1
Ellenállnak-e a poliuretán anyagok a magas hőmérsékletnek? Általánosságban elmondható, hogy a poliuretán nem ellenáll a magas hőmérsékletnek, még egy hagyományos PPDI rendszerrel sem, a maximális hőmérsékleti határa csak 150° körül lehet. A hagyományos poliészter vagy poliéter típusok nem biztos, hogy képesek ellenállni a 120°C feletti hőmérsékletnek. A poliuretán azonban egy erősen poláris polimer, és az általános műanyagokhoz képest jobban ellenáll a hőnek. Ezért nagyon fontos a magas hőmérséklettel szembeni ellenállás hőmérsékleti tartományának meghatározása, illetve a különböző felhasználási módok megkülönböztetése.
2
Hogyan javítható tehát a poliuretán anyagok hőstabilitása? Az alapvető válasz az anyag kristályosságának növelése, például a korábban említett, nagymértékben szabályos PPDI izocianát esetében. Miért javítja a polimer kristályosságának növelése a hőstabilitását? A válasz alapvetően mindenki számára ismert, azaz a szerkezet határozza meg a tulajdonságokat. Ma megpróbáljuk elmagyarázni, hogy a molekulaszerkezet szabályosságának javulása miért eredményezi a hőstabilitás javulását. Az alapötlet a Gibbs-féle szabadenergia definíciójából vagy képletéből származik, azaz △G=H-ST. G bal oldala a szabadenergiát, a H egyenlet jobb oldala az entalpiát, S az entrópiát, T pedig a hőmérsékletet jelöli.
3
A Gibbs-féle szabadenergia egy energiafogalom a termodinamikában, és mérete gyakran relatív érték, azaz a kezdő és a végérték közötti különbség, ezért a △ szimbólumot használjuk előtte, mivel az abszolút érték nem kapható meg vagy ábrázolható közvetlenül. Amikor a △G csökken, azaz negatív, az azt jelenti, hogy a kémiai reakció spontán módon végbemehet, vagy egy bizonyos várható reakció szempontjából kedvező lehet. Ez felhasználható annak meghatározására is, hogy a reakció létezik-e vagy megfordítható-e a termodinamikában. A redukció mértéke vagy sebessége magának a reakciónak a kinetikájaként értelmezhető. A H alapvetően entalpia, amely megközelítőleg egy molekula belső energiájaként értelmezhető. Nagyjából kitalálható a kínai írásjelek felszíni jelentéséből, mivel a tűz nem...

4
Az S a rendszer entrópiáját jelöli, ami általánosan ismert, és a szó szerinti jelentése is egyértelmű. A T hőmérséklethez kapcsolódik, vagy azzal fejezhető ki, alapvető jelentése pedig a mikroszkopikus kis rendszer rendezetlenségének vagy szabadságának foka. Ezen a ponton a figyelmes kis barát észrevehette, hogy végre megjelent a ma tárgyalt hőellenálláshoz kapcsolódó T hőmérséklet. Hadd térjek ki egy kicsit az entrópia fogalmára. Az entrópiát buta módon a kristályosság ellentétének is felfoghatjuk. Minél nagyobb az entrópia értéke, annál rendezetlenebb és kaotikusabb a molekulaszerkezet. Minél nagyobb a molekulaszerkezet szabályossága, annál jobb a molekula kristályossága. Most vágjunk le egy kis négyzetet a poliuretán gumihengerről, és tekintsük a kis négyzetet egy teljes rendszernek. A tömege rögzített, feltételezve, hogy a négyzet 100 poliuretán molekulából áll (a valóságban N sok van belőlük), mivel a tömege és a térfogata alapvetően változatlan, a △G-t nagyon kis számértékként vagy végtelenül nullához közelítő értékként közelíthetjük, ekkor a Gibbs-féle szabadenergia-képlet ST=H-vá alakítható, ahol T a hőmérséklet, S pedig az entrópia. Vagyis a poliuretán kis négyzet hőellenállása arányos az entalpiával H és fordítottan arányos az entrópiával S. Természetesen ez egy közelítő módszer, és a legjobb, ha elé hozzáadjuk a △-t (amelyet összehasonlítással kapunk).
5
Nem nehéz belátni, hogy a kristályosság javítása nemcsak az entrópia értékét csökkentheti, hanem az entalpia értékét is növelheti, azaz a molekula méretét növelheti a nevező csökkentése mellett (T = H/S), ami a T hőmérséklet növelésével nyilvánvaló, és ez az egyik leghatékonyabb és legelterjedtebb módszer, függetlenül attól, hogy T az üvegesedési hőmérséklet vagy az olvadási hőmérséklet. Amit figyelembe kell venni, az az, hogy a monomer molekulaszerkezetének szabályossága és kristályossága, valamint a nagy molekulájú megszilárdulás általános szabályossága és kristályossága az aggregáció után alapvetően lineáris, ami megközelítőleg ekvivalens vagy lineárisan értelmezhető. Az entalpiát (H) főként a molekula belső energiája adja, a molekula belső energiája pedig a különböző molekuláris potenciális energiájú molekulaszerkezetek eredménye, a molekuláris potenciális energia pedig a kémiai potenciál, a molekulaszerkezet szabályos és rendezett, ami azt jelenti, hogy a molekuláris potenciális energia magasabb, és könnyebb kristályosodási jelenségeket előállítani, például a víz jéggé kondenzálódását. Emellett, mivel feltételeztük a 100 poliuretán molekulát, a 100 molekula közötti kölcsönhatási erők, például a fizikai hidrogénkötések, szintén befolyásolják a kis henger hőállóságát, bár nem olyan erősek, mint a kémiai kötések, de az N szám nagy, a viszonylag nagyobb molekuláris hidrogénkötés nyilvánvaló viselkedése csökkentheti a rendezetlenség mértékét vagy korlátozhatja az egyes poliuretán molekulák mozgási tartományát, így a hidrogénkötés előnyös a hőállóság javítása szempontjából.