1
பாலியூரிதேன் பொருட்கள் அதிக வெப்பநிலையைத் தாங்குமா? பொதுவாக, பாலியூரிதேன் அதிக வெப்பநிலையைத் தாங்காது. ஒரு சாதாரண PPDI அமைப்பைக் கொண்டிருந்தாலும், அதன் அதிகபட்ச வெப்பநிலை வரம்பு சுமார் 150° மட்டுமே. சாதாரண பாலியெஸ்டர் அல்லது பாலிஈதர் வகைகள் 120°க்கு மேற்பட்ட வெப்பநிலையைத் தாங்க முடியாமல் போகலாம். இருப்பினும், பாலியூரிதேன் ஒரு அதிக முனைவுள்ள பாலிமர் ஆகும், மேலும் பொதுவான பிளாஸ்டிக்குகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​இது வெப்பத்தை அதிகம் எதிர்க்கும் திறன் கொண்டது. எனவே, அதிக வெப்பநிலை எதிர்ப்பிற்கான வெப்பநிலை வரம்பை வரையறுப்பதும் அல்லது வெவ்வேறு பயன்பாடுகளை வேறுபடுத்துவதும் மிகவும் முக்கியமானதாகும்.
2
அப்படியானால், பாலியூரிதேன் பொருட்களின் வெப்ப நிலைத்தன்மையை எவ்வாறு மேம்படுத்தலாம்? இதற்கான அடிப்படை பதில், பொருளின் படிகத்தன்மையை அதிகரிப்பதாகும். இதற்கு உதாரணமாக, முன்னரே குறிப்பிடப்பட்ட மிகவும் சீரான PPDI ஐசோசயனேட்டைக் குறிப்பிடலாம். பாலிமரின் படிகத்தன்மையை அதிகரிப்பது அதன் வெப்ப நிலைத்தன்மையை ஏன் மேம்படுத்துகிறது? இதற்கான பதில் அடிப்படையில் அனைவருக்கும் தெரிந்ததே, அதாவது, அதன் கட்டமைப்பே பண்புகளைத் தீர்மானிக்கிறது. இன்று, மூலக்கூறு கட்டமைப்பின் சீரான தன்மையை மேம்படுத்துவது ஏன் வெப்ப நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது என்பதை விளக்க முயற்சிக்க விரும்புகிறோம். இதன் அடிப்படைக் கருத்து, கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றலின் வரையறை அல்லது சூத்திரத்திலிருந்து வருகிறது, அதாவது △G=H-ST. G-யின் இடது பக்கம் கட்டற்ற ஆற்றலையும், சமன்பாட்டின் வலது பக்கத்தில் H என்பது என்டால்பி, S என்பது என்ட்ரோபி மற்றும் T என்பது வெப்பநிலையையும் குறிக்கிறது.
3
கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றல் என்பது வெப்ப இயக்கவியலில் உள்ள ஒரு ஆற்றல் கருத்துருவாகும். இதன் அளவு பெரும்பாலும் ஒரு சார்பு மதிப்பாகும், அதாவது தொடக்க மற்றும் இறுதி மதிப்புகளுக்கு இடையிலான வேறுபாடு. இதன் தனிமதிப்பை நேரடியாகப் பெறவோ அல்லது குறிப்பிடவோ முடியாததால், இதற்கு முன்னால் △ என்ற குறியீடு பயன்படுத்தப்படுகிறது. △G குறையும்போது, ​​அதாவது அது எதிர்மறையாக இருக்கும்போது, ​​வேதிவினை தன்னிச்சையாக நிகழக்கூடும் அல்லது ஒரு குறிப்பிட்ட எதிர்பார்க்கப்பட்ட வினைக்கு சாதகமாக இருக்கும் என்று பொருள். வெப்ப இயக்கவியலில் ஒரு வினை உள்ளதா அல்லது அது மீள்வினையா என்பதைத் தீர்மானிக்கவும் இதைப் பயன்படுத்தலாம். ஒடுக்கத்தின் அளவு அல்லது வீதத்தை, வினையின் இயக்கவியலாகவே புரிந்துகொள்ளலாம். H என்பது அடிப்படையில் என்டால்பி ஆகும், இதை ஒரு மூலக்கூறின் அக ஆற்றலாகத் தோராயமாகப் புரிந்துகொள்ளலாம். சீன எழுத்துக்களின் மேலோட்டமான பொருளைக் கொண்டு இதைத் தோராயமாகக் கணிக்கலாம், ஏனெனில் நெருப்பு என்பது...

