氟橡胶热缩套管长期200℃会老化吗？数据怎么说

　　在高温工况下，200℃一般被看作是含氟聚合物的一个分水岭。很多材料都声称可以承受200℃，但是“耐受”和“长时间200℃不老化”这两个概念是不一样的。热老化是由时间和温度以及氧气和应力等因素共同造成的，在短时间内出现的最大值和长期持续的作用对于分子结构的影响是完全不一样的。本文以热老化的数据为依据来讨论各种结构的热缩管，在200℃的长时间环境中所表现出的行为特征，并没有涉及到具体的某个产品，只是对材料的行为以及数据的趋势进行分析。

　　氟橡胶热缩套管：200℃长时间老化的数据轮廓

　　氟橡胶热缩套管在200℃连续热空气中老化，这是一个逐渐发生并且不能逆转的变化过程。根据典型的热老化实验数据来看，在200℃下暴露1000小时之后，以氟橡胶作为基材的管材，其拉伸强度保持率为大约75%-85%，而断裂伸长率保持率则约为55%-70%。到2000小时的时候，断裂伸长率可能会降到原来的40%-55%，硬度会提高5%-15%邵氏A。大约在3000个小时的时候，表面上就开始出现了细微的裂纹，压缩永久变形也变大了很多。从这些数据中可以得出，在200℃的时候材料并不会很快地崩塌，但是它的性能却是在不断地下降。

　　根据热重分析的结果，在200℃的时候，主链并没有发生大的断裂。真正的问题是热氧老化：氧气会渗透到材料中去，并且和分子链发生反应，从而使得交联密度不断增大，材料变得越来越硬、越来越脆;另外一种情况就是断裂，从而使得伸长率降低。交联与断链之间的竞争决定着最后的效果。根据Arrhenius模型计算，在200℃下老化速度约为150℃下的四到八倍之间，具体的倍数会受到配方以及活化能的影响。如果短时峰值温度达到250℃以上的话，老化速度就会更快了。

　　需要注意的是，在200℃下长时间的老化会带来应力敏感的问题。静置不弯曲的管材使用寿命比较长;当设备安装于有振动的地方或者存在安装残余应力时，裂纹就会从应力集中处提前萌生。壁厚也会影响结果：比较厚的管材，在表面老化之后，内部仍然有可能保留一定的弹性和韧性，但是表面裂纹就会变成绝缘薄弱点。根据数据得出的结果是：长时间处于200℃下会导致材料的老化，并且这种老化的程度随着时间以及应力积累而加剧，不能把200℃当作无限期的安全温度。

　　花纹热缩管：在200℃的时候，花纹层比基材先出现裂痕

　　花纹热缩管在200℃环境下老化时，并非是基材首先出现问题，而是花纹层最先失效。花纹一般是由油墨印刷或者激光雕刻而成的，油墨里含有颜料、树脂以及各种添加剂，这些添加剂的耐热等级各不相同。普通的有机颜料，在200℃下长期照射的情况下，大约经过500个小时之后，颜色差异ΔE就会达到3到5之间，而到了1000个小时以后，ΔE会大于8.肉眼就可以看到明显的褪色现象。附着力方面，百格测试等级可能会由原来的5B降到2B或者更低，在花纹边上会出现翘起的情况。对于花纹热缩管来说，即使基材仍然有一定的强度，花纹模糊也会对线缆标识的可读性造成影响。

　　激光雕刻出来的图案和材料本身更加牢固地结合起来，它的耐热性能一般要比油墨印刷的好一些。但是到了200摄氏度的时候，基材就会变得比较坚硬并发生收缩，在雕刻出的凹槽边缘处可能会形成应力集中点，从而产生微小的裂缝。当基材和花纹的热膨胀系数相差很大时，在回温之后，花纹周围的区域可能会出现界面脱粘的现象。根据数据显示，在200℃长时间照射之后，花纹热缩管的外观保持率和油墨系统密切相关。无机颜料体系相比有机颜料体系有更好的表现效果，但是颜色的选择范围受到了限制。对于要在高温环境下保持标识功能的应用场景，花纹层的耐温等级要和基材相匹配，否则就会出现管身完好但是标识先失效的现象。

　　双壁热缩管：内层胶在200℃下比较脆弱

　　双壁热缩管是由外层绝缘管壁和内层热熔胶组成，在200℃长时间暴露的情况下，内层胶往往最先失效。常见的热熔胶软化点一般在70℃到120℃之间，长时间加热到200℃已经远远超过了它的软化范围。根据数据，在200℃下加热100个小时之后，一些聚酰胺类热熔胶会失去重量，其失重率为5%-10%;经过300个小时之后，胶层可能会从管道开口处溢出或者流淌，密封效果大大降低。双壁热缩管在200℃下进行的老化试验中，首先会表现出内层胶质发生氧化变脆、失去粘性的现象;之后可能会出现碳化的情况。

