1
Sinn Polyurethanmaterialien héichtemperaturbeständeg? Am Allgemengen ass Polyurethan net héichtemperaturbeständeg, och mat engem normale PPDI-System kann seng maximal Temperaturlimit nëmmen ongeféier 150° sinn. Gewéinlech Polyester- oder Polyethertypen kënnen Temperaturen iwwer 120° net aushalen. Polyurethan ass awer e polare Polymer, an am Verglach mat allgemenge Plastik ass et méi Hëtztbeständeg. Dofir ass et ganz wichteg, den Temperaturberäich fir Héichtemperaturbeständegkeet ze definéieren oder verschidden Uwendungen z'ënnerscheeden.
2
Wéi kann also d'thermesch Stabilitéit vu Polyurethanmaterialien verbessert ginn? Déi grondleeënd Äntwert ass d'Kristallinitéit vum Material ze erhéijen, wéi zum Beispill dat héich reegelméissegt PPDI-Isocyanat, dat virdru scho genannt gouf. Firwat verbessert d'Erhéijung vun der Kristallinitéit vum Polymer seng thermesch Stabilitéit? D'Äntwert ass am Fong jidderengem bekannt, nämlech d'Struktur bestëmmt d'Eegeschafte. Haut wëlle mir probéieren z'erklären, firwat d'Verbesserung vun der molekularer Strukturreegelméissegkeet zu enger Verbesserung vun der thermescher Stabilitéit féiert. Déi grondleeënd Iddi kënnt aus der Definitioun oder Formel vun der Gibbs-Fräienergie, also △G=H-ST. Déi lénks Säit vu G representéiert d'Fräienergie, an déi riets Säit vun der Equatioun H ass d'Enthalpie, S ass d'Entropie an T ass d'Temperatur.
3
D'Gibbs-Fräienergie ass en Energiekonzept an der Thermodynamik, an hir Gréisst ass dacks e relative Wäert, also den Ënnerscheed tëscht dem Ufanks- an dem Ennwäert, dofir gëtt d'Symbol △ virdrun benotzt, well den absolute Wäert net direkt kritt oder duergestallt ka ginn. Wann △G ofhëlt, also wann en negativ ass, heescht dat, datt déi chemesch Reaktioun spontan optriede kann oder fir eng bestëmmt erwaart Reaktioun gënschteg ka sinn. Dëst kann och benotzt ginn fir ze bestëmmen, ob d'Reaktioun an der Thermodynamik existéiert oder reversibel ass. De Grad oder d'Rate vun der Reduktioun kann als d'Kinetik vun der Reaktioun selwer verstanen ginn. H ass am Fong Enthalpie, déi ongeféier als déi intern Energie vun engem Molekül verstanen ka ginn. Et kann ongeféier aus der Uewerflächebedeitung vun de chinesesche Buschtawen erraten ginn, well Feier net...

4
S representéiert d'Entropie vum System, déi allgemeng bekannt ass an déi literal Bedeitung zimlech kloer ass. Et bezitt sech op oder gëtt ausgedréckt a Begrëffer vun der Temperatur T, a seng grondleeënd Bedeitung ass de Grad vun der Onuerdnung oder Fräiheet vum mikroskopesch klenge System. Op dësem Punkt huet de klenge Frënd vläicht gemierkt, datt d'Temperatur T, déi mam thermesche Widderstand zesummenhänkt, iwwer deen mir haut diskutéieren, endlech opgetaucht ass. Loosst mech just e bëssen iwwer den Entropiekonzept schwätzen. Entropie kann domm genuch als de Géigendeel vun der Kristallinitéit verstanen ginn. Wat méi héich den Entropiewäert ass, wat méi onuerdentlech a chaotesch d'Molekularstruktur ass. Wat méi héich d'Reegelméissegkeet vun der Molekularstruktur ass, wat besser d'Kristallinitéit vum Molekül ass. Loosst eis elo e klenge Quadrat vun der Polyurethan-Kautschukroll ofschneiden a de klenge Quadrat als e komplette System betruechten. Seng Mass ass fix, ënner der Viraussetzung, datt de Quadrat aus 100 Polyurethanmoleküle besteet (an der Realitéit ginn et der N), well seng Mass a säi Volumen am Fong onverännert sinn, kënne mir △G als e ganz klenge numeresche Wäert oder onendlech no bei Null approximéieren, dann kann d'Gibbs-Formel fir fräi Energie an ST=H transforméiert ginn, wou T d'Temperatur ass an S d'Entropie. Dat heescht, den thermesche Widderstand vum klenge Polyurethanquadrat ass proportional zu der Enthalpie H an ëmgekéiert proportional zu der Entropie S. Natierlech ass dëst eng ongeféier Method, an et ass am beschten, △ virdrun derbäizesetzen (duerch e Verglach kritt).
5
Et ass net schwéier festzestellen, datt d'Verbesserung vun der Kristallinitéit net nëmmen den Entropiewäert reduzéiere kann, mä och den Enthalpiewäert erhéijen, dat heescht, d'Molekül erhéijen an den Nenner reduzéieren (T = H/S), wat fir d'Erhéijung vun der Temperatur T offensichtlech ass, an et ass eng vun den effektivsten a verbreetsten Methoden, egal ob T d'Glasiwwergangstemperatur oder d'Schmëlztemperatur ass. Wat muss iwwergaange ginn, ass datt d'Reegelméissegkeet an d'Kristallinitéit vun der Monomermolekularstruktur an déi allgemeng Reegelméissegkeet an d'Kristallinitéit vun der héijer molekularer Erstarrung no der Aggregatioun grondsätzlech linear sinn, wat ongeféier gläichwäerteg oder linear verstanen ka ginn. D'Enthalpie H gëtt haaptsächlech vun der interner Energie vum Molekül bäigedroen, an déi intern Energie vum Molekül ass d'Resultat vu verschiddene molekulare Strukturen mat ënnerschiddlecher molekularer potenzieller Energie, an déi molekular potenzieller Energie ass dat chemescht Potenzial, d'Molekularstruktur ass reegelméisseg an uerdentlech, dat heescht datt déi molekular potenzieller Energie méi héich ass, an et méi einfach ass Kristallisatiounsphänomener ze produzéieren, wéi Waasser dat zu Äis kondenséiert. Ausserdeem hu mir just vun 100 Polyurethanmoleküle ugeholl, an d'Interaktiounskräfte tëscht dësen 100 Moleküle beaflossen och den thermesche Widderstand vun dëser klenger Roll, wéi zum Beispill physikalesch Waasserstoffbindungen, obwuel se net sou staark si wéi chemesch Bindungen, awer d'Zuel N grouss ass, an dat offensichtlecht Verhale vun der relativ méi molekularer Waasserstoffbindung kann de Grad vun der Stéierung reduzéieren oder de Bewegungsberäich vun all Polyurethanmolekül limitéieren, sou datt d'Waasserstoffbindung virdeelhaft ass fir den thermesche Widderstand ze verbesseren.