4
S என்பது அமைப்பின் என்ட்ரோபியைக் குறிக்கிறது, இது பொதுவாக அறியப்பட்டதும் அதன் நேரடிப் பொருளும் மிகவும் தெளிவானதுமாகும். இது வெப்பநிலை T உடன் தொடர்புடையது அல்லது அதன் அடிப்படையில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் அதன் அடிப்படைப் பொருள், நுண்ணிய சிறிய அமைப்பின் ஒழுங்கின்மை அல்லது சுதந்திரத்தின் அளவாகும். இந்த கட்டத்தில், கூர்ந்து கவனிக்கும் அந்தச் சிறிய நண்பர், இன்று நாம் விவாதிக்கும் வெப்பத் தடை தொடர்பான வெப்பநிலை T இறுதியாகத் தோன்றியதைக் கவனித்திருக்கலாம். என்ட்ரோபி என்ற கருத்தைப் பற்றி நான் சற்று விரிவாகப் பேசுகிறேன். என்ட்ரோபியை, படிகத்தன்மைக்கு நேர்மாறானது என்று முட்டாள்தனமாகப் புரிந்து கொள்ளலாம். என்ட்ரோபி மதிப்பு எவ்வளவு அதிகமாக இருக்கிறதோ, அவ்வளவு அதிகமாக மூலக்கூறு அமைப்பு ஒழுங்கற்றதாகவும் குழப்பமானதாகவும் இருக்கும். மூலக்கூறு அமைப்பின் ஒழுங்குமுறை எவ்வளவு அதிகமாக இருக்கிறதோ, அவ்வளவு சிறப்பாக மூலக்கூறின் படிகத்தன்மை இருக்கும். இப்போது, ​​பாலியூரிதேன் ரப்பர் சுருளிலிருந்து ஒரு சிறிய சதுரத்தை வெட்டி எடுத்து, அந்தச் சிறிய சதுரத்தை ஒரு முழுமையான அமைப்பாகக் கருதுவோம். அதன் நிறை நிலையானது; அந்தச் சதுரம் 100 பாலியூரிதேன் மூலக்கூறுகளால் ஆனது என்று வைத்துக்கொண்டால் (உண்மையில், N எண்ணிக்கையிலான மூலக்கூறுகள் உள்ளன), அதன் நிறையும் கன அளவும் அடிப்படையில் மாறாமல் இருப்பதால், நாம் △G-ஐ மிகச் சிறிய எண் மதிப்பாகவோ அல்லது பூஜ்ஜியத்திற்கு முடிவிலிக்கு மிக நெருக்கமானதாகவோ தோராயப்படுத்தலாம். பின்னர், கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றல் சூத்திரத்தை ST=H என மாற்றலாம், இதில் T என்பது வெப்பநிலை, மற்றும் S என்பது என்ட்ரோபி. அதாவது, பாலியூரிதேன் சிறிய சதுரத்தின் வெப்பத் தடை, என்தால்பி H-க்கு நேர் விகிதத்திலும், என்ட்ரோபி S-க்கு எதிர் விகிதத்திலும் உள்ளது. நிச்சயமாக, இது ஒரு தோராயமான முறையாகும், மேலும் (ஒப்பீட்டின் மூலம் பெறப்பட்ட) △-ஐ இதற்கு முன் சேர்ப்பது சிறந்தது.
5
படிகத்தன்மையின் மேம்பாடு, என்ட்ரோபி மதிப்பைக் குறைப்பது மட்டுமல்லாமல் என்தால்பி மதிப்பையும் அதிகரிக்கும் என்பதைக் கண்டறிவது கடினமல்ல. அதாவது, பகுதியைக் குறைக்கும்போது மூலக்கூறை அதிகரிப்பது (T = H/S). இது வெப்பநிலை T-யின் அதிகரிப்புக்கு வெளிப்படையானது, மேலும் T என்பது கண்ணாடி நிலைமாற்ற வெப்பநிலையாக இருந்தாலும் சரி அல்லது உருகு வெப்பநிலையாக இருந்தாலும் சரி, இது மிகவும் பயனுள்ள மற்றும் பொதுவான முறைகளில் ஒன்றாகும். மாற்றப்பட வேண்டியது என்னவென்றால், ஒற்றை மூலக்கூறு அமைப்பின் ஒழுங்கு மற்றும் படிகத்தன்மையும், திரட்சிக்குப் பிறகு ஏற்படும் உயர் மூலக்கூறு திடப்படுத்தலின் ஒட்டுமொத்த ஒழுங்கு மற்றும் படிகத்தன்மையும் அடிப்படையில் நேரியல் தன்மையுடையதாக இருக்க வேண்டும். இதை தோராயமாக சமமானதாகவோ அல்லது நேரியல் வழியில் புரிந்துகொள்ளவோ ​​முடியும். என்தால்பி H முக்கியமாக மூலக்கூறின் அக ஆற்றலால் பங்களிக்கப்படுகிறது. மூலக்கூறின் அக ஆற்றல் என்பது வெவ்வேறு மூலக்கூறு நிலை ஆற்றல்களைக் கொண்ட வெவ்வேறு மூலக்கூறு அமைப்புகளின் விளைவாகும். மூலக்கூறு நிலை ஆற்றல் என்பது வேதியியல் ஆற்றலாகும். மூலக்கூறு அமைப்பு ஒழுங்காகவும் வரிசையாகவும் இருந்தால், மூலக்கூறு நிலை ஆற்றல் அதிகமாக இருக்கும், மேலும் நீர் பனிக்கட்டியாக உறைவது போன்ற படிகமயமாக்கல் நிகழ்வுகளை உருவாக்குவது எளிதாக இருக்கும். மேலும், நாம் 100 பாலியூரிதேன் மூலக்கூறுகளைக் கருத்தில் கொண்டோம்; இந்த 100 மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான இடைவினை விசைகளும் இந்தச் சிறிய உருளையின் வெப்பத் தடுப்பாற்றலைப் பாதிக்கும். எடுத்துக்காட்டாக, இயற்பியல் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள், வேதியியல் பிணைப்புகளைப் போல வலிமையானவை அல்ல என்றாலும், அவற்றின் எண்ணிக்கை (N) அதிகமாக இருப்பதால், ஒப்பீட்டளவில் அதிக மூலக்கூறுகளைக் கொண்ட ஹைட்ரஜன் பிணைப்பின் தெளிவான பண்பானது, ஒவ்வொரு பாலியூரிதேன் மூலக்கூறின் ஒழுங்கின்மை அளவைக் குறைக்கவோ அல்லது அதன் இயக்க வரம்பைக் கட்டுப்படுத்தவோ முடியும். எனவே, வெப்பத் தடுப்பாற்றலை மேம்படுத்துவதற்கு ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு நன்மை பயக்கிறது.