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 có thể đạt 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 có độ 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 tính đồng đều cao đã đề cập trước đó. Tại sao việc tăng độ kết tinh của polyme lại cải thiện độ ổn định nhiệt của nó? Câu trả lời hầu như ai cũng biết, đó là cấu trúc quyết định tính chất. Hôm nay, chúng tôi muốn thử giải thích tại sao việc cải thiện tính đồng đều của cấu trúc phân tử lại mang lại sự cải thiện về độ ổn định nhiệt. Ý tưởng cơ bản xuất phát từ định nghĩa hoặc công thức của năng lượng tự do Gibbs, tức là △G=H-ST. Vế trái của G biểu diễn 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 độ lớn của nó thường là một giá trị tương đối, tức là hiệu số giữa giá trị đầu và giá trị cuối, do đó ký hiệu △ được sử dụng trước nó, vì giá trị tuyệt đối không thể được lấy trực tiếp hoặc biểu diễn. 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 ​​nào đó. 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. Mức độ hoặc tốc độ khử 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 bên trong của một phân tử. Có thể đoán sơ bộ từ nghĩa bề mặt của chữ Hán, vì lửa không phải là

4
S biểu diễn entropy của hệ thống, được biết đến rộng rãi và nghĩa đen khá rõ ràng. Nó liên quan đến hoặc được biểu thị theo nhiệt độ T, và ý nghĩa cơ bản của nó là mức độ hỗn loạn hoặc tự do của hệ thống nhỏ cực nhỏ. Tại thời điểm này, người bạn nhỏ tinh ý có thể đã nhận thấy rằng nhiệt độ T liên quan đến điện trở nhiệt mà chúng ta đang thảo luận ngày hôm nay cuối cùng đã xuất hiện. Hãy để tôi nói dài dòng một chút về khái niệm entropy. Entropy có thể được hiểu một cách ngớ ngẩn là đối lập với tinh thể. Giá trị entropy càng cao, cấu trúc phân tử càng hỗn loạn và mất trật tự. Cấu trúc phân tử càng đều đặn thì tinh thể của phân tử càng tốt. Bây giờ, chúng ta hãy cắt một hình vuông nhỏ ra khỏi cuộn cao su polyurethane và coi hình vuông nhỏ đó là một hệ thống hoàn chỉnh. Khối lượng của nó là cố định, giả sử hình vuông được tạo thành từ 100 phân tử polyurethane (thực tế là N), vì khối lượng và thể tích của nó về cơ bản không đổi, ta có thể xấp xỉ △G thành một giá trị số rất nhỏ hoặc vô cùng gần bằng không, 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. Nghĩa là, nhiệt trở 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 thêm △ vào trước (thu được thông qua phép so sánh).
5
Không khó để nhận thấy rằng việc cải thiện độ kết tinh không chỉ có thể làm giảm giá trị entropy mà còn làm tăng giá trị enthalpy, tức là tăng phân tử trong khi giảm mẫu số (T = H/S), điều này thể hiện rõ khi nhiệt độ T tăng, và đây là một trong những phương pháp hiệu quả và phổ biến nhất, bất kể T là nhiệt độ chuyển thủy tinh hay nhiệt độ nóng chảy. Điều cần chuyển đổi là tính đều đặn và tính kết tinh của cấu trúc phân tử monome và tính đều đặn và tính kết tinh tổng thể của quá trình đông đặc phân tử cao sau khi kết tụ về cơ bản là tuyến tính, có thể gần tương đương hoặc hiểu theo cách tuyến tính. Enthalpy H chủ yếu do năng lượng bên trong của phân tử đóng góp, và năng lượng bên trong của phân tử là kết quả của các cấu trúc phân tử khác nhau có thế năng phân tử khác nhau, và thế năng phân tử là thế hóa học, cấu trúc phân tử là đều đặn và có trật tự, nghĩa là thế năng phân tử cao hơn và dễ tạo ra hiện tượng kết tinh hơn, như nước ngưng tụ thành đá. Bên cạnh đó, chúng ta vừa giả sử 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 N lớn, hành vi rõ ràng của liên kết hydro phân tử tương đối nhiều hơn có thể làm giảm mức độ hỗn loạn hoặc hạn chế phạm vi chuyển động của từng phân tử polyurethane, do đó liên kết hydro có lợi cho việc cải thiện khả năng chịu nhiệt.