1
کیا پولیوریتھین مواد اعلی درجہ حرارت کے خلاف مزاحم ہیں؟ عام طور پر، پولیوریتھین اعلی درجہ حرارت کے خلاف مزاحم نہیں ہے، یہاں تک کہ ایک باقاعدہ پی پی ڈی آئی سسٹم کے ساتھ، اس کی زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت کی حد صرف 150° کے لگ بھگ ہو سکتی ہے۔ عام پالئیےسٹر یا پولیتھر کی قسمیں 120° سے زیادہ درجہ حرارت کو برداشت نہیں کر سکتیں۔ تاہم، پولیوریتھین ایک انتہائی قطبی پولیمر ہے، اور عام پلاسٹک کے مقابلے میں، یہ گرمی کے خلاف زیادہ مزاحم ہے۔ لہذا، اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت کے لیے درجہ حرارت کی حد کی وضاحت کرنا یا مختلف استعمال میں فرق کرنا بہت اہم ہے۔
2
تو پولیوریتھین مواد کی تھرمل استحکام کو کیسے بہتر بنایا جا سکتا ہے؟ بنیادی جواب مواد کی کرسٹلنیٹی کو بڑھانا ہے، جیسا کہ انتہائی باقاعدہ PPDI isocyanate جس کا پہلے ذکر کیا گیا ہے۔ پولیمر کی کرسٹلنیٹی میں اضافہ اس کے تھرمل استحکام کو کیوں بہتر بناتا ہے؟ اس کا جواب بنیادی طور پر سب کو معلوم ہے، یعنی ساخت خواص کا تعین کرتی ہے۔ آج، ہم یہ بتانے کی کوشش کرنا چاہیں گے کہ مالیکیولر سٹرکچر ریگولرٹی میں بہتری کیوں تھرمل استحکام میں بہتری لاتی ہے، بنیادی خیال گِبز فری انرجی کی تعریف یا فارمولے سے ہے، یعنی △G=H-ST۔ G کا بایاں حصہ آزاد توانائی کی نمائندگی کرتا ہے، اور مساوات H کا دائیں طرف اینتھالپی ہے، S اینٹروپی ہے، اور T درجہ حرارت ہے۔
3
گِبز فری انرجی تھرموڈینامکس میں ایک توانائی کا تصور ہے، اور اس کا سائز اکثر رشتہ دار قدر ہوتا ہے، یعنی ابتدائی اور اختتامی قدروں کے درمیان فرق، اس لیے اس کے آگے علامت △ استعمال کی جاتی ہے، کیونکہ مطلق قدر کو براہ راست حاصل یا نمائندگی نہیں کیا جا سکتا۔ جب △G کم ہوتا ہے، یعنی جب یہ منفی ہوتا ہے، تو اس کا مطلب ہے کہ کیمیائی رد عمل بے ساختہ ہو سکتا ہے یا کسی خاص متوقع ردعمل کے لیے سازگار ہو سکتا ہے۔ اس کا استعمال اس بات کا تعین کرنے کے لیے بھی کیا جا سکتا ہے کہ رد عمل موجود ہے یا تھرموڈینامکس میں الٹنے والا ہے۔ کمی کی ڈگری یا شرح کو خود ردعمل کے حرکیات کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے۔ H بنیادی طور پر enthalpy ہے، جسے تقریباً ایک مالیکیول کی اندرونی توانائی کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے۔ اس کا اندازہ چینی حروف کے سطحی معنی سے لگایا جا سکتا ہے، جیسا کہ آگ نہیں ہے۔

4
S نظام کی اینٹروپی کی نمائندگی کرتا ہے، جو عام طور پر جانا جاتا ہے اور لغوی معنی بالکل واضح ہے۔ یہ درجہ حرارت T سے متعلق ہے یا اس کا اظہار کیا گیا ہے، اور اس کا بنیادی معنی خوردبینی چھوٹے نظام کی خرابی یا آزادی کی ڈگری ہے۔ اس مقام پر، مشاہدہ کرنے والے چھوٹے دوست نے محسوس کیا ہو گا کہ آج ہم جس تھرمل مزاحمت پر بات کر رہے ہیں اس سے متعلق درجہ حرارت T آخر کار ظاہر ہو گیا ہے۔ مجھے صرف اینٹروپی تصور کے بارے میں تھوڑا سا چکر لگانے دو۔ اینٹروپی کو احمقانہ طور پر کرسٹلینٹی کے برعکس سمجھا جا سکتا ہے۔ اینٹروپی ویلیو جتنی زیادہ ہوگی، مالیکیولر ڈھانچہ اتنا ہی بے ترتیب اور افراتفری کا شکار ہوگا۔ سالماتی ڈھانچے کی باقاعدگی جتنی زیادہ ہوگی، مالیکیول کی کرسٹلنیٹی اتنی ہی بہتر ہوگی۔ اب، آئیے پولیوریتھین ربڑ کے رول سے ایک چھوٹا مربع کاٹتے ہیں اور چھوٹے مربع کو ایک مکمل نظام کے طور پر دیکھتے ہیں۔ اس کا کمیت مقرر ہے، یہ فرض کرتے ہوئے کہ مربع 100 پولی یوریتھین مالیکیولز سے بنا ہے (حقیقت میں، N بہت سے ہیں)، کیونکہ اس کی کمیت اور حجم بنیادی طور پر کوئی تبدیلی نہیں ہے، ہم △G کو ایک بہت چھوٹی عددی قدر کے طور پر یا صفر کے لامحدود قریب کے طور پر تخمینہ لگا سکتے ہیں، پھر Gibbs مفت توانائی کے فارمولے کو T = S میں تبدیل کیا جا سکتا ہے اور درجہ حرارت کو SH میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ یعنی، پولی یوریتھین چھوٹے مربع کی حرارتی مزاحمت اینتھالپی H کے متناسب اور اینٹروپی S کے الٹا متناسب ہے۔ یقیناً، یہ ایک تخمینی طریقہ ہے، اور اس سے پہلے △ شامل کرنا بہتر ہے (موازنہ کے ذریعے حاصل کیا گیا)۔
5
یہ معلوم کرنا مشکل نہیں ہے کہ کرسٹل کی بہتری نہ صرف اینٹروپی ویلیو کو کم کر سکتی ہے بلکہ اینتھالپی ویلیو کو بھی بڑھا سکتی ہے، یعنی ڈینومینیٹر (T = H/S) کو کم کرتے ہوئے مالیکیول کو بڑھانا، جو کہ درجہ حرارت T کے بڑھنے کے لیے واضح ہے، اور یہ سب سے زیادہ موثر اور عام طریقوں میں سے ایک ہے، قطع نظر اس کے کہ T شیشے کی منتقلی کا درجہ حرارت ہے یا درجہ حرارت۔ جس چیز کو منتقل کرنے کی ضرورت ہے وہ یہ ہے کہ مونومر مالیکیولر ڈھانچے کی باقاعدگی اور کرسٹلنیٹی اور جمع ہونے کے بعد اعلی سالماتی استحکام کی مجموعی باقاعدگی اور کرسٹل پن بنیادی طور پر لکیری ہیں، جو تقریباً مساوی ہو سکتے ہیں یا لکیری انداز میں سمجھے جا سکتے ہیں۔ اینتھالپی H بنیادی طور پر مالیکیول کی اندرونی توانائی کا حصہ ڈالتا ہے، اور مالیکیول کی اندرونی توانائی مختلف مالیکیولر پوٹینشل انرجی کے مختلف سالماتی ڈھانچے کا نتیجہ ہے، اور مالیکیولر پوٹینشل انرجی کیمیائی پوٹینشل ہے، سالماتی ڈھانچہ باقاعدہ اور ترتیب شدہ ہے، جس کا مطلب ہے کہ مالیکیولر پوٹینشل انرجی زیادہ ہے، اور یہ آسان ہے کہ کرسٹاللائزیشن، کرسٹاللائزیشن واٹر میں پیدا کرنا۔ اس کے علاوہ، ہم نے صرف 100 پولی یوریتھین مالیکیول فرض کیے، ان 100 مالیکیولز کے درمیان تعامل کی قوتیں اس چھوٹے رولر کی تھرمل مزاحمت کو بھی متاثر کریں گی، جیسے کہ جسمانی ہائیڈروجن بانڈز، اگرچہ وہ کیمیائی بانڈز کی طرح مضبوط نہیں ہیں، لیکن تعداد N بڑی ہے، واضح رویے سے بو ہائیڈروجن کی نقل و حرکت کو نسبتاً زیادہ سخت ہو سکتا ہے۔ ہر پولیوریتھین مالیکیول کی رینج، لہذا ہائیڈروجن بانڈ تھرمل مزاحمت کو بہتر بنانے کے لیے فائدہ مند ہے۔