โพลียูรีเทนเรซินสูตรน้ำที่มีส่วนประกอบหลักเป็นโพลีเอสเตอร์และโพลีเอเทอร์: การเปรียบเทียบประสิทธิภาพการทนความร้อน

จากมุมมองทางเคมีโพลียูรีเทนเรซินในน้ำเป็นของเหลวที่มีความหนืด a โดยพื้นฐานแล้วประกอบด้วยอนุภาคเจลที่กระจายตัวสม่ำเสมอในน้ำ ในระหว่างการเติบโตของสายโซ่ ความหนืดของอิมัลชันโดยทั่วไปจะรักษาสภาวะสมดุล และการแปรผันส่วนใหญ่มาจากการเพิ่มขึ้นของน้ำหนักโมเลกุลของอนุภาคเอง ในการใช้งานจริง เมื่ออุณหภูมิในการก่อตัวของฟิล์มเกินจุดหลอมเหลวของอนุภาคโพลีเมอร์ ชั้นฟิล์มต่อเนื่องที่มีการกระจายสม่ำเสมอจะเกิดขึ้นระหว่างอนุภาค ในกรณีที่อุณหภูมิต่ำกว่า สารเคลือบแบบแห้งจะแสดงสถานะการยึดเกาะแบบอนุภาคต่ออนุภาคไม่ต่อเนื่อง

เมื่อพูดถึงความต้านทานความร้อนของโพลีเมอร์ จะต้องกล่าวถึงตัวบ่งชี้อุณหภูมิที่สำคัญสองประการ: อุณหภูมิอ่อนตัวและอุณหภูมิการสลายตัวเนื่องจากความร้อน อุณหภูมิอ่อนตัวตามชื่อ หมายถึงอุณหภูมิวิกฤตที่โพลีเมอร์เปลี่ยนจากสถานะยืดหยุ่นไปเป็นสถานะการไหลแบบหนืด กล่าวคือ จุดต่ำสุดที่สายโซ่โพลีเมอร์เริ่มเลื่อน การเสียรูปที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมินี้ไม่สามารถย้อนกลับได้ อุณหภูมินี้ไม่เพียงแต่กำหนดช่วงของการประมวลผลผ่านการขึ้นรูปสำหรับโพลีเมอร์ แต่ยังกำหนดขีดจำกัดอุณหภูมิสำหรับการใช้ผลิตภัณฑ์โพลีเมอร์อีกด้วย อุณหภูมิการสลายตัวด้วยความร้อนคืออุณหภูมิต่ำสุดที่พันธะเคมีในโพลีเมอร์แตกตัวระหว่างการให้ความร้อน และอุณหภูมิในการทำงานในระยะยาวของผลิตภัณฑ์โพลีเมอร์ควรต่ำกว่าอุณหภูมินี้ เป็นที่น่าสังเกตว่าความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิการสลายตัวเนื่องจากความร้อนและอุณหภูมิการทำให้อ่อนลงนั้นไม่คงที่และอาจสูงหรือต่ำกว่าอุณหภูมิการทำให้อ่อนลงได้ สำหรับโพลียูรีเทนในน้ำ อุณหภูมิของการสลายตัวด้วยความร้อนมักจะต่ำกว่าอุณหภูมิที่ทำให้อ่อนลง และกระบวนการสลายตัวด้วยความร้อนมักจะเกี่ยวพันกับกระบวนการย่อยสลายอื่นๆ เช่น ออกซิเดชันและไฮโดรไลซิส ซึ่งส่งเสริมซึ่งกันและกัน

