადური ბმა სასარგებლოა თერმული წინააღმდეგობის გასაუმჯობესებლად.