1
Είναι τα υλικά πολυουρεθάνης ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες; Γενικά, η πολυουρεθάνη δεν είναι ανθεκτική σε υψηλές θερμοκρασίες, ακόμη και με ένα κανονικό σύστημα PPDI, το μέγιστο όριο θερμοκρασίας της μπορεί να είναι μόνο περίπου 150°. Οι συνηθισμένοι τύποι πολυεστέρα ή πολυαιθέρα ενδέχεται να μην είναι σε θέση να αντέξουν θερμοκρασίες άνω των 120°. Ωστόσο, η πολυουρεθάνη είναι ένα εξαιρετικά πολικό πολυμερές και, σε σύγκριση με τα γενικά πλαστικά, είναι πιο ανθεκτική στη θερμότητα. Επομένως, ο ορισμός του εύρους θερμοκρασίας για αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες ή η διαφοροποίηση διαφορετικών χρήσεων είναι πολύ κρίσιμη.
2
Πώς, λοιπόν, μπορεί να βελτιωθεί η θερμική σταθερότητα των υλικών πολυουρεθάνης; Η βασική απάντηση είναι η αύξηση της κρυσταλλικότητας του υλικού, όπως το εξαιρετικά κανονικό ισοκυανικό PPDI που αναφέρθηκε προηγουμένως. Γιατί η αύξηση της κρυσταλλικότητας του πολυμερούς βελτιώνει τη θερμική του σταθερότητα; Η ​​απάντηση είναι βασικά γνωστή σε όλους, δηλαδή, η δομή καθορίζει τις ιδιότητες. Σήμερα, θα θέλαμε να προσπαθήσουμε να εξηγήσουμε γιατί η βελτίωση της κανονικότητας της μοριακής δομής επιφέρει βελτίωση στη θερμική σταθερότητα. Η βασική ιδέα προέρχεται από τον ορισμό ή τον τύπο της ελεύθερης ενέργειας Gibbs, δηλαδή △G=H-ST. Η αριστερή πλευρά του G αντιπροσωπεύει την ελεύθερη ενέργεια και η δεξιά πλευρά της εξίσωσης H είναι η ενθαλπία, το S είναι η εντροπία και το T είναι η θερμοκρασία.
3
Η ελεύθερη ενέργεια Gibbs είναι μια ενεργειακή έννοια στη θερμοδυναμική και το μέγεθός της είναι συχνά μια σχετική τιμή, δηλαδή η διαφορά μεταξύ της αρχικής και της τελικής τιμής, επομένως το σύμβολο △ χρησιμοποιείται μπροστά της, καθώς η απόλυτη τιμή δεν μπορεί να ληφθεί ή να αναπαρασταθεί άμεσα. Όταν το △G μειώνεται, δηλαδή όταν είναι αρνητικό, σημαίνει ότι η χημική αντίδραση μπορεί να συμβεί αυθόρμητα ή να είναι ευνοϊκή για μια συγκεκριμένη αναμενόμενη αντίδραση. Αυτό μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να προσδιοριστεί εάν η αντίδραση υπάρχει ή είναι αναστρέψιμη στη θερμοδυναμική. Ο βαθμός ή ο ρυθμός αναγωγής μπορεί να γίνει κατανοητός ως η κινητική της ίδιας της αντίδρασης. Το H είναι βασικά η ενθαλπία, η οποία μπορεί να γίνει κατανοητή κατά προσέγγιση ως η εσωτερική ενέργεια ενός μορίου. Μπορεί να μαντευτεί χονδρικά από την επιφανειακή σημασία των κινεζικών χαρακτήρων, καθώς η φωτιά δεν είναι...

