1
Zijn polyurethaanmaterialen bestand tegen hoge temperaturen? Polyurethaan is over het algemeen niet bestand tegen hoge temperaturen, zelfs niet met een standaard PPDI-systeem. De maximale temperatuurlimiet kan slechts rond de 150° liggen. Gewone polyester- of polyethertypes zijn mogelijk niet bestand tegen temperaturen boven de 120°. Polyurethaan is echter een zeer polair polymeer en is, vergeleken met gewone kunststoffen, beter bestand tegen hitte. Het bepalen van het temperatuurbereik voor hogetemperatuurbestendigheid of het onderscheiden van verschillende toepassingen is daarom van cruciaal belang.
2
Hoe kan de thermische stabiliteit van polyurethaanmaterialen worden verbeterd? Het basisantwoord is het verhogen van de kristalliniteit van het materiaal, zoals het eerder genoemde, zeer regelmatige PPDI-isocyanaat. Waarom verbetert een verhoging van de kristalliniteit van het polymeer de thermische stabiliteit? Het antwoord is in principe voor iedereen bekend: structuur bepaalt de eigenschappen. Vandaag willen we proberen uit te leggen waarom het verbeteren van de regelmatigheid van de moleculaire structuur leidt tot een verbetering van de thermische stabiliteit. De basisgedachte komt voort uit de definitie of formule van Gibbs vrije energie, namelijk △G=H-ST. De linkerkant van G staat voor vrije energie, en de rechterkant van de vergelijking H voor enthalpie, S voor entropie en T voor temperatuur.
3
De vrije energie van Gibbs is een energieconcept in de thermodynamica. De grootte ervan is vaak een relatieve waarde, d.w.z. het verschil tussen de begin- en eindwaarde. Daarom wordt het symbool △ ervoor gebruikt, omdat de absolute waarde niet direct kan worden verkregen of weergegeven. Wanneer △G afneemt, d.w.z. wanneer deze negatief is, betekent dit dat de chemische reactie spontaan kan plaatsvinden of gunstig kan zijn voor een bepaalde verwachte reactie. Dit kan ook worden gebruikt om te bepalen of de reactie daadwerkelijk bestaat of omkeerbaar is in de thermodynamica. De mate of snelheid van reductie kan worden begrepen als de kinetiek van de reactie zelf. H is in feite enthalpie, wat ongeveer kan worden begrepen als de interne energie van een molecuul. Het kan ruwweg worden geraden aan de hand van de oppervlaktebetekenis van de Chinese karakters, aangezien vuur niet

4
S staat voor de entropie van het systeem, die algemeen bekend is en waarvan de letterlijke betekenis vrij duidelijk is. Het is gerelateerd aan of uitgedrukt in termen van temperatuur T, en de basisbetekenis is de mate van wanorde of vrijheid van het microscopisch kleine systeem. Op dit punt heeft de oplettende kleine vriend misschien opgemerkt dat de temperatuur T, gerelateerd aan de thermische weerstand die we vandaag bespreken, eindelijk verscheen. Laat me even wat uitweiden over het entropieconcept. Entropie kan domweg worden begrepen als het tegenovergestelde van kristalliniteit. Hoe hoger de entropiewaarde, hoe wanordelijker en chaotischer de moleculaire structuur is. Hoe hoger de regelmaat van de moleculaire structuur, hoe beter de kristalliniteit van het molecuul is. Laten we nu een klein vierkantje van de polyurethaanrubberrol afsnijden en dat kleine vierkantje als een compleet systeem beschouwen. De massa is vast, ervan uitgaande dat het vierkant uit 100 polyurethaanmoleculen bestaat (in werkelijkheid zijn het er N). Omdat de massa en het volume in principe onveranderd blijven, kunnen we △G benaderen als een zeer kleine numerieke waarde of oneindig dicht bij nul. Vervolgens kan de formule voor vrije energie van Gibbs worden omgezet in ST=H, waarbij T de temperatuur is en S de entropie. Dat wil zeggen dat de thermische weerstand van het kleine polyurethaanvierkant evenredig is met de enthalpie H en omgekeerd evenredig met de entropie S. Dit is natuurlijk een benaderingsmethode en het is het beste om △ ervoor te zetten (verkregen door vergelijking).
5
Het is niet moeilijk te ontdekken dat het verbeteren van de kristalliniteit niet alleen de entropiewaarde kan verlagen, maar ook de enthalpiewaarde kan verhogen, dat wil zeggen het molecuul vergroten terwijl de noemer (T = H/S) wordt verlaagd, wat vanzelfsprekend is bij een verhoging van de temperatuur T, en het is een van de meest effectieve en gebruikelijke methoden, ongeacht of T de glasovergangstemperatuur of de smelttemperatuur is. Wat moet worden overgedragen, is dat de regelmaat en kristalliniteit van de moleculaire structuur van het monomeer en de algehele regelmaat en kristalliniteit van de hoogmoleculaire stolling na aggregatie in principe lineair zijn, wat ongeveer equivalent kan zijn of op een lineaire manier kan worden begrepen. De enthalpie H wordt voornamelijk bijgedragen door de interne energie van het molecuul, en de interne energie van het molecuul is het resultaat van verschillende moleculaire structuren met verschillende moleculaire potentiële energie, en de moleculaire potentiële energie is het chemische potentieel, de moleculaire structuur is regelmatig en geordend, wat betekent dat de moleculaire potentiële energie hoger is, en het is gemakkelijker om kristallisatieverschijnselen te produceren, zoals water dat condenseert tot ijs. Bovendien zijn we uitgegaan van 100 polyurethaanmoleculen. De interactiekrachten tussen deze 100 moleculen hebben ook invloed op de thermische weerstand van deze kleine rol. Fysische waterstofbruggen bijvoorbeeld zijn niet zo sterk als chemische bindingen, maar het aantal N is groot. Het gedrag van de relatief meer moleculaire waterstofbrug kan de mate van wanorde verminderen of het bewegingsbereik van elk polyurethaanmolecuul beperken. Een waterstofbrug is dus gunstig voor het verbeteren van de thermische weerstand.