1
পলিউরেথেন উপাদান কি উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধী? সাধারণভাবে, পলিউরেথেন উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধী নয়, এমনকি একটি সাধারণ পিপিডিআই সিস্টেমের ক্ষেত্রেও এর সর্বোচ্চ তাপমাত্রার সীমা প্রায় ১৫০° হতে পারে। সাধারণ পলিয়েস্টার বা পলিইথার ধরনের উপাদান ১২০° এর বেশি তাপমাত্রা সহ্য করতে পারে না। তবে, পলিউরেথেন একটি অত্যন্ত পোলার পলিমার, এবং সাধারণ প্লাস্টিকের তুলনায় এটি তাপের বিরুদ্ধে বেশি প্রতিরোধী। তাই, উচ্চ-তাপমাত্রা প্রতিরোধের জন্য তাপমাত্রার পরিসীমা নির্ধারণ করা বা বিভিন্ন ব্যবহারের মধ্যে পার্থক্য করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
2
তাহলে পলিইউরেথেন উপাদানের তাপীয় স্থিতিশীলতা কীভাবে উন্নত করা যায়? এর মূল উত্তর হলো উপাদানটির কেলাসত্ব বৃদ্ধি করা, যেমন পূর্বে উল্লিখিত অত্যন্ত নিয়মিত PPDI আইসোসায়ানেট। পলিমারের কেলাসত্ব বৃদ্ধি করলে কেন এর তাপীয় স্থিতিশীলতা উন্নত হয়? এর উত্তরটি মূলত সকলেরই জানা, অর্থাৎ, গঠনই বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে। আজ আমরা ব্যাখ্যা করার চেষ্টা করব কেন আণবিক গঠনের নিয়মিততার উন্নতি তাপীয় স্থিতিশীলতার উন্নতি ঘটায়, যার মূল ধারণাটি গিবস মুক্ত শক্তির সংজ্ঞা বা সূত্র, অর্থাৎ △G=H-ST থেকে নেওয়া হয়েছে। সমীকরণের বাম দিকে G হলো মুক্ত শক্তি, এবং ডান দিকে H হলো এনথালপি, S হলো এনট্রপি এবং T হলো তাপমাত্রা।
3
গিবস মুক্ত শক্তি হলো তাপগতিবিদ্যার একটি শক্তির ধারণা, এবং এর মান প্রায়শই একটি আপেক্ষিক মান, অর্থাৎ প্রারম্ভিক ও শেষ মানের মধ্যে পার্থক্য। তাই এর সামনে △ প্রতীকটি ব্যবহার করা হয়, কারণ এর পরম মান সরাসরি নির্ণয় বা প্রকাশ করা যায় না। যখন △G হ্রাস পায়, অর্থাৎ যখন এটি ঋণাত্মক হয়, তখন এর অর্থ হলো রাসায়নিক বিক্রিয়াটি স্বতঃস্ফূর্তভাবে ঘটতে পারে অথবা কোনো নির্দিষ্ট প্রত্যাশিত বিক্রিয়ার জন্য অনুকূল হতে পারে। তাপগতিবিদ্যায় বিক্রিয়াটি বিদ্যমান কিনা বা এটি উভমুখী কিনা তা নির্ধারণ করতেও এটি ব্যবহার করা যেতে পারে। হ্রাসের মাত্রা বা হারকে বিক্রিয়াটির গতিবিদ্যা হিসেবে বোঝা যেতে পারে। H মূলত এনথালপি, যাকে মোটামুটিভাবে একটি অণুর অভ্যন্তরীণ শক্তি হিসেবে বোঝা যায়। চীনা অক্ষরগুলোর বাহ্যিক অর্থ থেকে এটি মোটামুটিভাবে অনুমান করা যায়, কারণ আগুন কোনো কিছু নয়।

4
