1
Оё маводҳои полиуретан ба ҳарорати баланд тобоваранд? Умуман, полиуретан ба ҳарорати баланд тобовар нест, ҳатто бо системаи муқаррарии PPDI, ҳадди ниҳоии ҳарорати он танҳо тақрибан 150° буда метавонад. Намудҳои полиэстер ё полиэфири оддӣ метавонанд ба ҳарорати болотар аз 120° тоб оваранд. Аммо, полиуретан як полимери хеле қутбӣ аст ва дар муқоиса бо пластикҳои умумӣ, он ба гармӣ тобовартар аст. Аз ин рӯ, муайян кардани диапазони ҳарорат барои муқовимат ба ҳарорати баланд ё фарқ кардани истифодаҳои гуногун хеле муҳим аст.
2
Пас, чӣ гуна устувории гармии маводҳои полиуретаниро беҳтар кардан мумкин аст? Ҷавоби асосӣ ин зиёд кардани кристаллияти мавод, ба монанди изоцианати хеле мунтазами PPDI, ки қаблан зикр шуда буд, мебошад. Чаро афзоиши кристаллияти полимер устувории гармии онро беҳтар мекунад? Ҷавоб асосан ба ҳама маълум аст, яъне сохтор хосиятҳоро муайян мекунад. Имрӯз мо мехоҳем фаҳмонем, ки чаро беҳтар шудани мунтазамии сохтори молекулавӣ боиси беҳтар шудани устувории гармӣ мегардад, идеяи асосӣ аз таъриф ё формулаи энергияи озоди Гиббс, яъне △G=H-ST, гирифта шудааст. Тарафи чапи G энергияи озодро ифода мекунад ва тарафи рости муодилаи H энтальпия, S энтропия ва T ҳарорат аст.
3
Энергияи озоди Гиббс дар термодинамика мафҳуми энергия аст ва андозаи он аксар вақт арзиши нисбӣ, яъне фарқи байни арзишҳои ибтидоӣ ва ниҳоӣ аст, аз ин рӯ дар пеши он аломати △ истифода мешавад, зеро арзиши мутлақро мустақиман ба даст овардан ё нишон додан мумкин нест. Вақте ки △G кам мешавад, яъне вақте ки он манфӣ аст, ин маънои онро дорад, ки реаксияи кимиёвӣ метавонад худ аз худ рух диҳад ё барои як аксуламали муайяни интизоршаванда мусоид бошад. Инро инчунин барои муайян кардани он, ки оё реаксия дар термодинамика вуҷуд дорад ё баръаксшаванда аст, истифода бурдан мумкин аст. Дараҷа ё суръати коҳишро метавон ҳамчун кинетикаи худи реаксия фаҳмид. H асосан энтальпия аст, ки онро тақрибан ҳамчун энергияи дохилии молекула фаҳмидан мумкин аст. Онро аз маънои сатҳии аломатҳои чинӣ тахмин кардан мумкин аст, зеро оташ нест.

4
S энтропияи системаро ифода мекунад, ки умуман маълум аст ва маънои аслии он хеле равшан аст. Он бо ҳарорати T алоқаманд аст ё бо он ифода меёбад ва маънои асосии он дараҷаи бетартибӣ ё озодии системаи хурди микроскопӣ мебошад. Дар ин лаҳза, дӯсти хурди мушоҳидакор шояд мушоҳида карда бошад, ки ҳарорати T, ки ба муқовимати гармӣ алоқаманд аст ва мо имрӯз дар бораи он сӯҳбат мекунем, ниҳоят пайдо шуд. Бигзор ман танҳо каме дар бораи мафҳуми энтропия сӯҳбат кунам. Энтропияро метавон ҳамчун муқобили кристаллӣ фаҳмид. Ҳар қадар арзиши энтропия баландтар бошад, сохтори молекулавӣ ҳамон қадар бетартиб ва хаотикӣ аст. Ҳар қадар мунтазамии сохтори молекулавӣ баландтар бошад, кристаллияти молекула ҳамон қадар беҳтар аст. Акнун, биёед як мураббаъи хурдро аз ғилдираки резинии полиуретан бурем ва мураббаъи хурдро ҳамчун як системаи пурра баррасӣ кунем. Массаи он собит аст, бо назардошти он ки квадрат аз 100 молекулаи полиуретан иборат аст (дар асл, шумораи онҳо N зиёд аст), зеро масса ва ҳаҷми он асосан бетағйир аст, мо метавонем △G-ро ҳамчун арзиши хеле хурди рақамӣ ё ба сифр наздики беохир тахмин кунем, пас формулаи энергияи озоди Гиббсро ба ST=H табдил додан мумкин аст, ки дар он T ҳарорат ва S энтропия аст. Яъне, муқовимати гармии квадрати хурди полиуретан ба энтальпияи H мутаносиб ва ба энтропияи S мутаносиб аст. Албатта, ин усули тақрибӣ аст ва беҳтар аст, ки △-ро пеш аз он илова кунед (тавассути муқоиса ба даст оварда мешавад).
5
Муайян кардани он душвор нест, ки беҳтар шудани кристаллӣ на танҳо метавонад арзиши энтропияро коҳиш диҳад, балки арзиши энтальпияро низ афзоиш диҳад, яъне молекуларо зиёд кунад ва дар айни замон махраҷро кам кунад (T = H/S), ки барои афзоиши ҳарорати T маълум аст ва он яке аз усулҳои самаранок ва маъмултарин аст, новобаста аз он ки T ҳарорати гузариши шиша ё ҳарорати обшавӣ аст. Он чизе, ки бояд гузариш карда шавад, ин аст, ки мунтазамӣ ва кристаллӣ будани сохтори молекулавии мономер ва мунтазамӣ ва кристаллӣ будани умумии сахтшавии молекулавии баланд пас аз агрегатсия асосан хаттӣ мебошанд, ки онро тақрибан баробар ё ба таври хаттӣ фаҳмидан мумкин аст. Энтальпияи H асосан аз ҷониби энергияи дохилии молекула саҳмгузорӣ мешавад ва энергияи дохилии молекула натиҷаи сохторҳои гуногуни молекулавии энергияи гуногуни потенсиали молекулавӣ мебошад ва энергияи потенсиали молекулавӣ потенсиали кимиёвӣ мебошад, сохтори молекулавӣ мунтазам ва мураттаб аст, ки маънои онро дорад, ки энергияи потенсиали молекулавӣ баландтар аст ва ба вуҷуд овардани падидаҳои кристаллӣ, ба монанди конденсатсияи об ба ях осонтар аст. Ғайр аз ин, мо танҳо 100 молекулаи полиуретанро фарз кардем, қувваҳои таъсири мутақобила байни ин 100 молекула ба муқовимати гармии ин ғалтаки хурд, ба монанди пайвандҳои физикии гидроген, таъсир мерасонанд, гарчанде ки онҳо ба мисли пайвандҳои кимиёвӣ қавӣ нестанд, аммо рақами N калон аст, рафтори возеҳи пайванди гидрогении нисбатан молекулавӣ метавонад дараҷаи бетартибиро коҳиш диҳад ё диапазони ҳаракати ҳар як молекулаи полиуретанро маҳдуд кунад, аз ин рӯ пайванди гидроген барои беҳтар кардани муқовимати гармӣ муфид аст.