۱
آیا مواد پلی اورتان در برابر دماهای بالا مقاوم هستند؟ به طور کلی، پلی اورتان در برابر دماهای بالا مقاوم نیست، حتی با یک سیستم PPDI معمولی، حداکثر دمای مجاز آن فقط می‌تواند حدود ۱۵۰ درجه باشد. انواع پلی استر یا پلی اتر معمولی ممکن است قادر به تحمل دماهای بالاتر از ۱۲۰ درجه نباشند. با این حال، پلی اورتان یک پلیمر بسیار قطبی است و در مقایسه با پلاستیک‌های عمومی، در برابر گرما مقاوم‌تر است. بنابراین، تعریف محدوده دما برای مقاومت در برابر دمای بالا یا تمایز بین کاربردهای مختلف بسیار مهم است.
2
بنابراین چگونه می‌توان پایداری حرارتی مواد پلی‌یورتان را بهبود بخشید؟ پاسخ اساسی، افزایش بلورینگی ماده است، مانند ایزوسیانات PPDI بسیار منظم که قبلاً ذکر شد. چرا افزایش بلورینگی پلیمر، پایداری حرارتی آن را بهبود می‌بخشد؟ پاسخ اساساً برای همه شناخته شده است، یعنی ساختار، خواص را تعیین می‌کند. امروز، می‌خواهیم سعی کنیم توضیح دهیم که چرا بهبود نظم ساختار مولکولی، بهبود پایداری حرارتی را به همراه دارد، ایده اصلی از تعریف یا فرمول انرژی آزاد گیبس، یعنی △G=H-ST گرفته شده است. سمت چپ G نشان دهنده انرژی آزاد است و سمت راست معادله H آنتالپی، S آنتروپی و T دما است.
3
انرژی آزاد گیبس یک مفهوم انرژی در ترمودینامیک است و اندازه آن اغلب یک مقدار نسبی است، یعنی تفاوت بین مقادیر شروع و پایان، بنابراین از نماد △ در مقابل آن استفاده می‌شود، زیرا مقدار مطلق را نمی‌توان مستقیماً به دست آورد یا نمایش داد. وقتی △G کاهش می‌یابد، یعنی وقتی منفی است، به این معنی است که واکنش شیمیایی می‌تواند به طور خود به خود رخ دهد یا برای یک واکنش مورد انتظار خاص مطلوب باشد. این همچنین می‌تواند برای تعیین اینکه آیا واکنش وجود دارد یا برگشت‌پذیر است در ترمودینامیک استفاده شود. درجه یا نرخ کاهش را می‌توان به عنوان سینتیک خود واکنش درک کرد. H اساساً آنتالپی است که تقریباً می‌توان آن را به عنوان انرژی داخلی یک مولکول درک کرد. می‌توان آن را تقریباً از معنای سطحی حروف چینی حدس زد، زیرا آتش نیست.

4
S نشان دهنده آنتروپی سیستم است که عموماً شناخته شده است و معنای تحت اللفظی آن کاملاً واضح است. این مربوط به دمای T است یا بر حسب آن بیان می‌شود و معنای اساسی آن درجه بی‌نظمی یا آزادی سیستم کوچک میکروسکوپی است. در این مرحله، دوست کوچک تیزبین ممکن است متوجه شده باشد که دمای T مربوط به مقاومت حرارتی که امروز در مورد آن بحث می‌کنیم، بالاخره ظاهر شد. اجازه دهید کمی در مورد مفهوم آنتروپی صحبت کنم. آنتروپی را می‌توان به طور احمقانه‌ای به عنوان نقطه مقابل بلورینگی درک کرد. هرچه مقدار آنتروپی بالاتر باشد، ساختار مولکولی بی‌نظم‌تر و آشفته‌تر است. هرچه نظم ساختار مولکولی بیشتر باشد، بلورینگی مولکول بهتر است. حال، بیایید یک مربع کوچک از رول لاستیک پلی اورتان برش دهیم و مربع کوچک را به عنوان یک سیستم کامل در نظر بگیریم. جرم آن ثابت است، با فرض اینکه مربع از ۱۰۰ مولکول پلی اورتان تشکیل شده است (در واقعیت، N مولکول وجود دارد)، از آنجایی که جرم و حجم آن اساساً بدون تغییر هستند، می‌توانیم △G را به صورت یک مقدار عددی بسیار کوچک یا بی‌نهایت نزدیک به صفر تقریب بزنیم، سپس فرمول انرژی آزاد گیبس را می‌توان به ST=H تبدیل کرد، که در آن T دما و S آنتروپی است. یعنی مقاومت حرارتی مربع کوچک پلی اورتان متناسب با آنتالپی H و با آنتروپی S نسبت معکوس دارد. البته، این یک روش تقریبی است و بهتر است △ را قبل از آن اضافه کنیم (که از طریق مقایسه به دست آمده است).
5
به راحتی می‌توان دریافت که بهبود بلورینگی نه تنها می‌تواند مقدار آنتروپی را کاهش دهد، بلکه مقدار آنتالپی را نیز افزایش می‌دهد، یعنی افزایش مولکول در حالی که مخرج کسر (T = H/S) کاهش می‌یابد، که برای افزایش دما T بدیهی است و یکی از مؤثرترین و رایج‌ترین روش‌ها است، صرف نظر از اینکه T دمای انتقال شیشه‌ای باشد یا دمای ذوب. آنچه باید تغییر کند این است که نظم و بلورینگی ساختار مولکولی مونومر و نظم و بلورینگی کلی انجماد مولکولی بالا پس از تجمع اساساً خطی هستند که می‌توان تقریباً معادل یا به صورت خطی درک کرد. آنتالپی H عمدتاً توسط انرژی داخلی مولکول ایجاد می‌شود و انرژی داخلی مولکول نتیجه ساختارهای مولکولی مختلف با انرژی پتانسیل مولکولی متفاوت است و انرژی پتانسیل مولکولی پتانسیل شیمیایی است، ساختار مولکولی منظم و مرتب است، به این معنی که انرژی پتانسیل مولکولی بالاتر است و تولید پدیده‌های بلورینگی مانند چگالش آب به یخ آسان‌تر است. علاوه بر این، ما فقط ۱۰۰ مولکول پلی اورتان را فرض کردیم، نیروهای برهمکنش بین این ۱۰۰ مولکول نیز بر مقاومت حرارتی این غلتک کوچک تأثیر می‌گذارند، مانند پیوندهای هیدروژنی فیزیکی، اگرچه به اندازه پیوندهای شیمیایی قوی نیستند، اما عدد N بزرگ است، رفتار آشکار پیوند هیدروژنی نسبتاً مولکولی می‌تواند درجه بی‌نظمی را کاهش دهد یا دامنه حرکت هر مولکول پلی اورتان را محدود کند، بنابراین پیوند هیدروژنی برای بهبود مقاومت حرارتی مفید است.