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Os materiais de poliuretano são resistentes a altas temperaturas? Em geral, o poliuretano não é resistente a altas temperaturas, mesmo com um sistema PPDI comum, seu limite máximo de temperatura é de aproximadamente 150 °C. Poliésteres ou poliéteres comuns podem não suportar temperaturas acima de 120 °C. No entanto, o poliuretano é um polímero altamente polar e, comparado a plásticos comuns, é mais resistente ao calor. Portanto, definir a faixa de temperatura para resistência a altas temperaturas ou diferenciar os diferentes usos é crucial.
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Então, como a estabilidade térmica dos materiais de poliuretano pode ser melhorada? A resposta básica é aumentar a cristalinidade do material, como o isocianato PPDI altamente regular mencionado anteriormente. Por que o aumento da cristalinidade do polímero melhora sua estabilidade térmica? A resposta é basicamente conhecida por todos: a estrutura determina as propriedades. Hoje, gostaríamos de tentar explicar por que a melhoria da regularidade da estrutura molecular resulta em uma melhoria na estabilidade térmica. A ideia básica vem da definição ou fórmula da energia livre de Gibbs, ou seja, ΔG = H - ST. O lado esquerdo de G representa a energia livre, e o lado direito da equação representa H a entalpia, S a entropia e T a temperatura.
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A energia livre de Gibbs é um conceito energético da termodinâmica, e seu valor é frequentemente relativo, ou seja, a diferença entre os valores inicial e final. Por isso, o símbolo △ é usado antes dela, já que o valor absoluto não pode ser obtido ou representado diretamente. Quando △G diminui, ou seja, quando é negativo, significa que a reação química pode ocorrer espontaneamente ou ser favorável a uma determinada reação esperada. Isso também pode ser usado para determinar se a reação existe ou é reversível em termodinâmica. O grau ou a taxa de redução pode ser entendido como a cinética da própria reação. H é basicamente entalpia, que pode ser entendida aproximadamente como a energia interna de uma molécula. Pode-se inferir isso a partir do significado literal dos caracteres chineses, já que fogo não é...

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S representa a entropia do sistema, que é geralmente conhecida e cujo significado literal é bastante claro. Ela está relacionada ou expressa em termos de temperatura T, e seu significado básico é o grau de desordem ou liberdade do pequeno sistema microscópico. Neste ponto, o observador atento pode ter notado que a temperatura T relacionada à resistência térmica que estamos discutindo hoje finalmente apareceu. Permita-me divagar um pouco sobre o conceito de entropia. A entropia pode ser entendida, de forma simplista, como o oposto da cristalinidade. Quanto maior o valor da entropia, mais desordenada e caótica é a estrutura molecular. Quanto maior a regularidade da estrutura molecular, melhor a cristalinidade da molécula. Agora, vamos cortar um pequeno quadrado do rolo de borracha de poliuretano e considerar esse pequeno quadrado como um sistema completo. Considerando que sua massa é fixa e assumindo que o quadrado é composto por 100 moléculas de poliuretano (na realidade, existem N moléculas), e como sua massa e volume permanecem praticamente inalterados, podemos aproximar △G por um valor numérico muito pequeno ou infinitamente próximo de zero. Assim, a fórmula da energia livre de Gibbs pode ser transformada em ST=H, onde T é a temperatura e S é a entropia. Ou seja, a resistência térmica do pequeno quadrado de poliuretano é proporcional à entalpia H e inversamente proporcional à entropia S. Obviamente, este é um método aproximado, e o ideal seria adicionar △ antes da fórmula (obtido por comparação).
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Não é difícil constatar que a melhoria da cristalinidade pode não apenas reduzir o valor da entropia, mas também aumentar o valor da entalpia, ou seja, aumentar a massa molecular enquanto reduz o denominador (T = H/S), o que é evidente com o aumento da temperatura T, sendo um dos métodos mais eficazes e comuns, independentemente de T ser a temperatura de transição vítrea ou a temperatura de fusão. O que precisa ser compreendido é que a regularidade e a cristalinidade da estrutura molecular do monômero e a regularidade e a cristalinidade globais da solidificação de alta massa molecular após a agregação são basicamente lineares, podendo ser aproximadamente equivalentes ou compreendidas de forma linear. A entalpia H é principalmente influenciada pela energia interna da molécula, e a energia interna da molécula resulta de diferentes energias potenciais moleculares em diferentes estruturas moleculares. A energia potencial molecular é o potencial químico; quanto maior a estrutura molecular, maior a energia potencial molecular, e mais fácil é a ocorrência de fenômenos de cristalização, como a condensação da água em gelo. Além disso, considerando apenas 100 moléculas de poliuretano, as forças de interação entre essas 100 moléculas também afetarão a resistência térmica desse pequeno rolo, como as ligações de hidrogênio físicas. Embora não sejam tão fortes quanto as ligações químicas, se o número N for grande, o comportamento evidente de um número relativamente maior de ligações de hidrogênio moleculares pode reduzir o grau de desordem ou restringir a amplitude de movimento de cada molécula de poliuretano, portanto, a ligação de hidrogênio é benéfica para melhorar a resistência térmica.