1
Պոլիուրեթանային նյութերը բարձր ջերմաստիճաններին դիմացկուն են՞: Ընդհանուր առմամբ, պոլիուրեթանը բարձր ջերմաստիճաններին դիմացկուն չէ, նույնիսկ սովորական PPDI համակարգով, դրա առավելագույն ջերմաստիճանի սահմանը կարող է լինել միայն մոտ 150°: Սովորական պոլիեսթեր կամ պոլիեթերային տեսակները կարող են չկարողանալ դիմանալ 120°-ից բարձր ջերմաստիճաններին: Այնուամենայնիվ, պոլիուրեթանը բարձր բևեռային պոլիմեր է, և համեմատած սովորական պլաստմասսայի հետ, այն ավելի դիմացկուն է ջերմության նկատմամբ: Հետևաբար, բարձր ջերմաստիճաններին դիմադրության ջերմաստիճանային միջակայքը սահմանելը կամ տարբեր կիրառությունները տարբերակելը շատ կարևոր է:
2
Այսպիսով, ինչպե՞ս կարելի է բարելավել պոլիուրեթանային նյութերի ջերմային կայունությունը: Հիմնական պատասխանը նյութի բյուրեղայնությունը մեծացնելն է, ինչպիսին է վերը նշված բարձր կանոնավոր PPDI իզոցիանատը: Ինչո՞ւ է պոլիմերի բյուրեղայնության բարձրացումը բարելավում դրա ջերմային կայունությունը: Պատասխանը, ըստ էության, բոլորին հայտնի է, այսինքն՝ կառուցվածքն է որոշում հատկությունները: Այսօր մենք կցանկանայինք փորձել բացատրել, թե ինչու է մոլեկուլային կառուցվածքի կանոնավորության բարելավումը հանգեցնում ջերմային կայունության բարելավման, հիմնական գաղափարը բխում է Գիբսի ազատ էներգիայի սահմանումից կամ բանաձևից, այսինքն՝ △G=H-ST: G-ի ձախ կողմը ներկայացնում է ազատ էներգիան, իսկ հավասարման H աջ կողմը՝ էնթալպիան, S-ը՝ էնտրոպիան, իսկ T-ն՝ ջերմաստիճանը:
3
Գիբսի ազատ էներգիան էներգիայի հասկացություն է թերմոդինամիկայի մեջ, և դրա չափը հաճախ հարաբերական մեծություն է, այսինքն՝ սկզբնական և վերջնական արժեքների միջև եղած տարբերությունը, ուստի դրա առջև օգտագործվում է △ նշանը, քանի որ բացարձակ արժեքը չի կարող ուղղակիորեն ստացվել կամ ներկայացվել: Երբ △G-ն նվազում է, այսինքն՝ երբ այն բացասական է, դա նշանակում է, որ քիմիական ռեակցիան կարող է ինքնաբուխ տեղի ունենալ կամ բարենպաստ լինել որոշակի սպասվող ռեակցիայի համար: Սա կարող է նաև օգտագործվել որոշելու համար, թե արդյոք ռեակցիան գոյություն ունի, թե՞ շրջելի է թերմոդինամիկայում: Վերականգնման աստիճանը կամ արագությունը կարելի է հասկանալ որպես ռեակցիայի կինետիկա: H-ն հիմնականում էնթալպիան է, որը կարելի է մոտավորապես հասկանալ որպես մոլեկուլի ներքին էներգիա: Այն կարելի է մոտավորապես կռահել չինական նիշերի մակերեսային իմաստից, քանի որ կրակը...