S হলো সিস্টেমের এনট্রপি, যা সাধারণভাবে পরিচিত এবং এর আক্ষরিক অর্থ বেশ স্পষ্ট। এটি তাপমাত্রা T-এর সাথে সম্পর্কিত বা এর মাধ্যমে প্রকাশ করা হয়, এবং এর মূল অর্থ হলো আণুবীক্ষণিক ক্ষুদ্র সিস্টেমের বিশৃঙ্খলা বা স্বাধীনতার মাত্রা। এই পর্যায়ে, আপনার পর্যবেক্ষণশীল বন্ধুটি হয়তো লক্ষ্য করেছেন যে, আজ আমরা যে তাপীয় রোধ নিয়ে আলোচনা করছি, তার সাথে সম্পর্কিত তাপমাত্রা T অবশেষে সামনে এসেছে। আমি এনট্রপি ধারণাটি নিয়ে আরেকটু বিস্তারিত আলোচনা করি। এনট্রপিকে নির্বোধের মতো ক্রিস্টালিনিটির বিপরীত হিসেবে বোঝা যেতে পারে। এনট্রপির মান যত বেশি, আণবিক গঠন তত বেশি বিশৃঙ্খল এবং এলোমেলো। আণবিক গঠনের নিয়মানুবর্তিতা যত বেশি, অণুর ক্রিস্টালিনিটি তত ভালো। এখন, আসুন পলিউরেথেন রাবারের রোল থেকে একটি ছোট বর্গক্ষেত্র কেটে নিই এবং এই ছোট বর্গক্ষেত্রটিকে একটি সম্পূর্ণ সিস্টেম হিসেবে বিবেচনা করি। এর ভর স্থির, এবং ধরে নেওয়া হয় যে বর্গক্ষেত্রটি ১০০টি পলিইউরেথেন অণু দ্বারা গঠিত (বাস্তবে, এর সংখ্যা N), যেহেতু এর ভর এবং আয়তন মূলত অপরিবর্তিত থাকে, আমরা △G-কে একটি খুব ছোট সাংখ্যিক মান বা শূন্যের অসীমভাবে কাছাকাছি একটি মান হিসেবে ধরে নিতে পারি, সেক্ষেত্রে গিবসের মুক্ত শক্তির সূত্রটি ST=H-এ রূপান্তরিত হতে পারে, যেখানে T হলো তাপমাত্রা এবং S হলো এনট্রপি। অর্থাৎ, পলিইউরেথেনের ছোট বর্গক্ষেত্রটির তাপীয় রোধ এনথালপি H-এর সমানুপাতিক এবং এনট্রপি S-এর ব্যস্তানুপাতিক। অবশ্যই, এটি একটি আনুমানিক পদ্ধতি, এবং এর আগে △ যোগ করাই শ্রেয় (যা তুলনার মাধ্যমে পাওয়া যায়)।
5
এটা খুঁজে পাওয়া কঠিন নয় যে, কেলাসত্বের উন্নতি কেবল এনট্রপির মানই কমায় না, বরং এনথালপির মানও বাড়ায়, অর্থাৎ, হর কমানোর সাথে সাথে অণুর মান বৃদ্ধি করে (T = H/S), যা তাপমাত্রা T বৃদ্ধির ক্ষেত্রে সুস্পষ্ট, এবং এটি সবচেয়ে কার্যকর ও প্রচলিত পদ্ধতিগুলোর মধ্যে একটি, T কাচ রূপান্তর তাপমাত্রা হোক বা গলনাঙ্ক তাপমাত্রা হোক। যে বিষয়টি স্পষ্ট করা প্রয়োজন তা হলো, মনোমার আণবিক কাঠামোর নিয়মিততা ও কেলাসত্ব এবং একত্রীকরণের পরে উচ্চ আণবিক কঠিনীভবনের সামগ্রিক নিয়মিততা ও কেলাসত্ব মূলত রৈখিক, যা প্রায় সমতুল্য বা রৈখিকভাবে বোঝা যেতে পারে। এনথালপি H প্রধানত অণুর অভ্যন্তরীণ শক্তি দ্বারা গঠিত, এবং অণুর অভ্যন্তরীণ শক্তি হলো বিভিন্ন আণবিক কাঠামোর বিভিন্ন আণবিক বিভব শক্তির ফলাফল, এবং এই আণবিক বিভব শক্তি হলো রাসায়নিক বিভব। আণবিক কাঠামো যত নিয়মিত ও সুশৃঙ্খল হয়, তার মানে হলো আণবিক বিভব শক্তি তত বেশি হবে এবং কেলাসীকরণের ঘটনা, যেমন জলের বরফে পরিণত হওয়া, তত সহজে ঘটবে। এছাড়াও, আমরা যেহেতু ১০০টি পলিইউরেথেন অণু ধরে নিয়েছি, এই ১০০টি অণুর মধ্যকার পারস্পরিক ক্রিয়া বলও এই ছোট রোলারটির তাপীয় রোধকে প্রভাবিত করবে। যেমন ভৌত হাইড্রোজেন বন্ধন; যদিও এগুলো রাসায়নিক বন্ধনের মতো শক্তিশালী নয়, কিন্তু এর সংখ্যা N যেহেতু বড়, তাই তুলনামূলকভাবে বেশি আণবিক হাইড্রোজেন বন্ধনের সুস্পষ্ট আচরণ বিশৃঙ্খলার মাত্রা কমাতে বা প্রতিটি পলিইউরেথেন অণুর চলাচলের পরিসর সীমিত করতে পারে। সুতরাং, তাপীয় রোধ উন্নত করার জন্য হাইড্রোজেন বন্ধন উপকারী।