อุณหภูมิการสลายตัวเนื่องจากความร้อนของโพลียูรีเทนอิมัลชันในน้ำได้รับอิทธิพลอย่างมากจากการต้านทานความร้อนของกลุ่มฟังก์ชันต่างๆ ในโครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิการสลายตัวเนื่องจากความร้อนของไดเมอร์ยูเรียและยูรีเทน เมทาคริเลตจะต่ำกว่าอุณหภูมิของยูรีเทนและยูเรียอย่างมาก ตามบันทึกทางวรรณกรรม อุณหภูมิการสลายตัวด้วยความร้อนของไดเมอร์ยูเรียคือ 120°C ในขณะที่อุณหภูมิการสลายตัวของยูรีเทน เมทาคริเลตอยู่ที่เพียง 106°C อุณหภูมิการสลายตัวเนื่องจากความร้อนของยูรีเทนมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับโครงสร้างของสารประกอบต้นกำเนิด โดยโดยทั่วไปอะลิฟาติกไดไอโซไซยาเนตจะมีความต้านทานความร้อนได้ดีกว่าอะโรมาติกไดไอโซไซยาเนต และแอลกอฮอล์อะลิฟาติกมีความต้านทานความร้อนได้ดีกว่าแอลกอฮอล์อะโรมาติก (เช่น ฟีนอล) ในอะโรมาติกไดไอโซไซยาเนต ลำดับความต้านทานความร้อนมักจะเป็น PPDI > NDI > MDI > TDI

นอกจากนี้ ยังมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในอุณหภูมิการสลายตัวเนื่องจากความร้อนของยูรีเทน-อะคริเลตที่ได้จากปฏิกิริยาของโครงสร้างต่างๆ ของแฟตตี้แอลกอฮอล์ที่มีไอโซไซยาเนตชนิดเดียวกัน แอลกอฮอล์ปฐมภูมิมีอุณหภูมิการสลายตัวเนื่องจากความร้อนสูงสุด ในขณะที่แอลกอฮอล์ในระดับตติยภูมิมีอุณหภูมิต่ำที่สุด และบางชนิดอาจเริ่มสลายตัวที่อุณหภูมิ 50°C ด้วยซ้ำ สาเหตุหลักมาจากพันธะที่อยู่ใกล้อะตอมคาร์บอนตติยภูมิและอะตอมคาร์บอนควอเทอร์นารีมีความเปราะบางและมีแนวโน้มที่จะแตกหักมากกว่า โครงสร้างของส่วนที่อ่อนนุ่มยังส่งผลต่ออุณหภูมิการสลายตัวเนื่องจากความร้อนอีกด้วย เนื่องจากเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีของกลุ่มคาร์บอนิลและความไวของไฮโดรเจนบนอะตอม α-คาร์บอนของกลุ่มอีเทอร์ต่อการเกิดออกซิเดชัน วัสดุที่ทำจากโพลีเอสเตอร์มักจะมีความต้านทานต่อการเสื่อมสภาพของอากาศด้วยความร้อนได้ดีกว่าวัสดุที่ทำจากโพลีเอเทอร์ นอกจากนี้ การมีพันธะคู่ในส่วนอ่อนจะลดความต้านทานความร้อนของอีลาสโตเมอร์ ในขณะที่การนำวงแหวนไอโซไซยานูเรตและองค์ประกอบอนินทรีย์สามารถปรับปรุงความต้านทานความร้อนของอีลาสโตเมอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยทั่วไปโพลีออลโพลีเอสเตอร์มีประสิทธิภาพการย่อยสลายด้วยความร้อนได้ดีกว่าโพลีออลโพลีออลเนื่องจากมีแรงระหว่างโมเลกุลที่ใหญ่กว่าระหว่างโมเลกุล ความเสถียรทางความร้อนของโพลีเมอร์ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญโดยการมีพันธะซิลิคอน-ออกซิเจน เนื่องจากมีคุณลักษณะพลังงานพันธะสูง วัสดุอนินทรีย์มักใช้เพื่อเพิ่มความต้านทานความร้อนของโพลีเมอร์ เนื่องจากมีความเสถียรทางความร้อนและความแข็งแรงเชิงกลที่ดีเยี่ยม