1
Устойчивы ли полиуретановые материалы к высоким температурам? Как правило, полиуретан не устойчив к высоким температурам, даже при использовании обычной системы PPDI его максимальный предел температуры составляет лишь около 150°C. Обычные полиэфирные или простые полиэфирные материалы могут не выдерживать температуру выше 120°C. Однако полиуретан — высокополярный полимер и, по сравнению с обычными пластиками, более термостоек. Поэтому определение температурного диапазона для обеспечения стойкости к высоким температурам или дифференциация различных областей применения крайне важны.
2
Итак, как можно улучшить термостойкость полиуретановых материалов? Основной ответ — повысить кристалличность материала, например, высокорегулярного изоцианата PPDI, упомянутого ранее. Почему повышение кристалличности полимера улучшает его термостойкость? Ответ, в принципе, известен всем: структура определяет свойства. Сегодня мы попытаемся объяснить, почему улучшение регулярности молекулярной структуры приводит к повышению термостойкости. Основная идея кроется в определении или формуле свободной энергии Гиббса: △G=H-ST. Левая часть уравнения G представляет собой свободную энергию, а правая часть уравнения H — энтальпию, S — энтропию, а T — температуру.
3
Свободная энергия Гиббса – это энергетическое понятие в термодинамике, и её величина часто является относительной величиной, то есть разницей между начальным и конечным значениями. Поэтому перед ней используется символ △, поскольку абсолютное значение не может быть получено или представлено напрямую. Когда △G уменьшается, то есть становится отрицательным, это означает, что химическая реакция может протекать самопроизвольно или благоприятствовать определённой ожидаемой реакции. Это также можно использовать для определения того, существует ли реакция или обратима в термодинамике. Степень или скорость восстановления можно понимать как кинетику самой реакции. H – это, по сути, энтальпия, которую можно приблизительно понимать как внутреннюю энергию молекулы. Это можно приблизительно угадать из поверхностного значения китайских иероглифов, поскольку огонь не…

4
S представляет собой энтропию системы, что общеизвестно, и буквальный смысл довольно ясен. Она связана или выражается через температуру T, и ее основное значение — степень беспорядка или свободы микроскопической малой системы. В этот момент наблюдательный маленький друг, возможно, заметил, что наконец-то появилась температура T, связанная с тепловым сопротивлением, которое мы обсуждаем сегодня. Позвольте мне немного порассуждать о концепции энтропии. Энтропию можно глупо понимать как противоположность кристалличности. Чем выше значение энтропии, тем более неупорядоченной и хаотичной является молекулярная структура. Чем выше регулярность молекулярной структуры, тем лучше кристалличность молекулы. Теперь давайте отрежем небольшой квадрат от рулона полиуретановой резины и будем считать этот маленький квадрат полной системой. Его масса фиксирована, если предположить, что квадрат состоит из 100 молекул полиуретана (в действительности их N). Поскольку его масса и объём практически не меняются, мы можем аппроксимировать △G как очень малое числовое значение или бесконечно близкое к нулю. Тогда формулу свободной энергии Гиббса можно преобразовать в ST=H, где T — температура, а S — энтропия. То есть тепловое сопротивление квадрата полиуретана пропорционально энтальпии H и обратно пропорционально энтропии S. Конечно, это приближённый метод, и лучше всего добавить перед ним △ (полученный путём сравнения).
5
Нетрудно заметить, что повышение кристалличности может не только снизить значение энтропии, но и увеличить значение энтальпии, то есть увеличить молекулярную массу, уменьшив знаменатель (T = H/S), что очевидно для повышения температуры T, и это один из наиболее эффективных и распространённых методов, независимо от того, является ли T температурой стеклования или температурой плавления. Необходимо отметить, что регулярность и кристалличность молекулярной структуры мономера, а также общая регулярность и кристалличность высокомолекулярного затвердевания после агрегации в основном линейны, что можно приблизительно эквивалентно или понимать как линейную зависимость. Энтальпия H в основном вносится внутренней энергией молекулы, а внутренняя энергия молекулы является результатом различных молекулярных структур с различной молекулярной потенциальной энергией, а молекулярная потенциальная энергия - это химический потенциал, молекулярная структура регулярна и упорядочена, что означает, что молекулярная потенциальная энергия выше, и легче производить явления кристаллизации, такие как конденсация воды в лед. Кроме того, мы только что предположили 100 молекул полиуретана, силы взаимодействия между этими 100 молекулами также будут влиять на тепловое сопротивление этого небольшого ролика, такие как физические водородные связи, хотя они не так сильны, как химические связи, но число N велико, очевидное поведение относительно более молекулярной водородной связи может уменьшить степень беспорядка или ограничить диапазон движения каждой молекулы полиуретана, поэтому водородная связь полезна для улучшения тепловое сопротивление.