1
Kas polüuretaanmaterjalid on kõrgetele temperatuuridele vastupidavad? Üldiselt ei talu polüuretaan kõrgeid temperatuure, isegi tavalise PPDI süsteemi korral võib selle maksimaalne temperatuuripiir olla vaid 150° ringis. Tavalised polüester- või polüeetritüübid ei pruugi taluda üle 120° temperatuuri. Polüuretaan on aga väga polaarne polümeer ja võrreldes tavaplastidega on see kuumuskindlam. Seetõttu on kõrge temperatuurikindluse temperatuurivahemiku määratlemine või erinevate kasutusviiside eristamine väga oluline.
2
Niisiis, kuidas saab polüuretaanmaterjalide termilist stabiilsust parandada? Põhiline vastus on materjali kristallilisuse suurendamine, näiteks varem mainitud väga korrapärane PPDI isotsüanaat. Miks polümeeri kristallilisuse suurendamine parandab selle termilist stabiilsust? Vastus on põhimõtteliselt kõigile teada, see tähendab, et struktuur määrab omadused. Täna püüame selgitada, miks molekulaarstruktuuri regulaarsuse parandamine toob kaasa termilise stabiilsuse paranemise, mille põhiidee on Gibbsi vaba energia definitsioonist ehk valemist ehk △G=H-ST. G vasak pool tähistab vaba energiat ja võrrandi H parem pool on entalpia, S on entroopia ja T on temperatuur.
3
Gibbsi vaba energia on termodünaamikas energia mõiste ja selle suurus on sageli suhteline väärtus ehk vahe alg- ja lõppväärtuse vahel, mistõttu kasutatakse selle ees sümbolit △, kuna absoluutväärtust ei saa otseselt saada ega esitada. Kui △G väheneb, st kui see on negatiivne, tähendab see, et keemiline reaktsioon võib toimuda spontaanselt või olla soodne teatud oodatavale reaktsioonile. Seda saab kasutada ka selleks, et teha kindlaks, kas reaktsioon eksisteerib või on termodünaamikas pöörduv. Redutseerimise astet või kiirust võib mõista reaktsiooni enda kineetikana. H on põhimõtteliselt entalpia, mida võib ligikaudselt mõista kui molekuli siseenergiat. Seda võib umbkaudu aimata hiina tähemärkide pealiskaudse tähenduse järgi, kuna tuli seda ei ole

4
S tähistab süsteemi entroopiat, mis on üldiselt teada ja sõnasõnaline tähendus on üsna selge. See on seotud või väljendatud temperatuuriga T ja selle põhitähendus on mikroskoopilise väikese süsteemi häire või vabaduse aste. Siinkohal võis tähelepanelik väike sõber märgata, et lõpuks ilmus täna käsitletava soojustakistusega seotud temperatuur T. Lubage mul lihtsalt mõtiskleda entroopia kontseptsiooni üle. Entroopiat võib rumalalt mõista kui kristallilisuse vastandit. Mida kõrgem on entroopia väärtus, seda korrapäratum ja kaootilisem on molekulaarstruktuur. Mida suurem on molekulaarstruktuuri korrapärasus, seda parem on molekuli kristallilisus. Nüüd lõikame polüuretaankummist rullilt maha väikese ruudu ja vaatleme väikest ruutu tervikliku süsteemina. Selle mass on fikseeritud, eeldades, et ruut koosneb 100 polüuretaanmolekulist (tegelikkuses on neid N palju), kuna selle mass ja ruumala on põhimõtteliselt muutumatud, saame △G lähendada väga väikeseks arvväärtuseks või lõpmatult nullilähedaseks, siis saab Gibbsi vaba energia valemi teisendada temperatuuriks ST=eny, kus S on temperatuur ST=eny. See tähendab, et polüuretaanist väikese ruudu soojustakistus on võrdeline entalpiaga H ja pöördvõrdeline entroopiaga S. Loomulikult on see ligikaudne meetod ja kõige parem on enne seda lisada △ (saadud võrdluse teel).
5
Pole raske leida, et kristallilisuse parandamine ei saa mitte ainult vähendada entroopia väärtust, vaid ka suurendada entalpia väärtust, st suurendada molekuli, vähendades samal ajal nimetajat (T = H/S), mis on ilmne temperatuuri T tõusul, ning see on üks tõhusamaid ja levinumaid meetodeid, olenemata sellest, kas T on klaasistumistemperatuur või sulamistemperatuur. Üleminekut vajab see, et monomeeri molekulaarstruktuuri korrapärasus ja kristallilisus ning agregatsioonijärgse kõrgmolekulaarse tahkumise üldine regulaarsus ja kristallilisus on põhimõtteliselt lineaarsed, mis võib olla ligikaudu samaväärne või arusaadav lineaarselt. Entalpia H tuleneb peamiselt molekuli siseenergiast ja molekuli siseenergia on erineva molekulaarse potentsiaalse energiaga molekulaarstruktuuri tulemus ja molekuli potentsiaalne energia on keemiline potentsiaal, molekulaarstruktuur on korrapärane ja järjestatud, mis tähendab, et molekuli potentsiaalne energia on suurem ja kristalliseerumisnähtusi on lihtsam tekitada, näiteks veeks, jääks. Pealegi oletasime just 100 polüuretaanmolekuli, nende 100 molekuli vahelised interaktsioonijõud mõjutavad ka selle väikese rulli soojustakistust, nagu näiteks füüsikalised vesiniksidemed, kuigi need pole nii tugevad kui keemilised sidemed, kuid arv N on suur, suhteliselt suurema molekulaarse vesiniksideme ilmselge käitumine võib iga häire või molekuli liikumise ulatust vähendada. vesinikside on kasulik soojustakistuse parandamiseks.