4
Το S αντιπροσωπεύει την εντροπία του συστήματος, η οποία είναι γενικά γνωστή και η κυριολεκτική σημασία της είναι αρκετά σαφής. Σχετίζεται ή εκφράζεται με όρους θερμοκρασίας T, και η βασική του σημασία είναι ο βαθμός αταξίας ή ελευθερίας του μικροσκοπικού μικρού συστήματος. Σε αυτό το σημείο, ο παρατηρητικός μικρός φίλος μπορεί να έχει παρατηρήσει ότι η θερμοκρασία T που σχετίζεται με τη θερμική αντίσταση που συζητάμε σήμερα επιτέλους εμφανίστηκε. Επιτρέψτε μου να περιγράψω λίγο την έννοια της εντροπίας. Η εντροπία μπορεί να γίνει κατανοητή ως το αντίθετο της κρυσταλλικότητας. Όσο υψηλότερη είναι η τιμή της εντροπίας, τόσο πιο άτακτη και χαοτική είναι η μοριακή δομή. Όσο υψηλότερη είναι η κανονικότητα της μοριακής δομής, τόσο καλύτερη είναι η κρυσταλλικότητα του μορίου. Τώρα, ας κόψουμε ένα μικρό τετράγωνο από τον κύλινδρο από καουτσούκ πολυουρεθάνης και ας θεωρήσουμε το μικρό τετράγωνο ως ένα πλήρες σύστημα. Η μάζα του είναι σταθερή, υποθέτοντας ότι το τετράγωνο αποτελείται από 100 μόρια πολυουρεθάνης (στην πραγματικότητα, υπάρχουν N πολλά), καθώς η μάζα και ο όγκος του είναι ουσιαστικά αμετάβλητα, μπορούμε να προσεγγίσουμε το △G ως μια πολύ μικρή αριθμητική τιμή ή απείρως κοντά στο μηδέν, τότε ο τύπος ελεύθερης ενέργειας Gibbs μπορεί να μετασχηματιστεί σε ST=H, όπου T είναι η θερμοκρασία και S είναι η εντροπία. Δηλαδή, η θερμική αντίσταση του μικρού τετραγώνου πολυουρεθάνης είναι ανάλογη με την ενθαλπία H και αντιστρόφως ανάλογη με την εντροπία S. Φυσικά, αυτή είναι μια κατά προσέγγιση μέθοδος και είναι καλύτερο να προσθέσετε △ πριν από αυτό (που λαμβάνεται μέσω σύγκρισης).
5
Δεν είναι δύσκολο να διαπιστώσουμε ότι η βελτίωση της κρυσταλλικότητας μπορεί όχι μόνο να μειώσει την τιμή της εντροπίας αλλά και να αυξήσει την τιμή της ενθαλπίας, δηλαδή, αυξάνοντας το μόριο ενώ μειώνεται ο παρονομαστής (T = H/S), κάτι που είναι προφανές για την αύξηση της θερμοκρασίας T, και είναι μια από τις πιο αποτελεσματικές και κοινές μεθόδους, ανεξάρτητα από το αν T είναι η θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης ή η θερμοκρασία τήξης. Αυτό που πρέπει να μεταβληθεί είναι ότι η κανονικότητα και η κρυσταλλικότητα της μοριακής δομής του μονομερούς και η συνολική κανονικότητα και κρυσταλλικότητα της υψηλής μοριακής στερεοποίησης μετά τη συσσωμάτωση είναι βασικά γραμμικές, κάτι που μπορεί να είναι περίπου ισοδύναμο ή να γίνει κατανοητό με γραμμικό τρόπο. Η ενθαλπία H οφείλεται κυρίως στην εσωτερική ενέργεια του μορίου, και η εσωτερική ενέργεια του μορίου είναι το αποτέλεσμα διαφορετικών μοριακών δομών διαφορετικής μοριακής δυναμικής ενέργειας, και η μοριακή δυναμική ενέργεια είναι το χημικό δυναμικό, η μοριακή δομή είναι κανονική και διατεταγμένη, πράγμα που σημαίνει ότι η μοριακή δυναμική ενέργεια είναι υψηλότερη και είναι ευκολότερο να παραχθούν φαινόμενα κρυστάλλωσης, όπως η συμπύκνωση του νερού σε πάγο. Εκτός αυτού, υποθέσαμε ότι υπάρχουν 100 μόρια πολυουρεθάνης, οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης μεταξύ αυτών των 100 μορίων θα επηρεάσουν επίσης τη θερμική αντίσταση αυτού του μικρού κυλίνδρου, όπως οι φυσικοί δεσμοί υδρογόνου, αν και δεν είναι τόσο ισχυροί όσο οι χημικοί δεσμοί, αλλά ο αριθμός Ν είναι μεγάλος, η προφανής συμπεριφορά του σχετικά πιο μοριακού δεσμού υδρογόνου μπορεί να μειώσει τον βαθμό διαταραχής ή να περιορίσει το εύρος κίνησης κάθε μορίου πολυουρεθάνης, επομένως ο δεσμός υδρογόνου είναι ευεργετικός για τη βελτίωση της θερμικής αντίστασης.