1
Vật liệu polyurethane có chịu được nhiệt độ cao không? Nhìn chung, polyurethane không chịu được nhiệt độ cao, ngay cả với hệ thống PPDI thông thường, giới hạn nhiệt độ tối đa của nó chỉ khoảng 150°C. Các loại polyester hoặc polyether thông thường có thể không chịu được nhiệt độ trên 120°C. Tuy nhiên, polyurethane là một loại polymer phân cực cao, và so với các loại nhựa thông thường, nó chịu nhiệt tốt hơn. Do đó, việc xác định phạm vi nhiệt độ chịu nhiệt độ cao hoặc phân biệt các ứng dụng khác nhau là rất quan trọng.
2
Vậy làm thế nào để cải thiện độ ổn định nhiệt của vật liệu polyurethane? Câu trả lời cơ bản là tăng độ kết tinh của vật liệu, chẳng hạn như isocyanate PPDI có cấu trúc rất đều đặn đã đề cập trước đó. Tại sao việc tăng độ kết tinh của polymer lại cải thiện độ ổn định nhiệt của nó? Câu trả lời về cơ bản ai cũng biết, đó là cấu trúc quyết định tính chất. Hôm nay, chúng ta sẽ cố gắng giải thích tại sao việc cải thiện tính đều đặn của cấu trúc phân tử lại dẫn đến sự cải thiện độ ổn định nhiệt, ý tưởng cơ bản xuất phát từ định nghĩa hoặc công thức năng lượng tự do Gibbs, tức là △G = H - S. Vế trái của G biểu thị năng lượng tự do, và vế phải của phương trình H là enthalpy, S là entropy, và T là nhiệt độ.
3
Năng lượng tự do Gibbs là một khái niệm năng lượng trong nhiệt động lực học, và giá trị của nó thường là một giá trị tương đối, tức là sự khác biệt giữa giá trị ban đầu và giá trị cuối cùng, vì vậy ký hiệu △ được sử dụng ở phía trước, vì giá trị tuyệt đối không thể thu được hoặc biểu diễn trực tiếp. Khi △G giảm, tức là khi nó âm, điều đó có nghĩa là phản ứng hóa học có thể xảy ra tự phát hoặc thuận lợi cho một phản ứng dự kiến ​​nhất định. Điều này cũng có thể được sử dụng để xác định xem phản ứng có tồn tại hay có thể đảo ngược trong nhiệt động lực học hay không. Mức độ hoặc tốc độ giảm có thể được hiểu là động học của chính phản ứng. H về cơ bản là enthalpy, có thể được hiểu gần đúng là năng lượng nội tại của một phân tử. Có thể đoán sơ bộ từ ý nghĩa bề ngoài của các chữ Hán, vì lửa không phải là

4
S biểu thị entropy của hệ thống, một khái niệm thường được biết đến và nghĩa đen của nó khá rõ ràng. Nó liên quan đến hoặc được biểu thị bằng nhiệt độ T, và ý nghĩa cơ bản của nó là mức độ hỗn loạn hoặc tự do của hệ thống vi mô nhỏ. Đến đây, người bạn nhỏ tinh ý có thể nhận thấy rằng nhiệt độ T liên quan đến điện trở nhiệt mà chúng ta đang thảo luận hôm nay cuối cùng cũng xuất hiện. Cho phép tôi nói thêm một chút về khái niệm entropy. Entropy có thể được hiểu một cách đơn giản là ngược lại với độ kết tinh. Giá trị entropy càng cao, cấu trúc phân tử càng hỗn loạn và mất trật tự. Độ đều đặn của cấu trúc phân tử càng cao, độ kết tinh của phân tử càng tốt. Bây giờ, hãy cắt một hình vuông nhỏ từ cuộn cao su polyurethane và coi hình vuông nhỏ đó như một hệ thống hoàn chỉnh. Khối lượng của nó là cố định, giả sử hình vuông được tạo thành từ 100 phân tử polyurethane (trên thực tế, có N phân tử), vì khối lượng và thể tích của nó về cơ bản không thay đổi, ta có thể xấp xỉ △G là một giá trị số rất nhỏ hoặc gần bằng 0, khi đó công thức năng lượng tự do Gibbs có thể được chuyển đổi thành ST=H, trong đó T là nhiệt độ và S là entropy. Tức là, điện trở nhiệt của hình vuông nhỏ polyurethane tỷ lệ thuận với enthalpy H và tỷ lệ nghịch với entropy S. Tất nhiên, đây là một phương pháp gần đúng, và tốt nhất là nên thêm △ trước đó (thu được thông qua so sánh).
5
Không khó để nhận thấy rằng việc cải thiện độ kết tinh không chỉ làm giảm giá trị entropy mà còn làm tăng giá trị enthalpy, tức là tăng số lượng phân tử trong khi giảm mẫu số (T = H/S), điều này rõ ràng khi nhiệt độ T tăng lên, và đây là một trong những phương pháp hiệu quả và phổ biến nhất, bất kể T là nhiệt độ chuyển pha thủy tinh hay nhiệt độ nóng chảy. Điều cần chuyển đổi là tính quy luật và độ kết tinh của cấu trúc phân tử monome và tính quy luật và độ kết tinh tổng thể của quá trình đông đặc phân tử cao sau khi kết tụ về cơ bản là tuyến tính, có thể được coi là tương đương hoặc hiểu theo cách tuyến tính. Enthalpy H chủ yếu được đóng góp bởi năng lượng nội tại của phân tử, và năng lượng nội tại của phân tử là kết quả của các cấu trúc phân tử khác nhau có năng lượng tiềm năng phân tử khác nhau, và năng lượng tiềm năng phân tử là thế năng hóa học, cấu trúc phân tử càng quy luật và có trật tự, điều đó có nghĩa là năng lượng tiềm năng phân tử càng cao, và càng dễ tạo ra hiện tượng kết tinh, như nước ngưng tụ thành băng. Ngoài ra, chúng ta chỉ giả định có 100 phân tử polyurethane, lực tương tác giữa 100 phân tử này cũng sẽ ảnh hưởng đến khả năng chịu nhiệt của con lăn nhỏ này, chẳng hạn như liên kết hydro vật lý. Mặc dù chúng không mạnh bằng liên kết hóa học, nhưng số lượng N lớn, nên sự hiện diện rõ ràng của nhiều liên kết hydro phân tử hơn có thể làm giảm mức độ rối loạn hoặc hạn chế phạm vi chuyển động của mỗi phân tử polyurethane, do đó liên kết hydro có lợi cho việc cải thiện khả năng chịu nhiệt.