1
Ali so poliuretanski materiali odporni na visoke temperature? Na splošno poliuretan ni odporen na visoke temperature, tudi pri običajnem sistemu PPDI je lahko njegova najvišja temperaturna meja le okoli 150°. Običajne vrste poliestra ali polietra morda ne bodo zdržale temperatur nad 120°. Vendar pa je poliuretan zelo polarni polimer in je v primerjavi s splošno plastiko bolj odporen na vročino. Zato je določitev temperaturnega območja za odpornost na visoke temperature ali razlikovanje različnih uporab zelo kritična.
2
Kako je torej mogoče izboljšati toplotno stabilnost poliuretanskih materialov? Osnovni odgovor je povečati kristaliničnost materiala, kot je prej omenjeni visoko pravilni izocianat PPDI. Zakaj povečanje kristaliničnosti polimera izboljša njegovo toplotno stabilnost? Odgovor je v bistvu znan vsem, se pravi, struktura določa lastnosti. Danes bi radi poskušali pojasniti, zakaj izboljšanje pravilnosti molekularne strukture povzroči izboljšanje toplotne stabilnosti, osnovna ideja je iz definicije oziroma formule Gibbsove proste energije, tj. △G=H-ST. Leva stran G predstavlja prosto energijo, desna stran enačbe H pa je entalpija, S je entropija in T je temperatura.
3
Gibbsova prosta energija je koncept energije v termodinamiki, njena velikost pa je pogosto relativna vrednost, tj razlika med začetno in končno vrednostjo, zato se pred njo uporablja simbol △, saj absolutne vrednosti ni mogoče neposredno pridobiti ali predstaviti. Ko se △G zmanjša, tj. ko je negativen, pomeni, da lahko pride do kemijske reakcije spontano oziroma je ugodna za določeno pričakovano reakcijo. To se lahko uporabi tudi za določitev, ali reakcija obstaja ali je reverzibilna v termodinamiki. Stopnjo ali hitrost redukcije lahko razumemo kot kinetiko same reakcije. H je v bistvu entalpija, ki jo lahko približno razumemo kot notranjo energijo molekule. To je mogoče približno uganiti iz površinskega pomena kitajskih pismenk, saj ogenj ni

4
S predstavlja entropijo sistema, ki je splošno znana in je dobesedni pomen povsem jasen. Povezana je ali izražena s temperaturo T, njen osnovni pomen pa je stopnja neurejenosti ali svobode mikroskopsko majhnega sistema. Na tej točki je pozoren mali prijatelj morda opazil, da se je končno pojavila temperatura T, povezana s toplotno upornostjo, o kateri razpravljamo danes. Dovolite mi, da malo spregovorim o konceptu entropije. Entropijo lahko neumno razumemo kot nasprotje kristaliničnosti. Višja kot je vrednost entropije, bolj neurejena in kaotična je molekularna struktura. Večja kot je pravilnost molekularne strukture, boljša je kristaliničnost molekule. Sedaj pa odrežemo majhen kvadrat z zvitka iz poliuretanske gume in ga obravnavajmo kot celoten sistem. Njegova masa je fiksna, ob predpostavki, da je kvadrat sestavljen iz 100 poliuretanskih molekul (v resnici jih je N veliko), ker sta njegova masa in prostornina v bistvu nespremenjeni, lahko △G približamo kot zelo majhno številsko vrednost ali neskončno blizu nič, nato lahko Gibbsovo formulo proste energije pretvorimo v ST=H, kjer je T temperatura, S pa entropija. To pomeni, da je toplotna upornost poliuretanskega kvadrata sorazmerna z entalpijo H in obratno sorazmerna z entropijo S. Seveda je to približna metoda in najbolje je, da pred njo dodamo △ (dobljeno s primerjavo).
5
Ni težko ugotoviti, da lahko izboljšanje kristaliničnosti ne samo zmanjša vrednost entropije, ampak tudi poveča vrednost entalpije, to je povečanje molekule ob zmanjšanju imenovalca (T = H/S), kar je očitno za povečanje temperature T, in je ena najučinkovitejših in pogostih metod, ne glede na to, ali je T temperatura posteklenitve ali temperatura tališča. Kar je treba spremeniti, je, da sta pravilnost in kristaliničnost molekularne strukture monomera ter splošna pravilnost in kristaliničnost visokomolekularnega strjevanja po agregaciji v bistvu linearni, kar je lahko približno enakovredno ali razumljeno na linearen način. Entalpijo H v glavnem prispeva notranja energija molekule, notranja energija molekule pa je posledica različnih molekularnih struktur različne molekularne potencialne energije, molekularna potencialna energija pa je kemični potencial, molekularna struktura je pravilna in urejena, kar pomeni, da je molekularna potencialna energija višja in je lažje proizvesti kristalizacijske pojave, kot je kondenzacija vode v led. Poleg tega smo pravkar predpostavili 100 poliuretanskih molekul, interakcijske sile med temi 100 molekulami bodo vplivale tudi na toplotni upor tega majhnega valja, kot so fizične vodikove vezi, čeprav niso tako močne kot kemične vezi, vendar je število N veliko, očitno obnašanje relativno bolj molekularne vodikove vezi lahko zmanjša stopnjo nereda ali omeji obseg gibanja vsake poliuretanske molekule, tako da vodikova vez je koristna za izboljšanje toplotne odpornosti.