Да ли полиуретански материјали показују отпорност на повишене температуре?
1
Да ли су полиуретански материјали отпорни на високе температуре? Генерално, полиуретан није отпоран на високе температуре, чак и са регуларним ППДИ системом, његова максимална температурна граница може бити само око 150°. Типови обичних полиестера или полиетера можда неће моћи да издрже температуре изнад 120°. Међутим, полиуретан је високо поларни полимер и у поређењу са општом пластиком, отпорнији је на топлоту. Стога је дефинисање температурног опсега за отпорност на високе температуре или разликовање различитих употреба веома критично.
2
Дакле, како се може побољшати термичка стабилност полиуретанских материјала? Основни одговор је повећање кристалности материјала, као што је раније поменути високо регуларни ППДИ изоцијанат. Зашто повећање кристалности полимера побољшава његову термичку стабилност? Одговор је у основи свима познат, односно структура одређује својства. Данас бисмо желели да покушамо да објаснимо зашто побољшање правилности молекуларне структуре доводи до побољшања термичке стабилности, основна идеја је из дефиниције или формуле Гибсове слободне енергије, односно △Г=Х-СТ. Лева страна Г представља слободну енергију, а десна страна једначине Х је енталпија, С је ентропија, а Т је температура.
3
Гибсова слободна енергија је енергетски концепт у термодинамици, а њена величина је често релативна вредност, односно разлика између почетне и крајње вредности, па се испред ње користи симбол △, пошто се апсолутна вредност не може директно добити нити представити. Када се △Г смањи, односно када је негативан, то значи да се хемијска реакција може спонтано јавити или бити повољна за одређену очекивану реакцију. Ово се такође може користити да се утврди да ли реакција постоји или је реверзибилна у термодинамици. Степен или брзина редукције се може схватити као кинетика саме реакције. Х је у основи енталпија, што се приближно може схватити као унутрашња енергија молекула. Може се грубо претпоставити из површинског значења кинеских знакова, јер ватра није
4
С представља ентропију система, што је опште познато и дословно значење је сасвим јасно. Повезан је или изражен у терминима температуре Т, а његово основно значење је степен неуређености или слободе микроскопског малог система. У овом тренутку, пажљиви мали пријатељ је можда приметио да се температура Т у вези са топлотном отпорношћу о којој данас разговарамо коначно појавила. Дозволите ми да само мало причам о концепту ентропије. Ентропија се може глупо схватити као супротност кристалности. Што је већа вредност ентропије, то је молекуларна структура неуређенија и хаотичнија. Што је већа правилност молекуларне структуре, то је боља кристалност молекула. Сада, хајде да одсечемо мали квадрат са ролне полиуретанске гуме и посматрамо мали квадрат као комплетан систем. Његова маса је фиксна, под претпоставком да се квадрат састоји од 100 молекула полиуретана (у стварности има Н много), пошто су његова маса и запремина у основи непромењени, можемо апроксимирати △Г као веома малу нумеричку вредност или бесконачно близу нули, онда се Гибсова формула слободне енергије може трансформисати у Т, а температура је Т=Х. То јест, топлотна отпорност полиуретанског малог квадрата је пропорционална енталпији Х и обрнуто пропорционална ентропији С. Наравно, ово је приближна метода и најбоље је додати △ испред ње (добијено поређењем).
5
Није тешко наћи да побољшање кристалности може не само да смањи вредност ентропије већ и да повећа вредност енталпије, односно повећање молекула уз смањење имениоца (Т = Х/С), што је очигледно за повећање температуре Т, и то је једна од најефикаснијих и најчешћих метода, без обзира да ли је Т температура стакластог прелаза или температура топљења. Оно што треба да се пређе је да су правилност и кристалност молекуларне структуре мономера и укупна правилност и кристалност високомолекуларне солидификације након агрегације у основи линеарни, што може бити приближно еквивалентно или схваћено на линеаран начин. Енталпији Х углавном доприноси унутрашња енергија молекула, а унутрашња енергија молекула је резултат различитих молекуларних структура различите молекуларне потенцијалне енергије, а молекуларна потенцијална енергија је хемијски потенцијал, молекуларна структура је правилна и уређена, што значи да је молекуларна потенцијална енергија већа, и лакше се производи у кристализационој води. Осим тога, управо смо претпоставили да има 100 молекула полиуретана, силе интеракције између ових 100 молекула ће такође утицати на топлотну отпорност овог малог ваљка, као што су физичке водоничне везе, иако нису тако јаке као хемијске везе, али је број Н велики, очигледно понашање релативно више молекуларне водоничне везе, тако да сваки мол може да смањи опсег померања по поремећаја. водонична веза је корисна за побољшање топлотне отпорности.
Време поста: 09.10.2024