1
Արդյո՞ք պոլիուրեթանային նյութերը դիմացկուն են բարձր ջերմաստիճանների նկատմամբ: Ընդհանուր առմամբ, պոլիուրեթանը դիմացկուն չէ բարձր ջերմաստիճաններին, նույնիսկ սովորական PPDI համակարգով, դրա առավելագույն ջերմաստիճանի սահմանը կարող է լինել միայն մոտ 150 °: Սովորական պոլիեսթեր կամ պոլիէթեր տեսակները կարող են չդիմանալ 120°-ից բարձր ջերմաստիճաններին: Այնուամենայնիվ, պոլիուրեթանը բարձր բևեռային պոլիմեր է, և համեմատած ընդհանուր պլաստիկի հետ, այն ավելի դիմացկուն է ջերմության նկատմամբ: Հետևաբար, ջերմաստիճանի տիրույթի սահմանումը բարձր ջերմաստիճանի դիմադրության կամ տարբեր կիրառությունների տարբերակման համար շատ կարևոր է:
2
Այսպիսով, ինչպե՞ս կարող է բարելավվել պոլիուրեթանային նյութերի ջերմային կայունությունը: Հիմնական պատասխանը նյութի բյուրեղականության բարձրացումն է, ինչպիսին է նախկինում նշված խիստ կանոնավոր PPDI isocyanate-ը: Ինչու՞ է պոլիմերի բյուրեղության բարձրացումը բարելավում նրա ջերմային կայունությունը: Պատասխանը հիմնականում հայտնի է բոլորին, այսինքն՝ կառուցվածքը որոշում է հատկությունները։ Այսօր մենք կցանկանայինք փորձել բացատրել, թե ինչու է մոլեկուլային կառուցվածքի կանոնավորության բարելավումը բերում ջերմային կայունության բարելավմանը, հիմնական գաղափարը Գիբսի ազատ էներգիայի սահմանումից կամ բանաձևից է, այսինքն՝ △G=H-ST: G-ի ձախ կողմը ներկայացնում է ազատ էներգիա, իսկ H հավասարման աջ կողմը էնթալպիա է, S-ը՝ էնտրոպիա, իսկ T-ը՝ ջերմաստիճան։
3
Գիբսի ազատ էներգիան էներգիայի հասկացություն է թերմոդինամիկայի մեջ, և դրա չափը հաճախ հարաբերական արժեք է, այսինքն՝ սկզբնական և ավարտական ​​արժեքների տարբերությունը, ուստի դրա դիմաց օգտագործվում է △ նշանը, քանի որ բացարձակ արժեքը չի կարող ուղղակիորեն ստացվել կամ ներկայացվել: Երբ △G-ն նվազում է, այսինքն, երբ այն բացասական է, նշանակում է, որ քիմիական ռեակցիան կարող է տեղի ունենալ ինքնաբերաբար կամ բարենպաստ լինել որոշակի սպասվող ռեակցիայի համար: Սա կարող է օգտագործվել նաև թերմոդինամիկայի մեջ ռեակցիան գոյություն ունենալու կամ շրջելի լինելու համար: Կրճատման աստիճանը կամ արագությունը կարելի է հասկանալ որպես բուն ռեակցիայի կինետիկա: H-ն հիմնականում էնթալպիա է, որը մոտավորապես կարելի է հասկանալ որպես մոլեկուլի ներքին էներգիա։ Մոտավորապես դա կարելի է կռահել չինական գրանշանների մակերեսային իմաստից, քանի որ կրակն այդպես չէ

4