　　如果外层管壁使用的是含有氟的聚合物，则其在200℃下的耐受性会比较好一些，但是内层橡胶材料的流失又会使整个双壁结构形同虚设。防水防潮依靠的是内层胶填充缝隙并且形成连续的密封，当胶层开始流动或者分解的时候，水汽和空气就会沿着界面渗透进去。双壁热缩管在高温下另外一个问题就是热循环：加热的时候胶层变软，冷却的时候胶层收缩，不断重复就会在胶层里面产生应力裂缝。回温不可以恢复已经碳化的或者流出来的胶层。所以判断双壁热缩管是否可以使用在200℃的环境中，并不是单单依靠外层基材的耐温等级来决定的，而是要从内层胶的长期耐热性方面去考量。

　　PVDF热缩管：在200℃左右的时候可以达到它的连续使用的极限

　　PVDF热缩管是半结晶含氟聚合物，在常温下可以长期使用，最高工作温度一般为150℃左右，短时间内的最高耐受温度可达175℃左右。200℃已经接近或者超过了它的长期使用的范围。从数据上来看，在200℃下暴露100个小时之后，PVDF热缩管的尺寸收缩率可能会有所提高，管材会出现轻微变形的情况;经过500个小时之后，拉伸强度降低了30%-50%，断裂伸长率也下降了50%以上。长时间在200℃下工作会使结晶区逐渐熔化，而非晶区分子链运动加快，材料由高弹态转变为粘流态，失去形状记忆的能力。

　　和氟橡胶相比，PVDF热缩管在200℃下老化的行为更加接近于热塑性的材料。它所具有的耐热性能主要是通过结晶物理交联来实现的，并不是用化学交联网络来达到目的的。当温度接近结晶熔点的时候，物理交联点就开始消失了，管材就会变得柔软、塌陷，即使重新加热也不能完全恢复到原来的状态和形状。PVDF热缩管在200℃的时候也会出现热氧化现象，表面会变色、发脆，并且绝缘电阻降低。在安装过程中如果有弯折应力的话，在软化的阶段就有可能直接造成管材的破裂。根据数据的趋势分析可知，在200℃下PVDF热缩管不能长时间使用，短时间暴露之后也需要对尺寸以及力学性能进行检验，以确定其是否可以接受。

　　线缆标识：在200℃下具有良好的可读性和附着力

　　线缆标识在200℃环境下存在的主要问题是信息是否能保持清楚易读的状态。用油墨印刷的标志，在高温的作用之下可能会出现褪色、扩散、碳化的现象。根据数据，在200℃下放置500个小时之后，普通的油墨附着力可能会降低一半以上，可读性等级也会由原来的四级降到二级。激光打标的标记比较稳定，但是基材表面在高温的作用下会变得坚硬和收缩，从而造成标记对比度降低或者边沿模糊的问题。如果线缆标识不能识别的话，就会给以后的维修、故障查找带来麻烦。

　　高温也会使标志的机械稳定度降低。套管基材在200℃下老化变脆之后，如果受到摩擦或者弯曲的话，那么标识层可能会和表面一起开裂、脱落。对于依靠热缩管来作为标识载体的情况，在选择基材以及标识工艺的时候，两者所对应的耐温等级要全部达标才行。当基材耐温足够但是油墨耐温不够时，就会出现管材没有问题，但是标签却先消失了的现象。线缆标识在高温环境下还存在另外一个问题就是热循环：反复加热和冷却会使标识层和基材之间形成一个疲劳界面，附着力逐渐减弱。定期对标识的清晰度以及附着情况做一次检查，要比事后重新标识的效果好得多。

　　综合分析得出的数据给出的边界

　　根据热老化的数据，在长时间保持在200℃的情况下也会出现老化现象，这一点没有任何例外。氟橡胶热缩套管在200℃下比较稳定，但是它的拉伸强度、断裂伸长率都会随着时间的增长而降低，在3000个小时左右的时候就会产生表面裂纹。花纹热缩管的花纹层耐温性一般比基材差一些，容易先褪色、翘起。双壁热缩管的内层胶，在200℃的时候就会软化、流淌、碳化，密封的功能就提前失效了。PVDF热缩管在200℃左右可以进行连续使用，但是尺寸稳定性以及力学性能会有所降低。线缆标识也存在油墨褪色、附着力降低以及基材变得脆弱所造成的可读性问题。

　　从这些数据中可以看出，在200℃这个温度上，并不能简单的说它具有“耐温”能力，因为这需要结合时间、应力、介质和结构等因素一起进行综合评价。短期峰值温度为200℃和连续200℃暴露对于材料寿命的影响是不一样的。在实际应用中要考虑到热老化之后的伸长率保持率、密封性、标识可读性等问题，并不是只有外观是否完好才算数。只有弄清楚了数据所反映出来的老化机制，才能够根据高温工作环境来选用适合的热缩管结构，并且合理的制定出检查和更换的时间表。