4
S-ը ներկայացնում է համակարգի էնտրոպիան, որը ընդհանուր առմամբ հայտնի է, և բառացի իմաստը բավականին պարզ է։ Այն կապված է կամ արտահայտվում է T ջերմաստիճանի միջոցով, և դրա հիմնական իմաստը մանրադիտակային փոքր համակարգի անկարգության կամ ազատության աստիճանն է։ Այս պահին դիտող փոքրիկ ընկերը կարող է նկատած լինել, որ այսօր քննարկվող ջերմային դիմադրության հետ կապված T ջերմաստիճանը վերջապես հայտնվեց։ Թույլ տվեք մի փոքր խոսել էնտրոպիայի հասկացության մասին։ Էնտրոպիան կարելի է հիմարաբար ընկալել որպես բյուրեղայնության հակառակը։ Որքան բարձր է էնտրոպիայի արժեքը, այնքան ավելի անկարգ և քաոսային է մոլեկուլային կառուցվածքը։ Որքան բարձր է մոլեկուլային կառուցվածքի կանոնավորությունը, այնքան ավելի լավ է մոլեկուլի բյուրեղայնությունը։ Հիմա եկեք պոլիուրեթանային ռետինե գլանափաթեթից կտրենք մի փոքրիկ քառակուսի և այն դիտարկենք որպես ամբողջական համակարգ։ Դրա զանգվածը ֆիքսված է, ենթադրելով, որ քառակուսին կազմված է 100 պոլիուրեթանային մոլեկուլներից (իրականում դրանց թիվը N է), քանի որ դրա զանգվածն ու ծավալը գործնականում անփոփոխ են, մենք կարող ենք մոտավորապես △G-ն դիտարկել որպես շատ փոքր թվային արժեք կամ անվերջ մոտ զրոյին, ապա Գիբսի ազատ էներգիայի բանաձևը կարող է վերափոխվել ST=H-ի, որտեղ T-ն ջերմաստիճանն է, իսկ S-ը՝ էնտրոպիան։ Այսինքն՝ պոլիուրեթանային փոքր քառակուսիի ջերմային դիմադրությունը համեմատական ​​է H էնթալպիայի և հակադարձ համեմատական ​​է S էնտրոպիայի։ Իհարկե, սա մոտավոր մեթոդ է, և լավագույնն է դրանից առաջ ավելացնել △ (ստացված համեմատության միջոցով)։
5
Հեշտ է հասկանալ, որ բյուրեղայնության բարելավումը կարող է ոչ միայն նվազեցնել էնտրոպիայի արժեքը, այլև մեծացնել էնթալպիայի արժեքը, այսինքն՝ մեծացնել մոլեկուլը՝ միաժամանակ նվազեցնելով հայտարարը (T = H/S), ինչը ակնհայտ է ջերմաստիճանի T բարձրացման դեպքում, և դա ամենաարդյունավետ և տարածված մեթոդներից մեկն է, անկախ նրանից, թե T-ն ապակե անցման ջերմաստիճանն է, թե հալման ջերմաստիճանը։ Անհրաժեշտ է անցում կատարել այն բանի, որ մոնոմերի մոլեկուլային կառուցվածքի կանոնավորությունն ու բյուրեղայնությունը, ինչպես նաև ագրեգացումից հետո բարձր մոլեկուլային պնդացման ընդհանուր կանոնավորությունն ու բյուրեղայնությունը հիմնականում գծային են, ինչը կարող է մոտավորապես համարժեք լինել կամ հասկացվել գծային ձևով։ Էնթալպիան H հիմնականում պայմանավորված է մոլեկուլի ներքին էներգիայով, և մոլեկուլի ներքին էներգիան տարբեր մոլեկուլային պոտենցիալ էներգիայի տարբեր մոլեկուլային կառուցվածքների արդյունք է, և 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 բյուրեղացման երևույթներ առաջացնել, ինչպես օրինակ՝ ջրի սառույցի խտացումը։ Բացի այդ, մենք պարզապես ենթադրեցինք 100 պոլիուրեթանային մոլեկուլ, այս 100 մոլեկուլների միջև փոխազդեցության ուժերը նույնպես կազդեն այս փոքր գլանակի ջերմային դիմադրության վրա, ինչպիսիք են ֆիզիկական ջրածնային կապերը, չնայած դրանք այնքան ուժեղ չեն, որքան քիմիական կապերը, բայց N թիվը մեծ է, համեմատաբար ավելի մոլեկուլային ջրածնային կապի ակնհայտ վարքագիծը կարող է նվազեցնել անկարգության աստիճանը կամ սահմանափակել յուրաքանչյուր պոլիուրեթանային մոլեկուլի շարժման միջակայքը, ուստի ջրածնային կապը օգտակար է ջերմային դիմադրության բարելավման համար։