S-ն ներկայացնում է համակարգի էնտրոպիան, որն ընդհանուր առմամբ հայտնի է և բառացի իմաստը բավականին պարզ է: Այն կապված է կամ արտահայտվում է T ջերմաստիճանի միջոցով, և դրա հիմնական նշանակությունը մանրադիտակային փոքր համակարգի անկարգության կամ ազատության աստիճանն է։ Այս պահին ուշադիր փոքրիկ ընկերը կարող էր նկատել, որ T ջերմաստիճանը, որը կապված է ջերմային դիմադրության հետ, որը մենք այսօր քննարկում ենք, վերջապես հայտնվեց: Թույլ տվեք պարզապես մի փոքր անդրադառնալ էնտրոպիայի հայեցակարգին: Էնտրոպիան հիմարաբար կարելի է հասկանալ որպես բյուրեղության հակադրություն: Որքան բարձր է էնտրոպիայի արժեքը, այնքան մոլեկուլային կառուցվածքն ավելի անկարգ ու քաոսային է։ Որքան բարձր է մոլեկուլային կառուցվածքի օրինաչափությունը, այնքան ավելի լավ է մոլեկուլի բյուրեղությունը: Հիմա եկեք կտրենք պոլիուրեթանային ռետինե գլանափաթեթից մի փոքր քառակուսի և համարենք փոքր քառակուսին որպես ամբողջական համակարգ: Դրա զանգվածը ֆիքսված է՝ ենթադրելով, որ քառակուսին կազմված է 100 պոլիուրեթանի մոլեկուլներից (իրականում կան N շատ), քանի որ դրա զանգվածը և ծավալը հիմնականում անփոփոխ են, մենք կարող ենք մոտավորել △G-ը որպես շատ փոքր թվային արժեք կամ անսահման մոտ զրոյին, ապա Գիբսի ազատ էներգիայի բանաձևը կարող է փոխակերպվել, որտեղ T-ը ջերմաստիճանն է, S-ն է ջերմաստիճանը, S. Այսինքն, պոլիուրեթանային փոքր քառակուսու ջերմային դիմադրությունը համաչափ է H էնթալպիային և հակադարձ համեմատական ​​է էնտրոպիայի S-ին: Իհարկե, սա մոտավոր մեթոդ է, և ավելի լավ է դրանից առաջ ավելացնել △ (ստացված համեմատության միջոցով):
5
Դժվար չէ պարզել, որ բյուրեղության բարելավումը կարող է ոչ միայն նվազեցնել էնտրոպիայի արժեքը, այլև մեծացնել էնթալպիայի արժեքը, այսինքն՝ ավելացնելով մոլեկուլը՝ միաժամանակ նվազեցնելով հայտարարը (T=H/S), ինչը ակնհայտ է T ջերմաստիճանի բարձրացման համար, և դա ամենաարդյունավետ և տարածված մեթոդներից է՝ անկախ նրանից՝ T-ն ապակու անցման ջերմաստիճանն է, թե հալման ջերմաստիճանը: Այն, ինչ պետք է անցում կատարվի, այն է, որ մոնոմերի մոլեկուլային կառուցվածքի կանոնավորությունն ու բյուրեղությունը և ագրեգացումից հետո բարձր մոլեկուլային պնդացման ընդհանուր կանոնավորությունն ու բյուրեղությունը հիմնականում գծային են, ինչը կարող է մոտավորապես համարժեք լինել կամ հասկանալ գծային ձևով: Էնթալպիային H-ն հիմնականում նպաստում է մոլեկուլի ներքին էներգիային, իսկ մոլեկուլի ներքին էներգիան տարբեր մոլեկուլային պոտենցիալ էներգիայի տարբեր մոլեկուլային կառուցվածքների արդյունք է, իսկ մոլեկուլային պոտենցիալ էներգիան քիմիական պոտենցիալն է, մոլեկուլային կառուցվածքը կանոնավոր և կարգավորված է, ինչը նշանակում է, որ մոլեկուլային պոտենցիալ էներգիան ավելի բարձր է, և ավելի հեշտ է առաջացնել բյուրեղացման բյուրեղացում, ինչպես p. Բացի այդ, մենք հենց նոր ենթադրեցինք 100 պոլիուրեթանային մոլեկուլ, այս 100 մոլեկուլների փոխազդեցության ուժերը նույնպես կազդեն այս փոքր ակրի ջերմային դիմադրության վրա, ինչպիսիք են ֆիզիկական ջրածնային կապերը, թեև դրանք այնքան ամուր չեն, որքան քիմիական կապերը, բայց N թիվը մեծ է. ջրածնային կապը օգտակար է ջերմային դիմադրության բարելավման համար: