150℃是PVDF热缩管的极限吗？实测告诉你真相

　　一个很奇怪的标签

　　查看PVDF热缩管产品说明书时，“温度”一栏中经常会出现两行文字：“连续使用温度”，从-55℃到175℃之间，也可以是-55℃至150℃之间。同样的材料，为什么会存在两个温度上限呢?150度那一档是不是“缩水版”的呢?175℃那个档位是否可以随意地在175℃下长时间使用呢?

　　两个数之间是什么样的关系，在实际应用中又代表什么意思，这是选择型号的时候最容易出问题的地方。通过实际的数据来得出更加明确的结果。

　　首先要把这两个概念区分开来：使用温度、收缩温度

　　PVDF热缩管上标出的温度参数里，最少会有三种不同的意义混淆在一起去看就容易感到困惑了。

　　连续使用的最高温度是指在管道安装完毕之后，在长时间运行的过程中能够达到的最大环境温度。该值表示的是材料在长时间高温作用下所表现出来的稳定程度，一般和经过热老化之后材料性能保持的比例有关。

　　最低完全收缩温度是指在安装的时候管道外表面要达到的温度，使管道收缩到最底端，并且紧贴着基础材料。PVDF热缩管一般在175℃左右使用，而部分软性产品则可以在150℃以下使用。

　　短期耐受温度是指管道可以在短时间内承受的一种非常高的温度，例如热冲击试验中所用到的300℃/4h这样的高温，并不是表示该种材料具有长久使用的性能，在进行热冲击试验时所用到的这种高温只是一种检验手段来证明材料在异常高温下不会马上出现开裂或者熔滴的现象。

　　150℃、175℃这组数据是表示的是连续使用的最高温度，并不是指收缩温度。150℃级的PVDF热缩管，在它的完全收缩温度大约为150℃左右的情况下，该管子自身可以在150℃下长时间使用。175℃级别产品的完全收缩温度已经提高到了175℃，长时间工作的温度也会随之升高至175℃。

　　150℃的时候，材料发生了什么事情

　　要想知道150℃是否为“极限”，就要考察在该温度下材料发生了怎样的变化。

　　PVDF的碳氟键键能大约为485千焦/摩尔，它的分子结构对于热量具有较强的抵抗能力。据有关研究表明，在150℃下对PVDF进行十年的连续照射，并没有发现任何氧化或者热降解的现象，部分树脂的RTI(相对热指数)被评定为150℃。该数据来源于对材料级别的长时间高温老化进行的研究之后得出的结果，因此可以知道PVDF在150℃下化学稳定性的依据是充足的。

　　但是“未发现降解现象”，以及“各项性能均无变化”的说法并不一样。在高温老化试验中更加灵敏的是断裂伸长率，即材料在发生断裂之前可以被拉伸的程度。该指标对于分子链变化非常敏感，在拉伸强度之前就出现了老化现象。

　　PVDF热缩管的热老化的数据可以作为直接依据来使用。按照158℃、168h的老化条件，在此之后的断裂伸长率要大于等于100%。在250℃、168h的更加严格的测试条件下，老化之后的断裂伸长率要求降低到50%以上。两个样品之间的温度相差将近100℃，但是断裂伸长率的要求由原来的100%降到现在的50%，这说明了温度对于分子链造成的损害速度加快的现象。

　　另外一组数据也值得我们注意。经过180℃、168小时的高温老化试验之后，PVDF热缩管的老化后断裂伸长率也必须大于等于100%，而拉伸强度保持率则要达到或者超过70%。180℃的测试温度比150℃高很多，但是断裂伸长率的要求依然保持在100%上，这就表明，在150℃下对PVDF的影响还远远达不到材料能力极限的程度。

　　更有说服力的是长久以来的老化数据。根据专利文献记载，在150℃空气中的条件下对PVDF进行老化处理12个月之后，用断裂伸长率、冲击强度等指标来衡量其热稳定性的变化情况。一年持续高温曝晒之后，在绝大多数聚合物材料中都已形成一个比较长的时间段了，而在PVDF这个时间段里依然保持可以评价出来的机械性能。

　　150℃与175℃之间的差别，在于配方上

　　150℃级、175℃级的PVDF热缩管，其基材均为聚偏氟乙烯，但是两者在配方和工艺上有所不同。

　　150℃级PVDF热缩管的手感比较软，它的最低收缩温度是150℃。175℃级PVDF热缩管是半硬质材料，其最低起始收缩温度为155℃，最低完全收缩温度为175℃。175℃级产品的配方里加入了更多的辅助材料，所以它的质地比较坚硬，抗磨性也很好。

　　此差别表明一个重要的事实：150℃与175℃并不是同一种产品在两个不同的“档位”上使用的情况，而是一些用于不同场景下的两种材料方案。150℃级的产品为了提高柔韧性、降低安装温度而牺牲了部分耐温上限。对于那些要求线束可以进行一定的弯曲，并且空间比较狭小的情况来说，在温度为150℃的时候要比温度为175℃时更加适合使用。

　　根据性能数据可知，175℃级PVDF热缩管的拉伸强度一般为25～40MPa左右，而其断裂伸长率则大于300%，并且经过了300℃、4h热冲击试验后仍然没有出现任何裂纹现象。150℃级的产品在这几个方面可能会稍微差一些，在150℃工作温度的情况下，二者都具有很好的防护效果。

　　150℃是否属于“极限”这个问题的答案会因提问的方式不同而有所不同

　　把“极限”看作是“达到某个温度之后管道会损坏”的话，那么150℃就不是了。PVDF热缩管在175℃下可以长时间使用，在短时间内的高温冲击也可以承受300℃以上。150℃只是一些产品额定连续使用的最高温度，并非该种材料发生破坏时所对应的温度。

　　但是如果把“极限”理解为在这样的温度下，“管子还能够不被破坏吗?”那么答案就不同了。在150℃下，PVDF热缩管的各项电气性能、力学性能以及化学稳定性均保持良好水平。但是“良好”并不意味着可以一直保持下去。热老化是累积的过程，随着时间的推移，分子链受到的损害越大，断裂伸长率就越小。在150℃的时候，这个累积的过程要比在常温下要快很多，但是又比在175℃时要慢一些。

　　一种有效的判别方式就是考察断裂伸长率所占的比例。在安装之前，要取出一段和该批管道一样的长度，在使用拉力试验机来测定它的初始断裂伸长率。经过150度运转一定时间之后，再取出一部分来进行比较试验。即使断裂伸长率达到初始值的80%以上，也表示材料的老化还在可以接受的程度之内。当降到50%以下的时候，管壁的韧性的降低非常明显了，即使从外表上看不出任何裂缝来，也应该考虑到要进行更换了。

　　与聚乙烯、聚丙烯相比，PVDF有什么优势

　　当温度达到150℃的时候，PVDF热缩管与普通的聚烯烃热缩管之间的差别就变得最大了。

　　聚乙烯热收缩管一般连续使用的最高温度为125～135℃左右，而部分交联型的产品则可以达到150℃以上，在这个温度下已经算是“接近极限运转”了。聚烯烃的耐温性能主要依靠交联网络以及抗氧剂系统，在长时间处在高温环境之下，抗氧剂会慢慢被消耗掉，从而使得材料的断裂伸长率急剧降低。聚烯烃热缩管在150℃下连续使用的情况下，其使用寿命一般按照“月”的标准来计算，并不是用“年”来表示。

　　PVDF在150℃下表现得非常从容。由于碳氟键具有很高的键能，所以分子链自身断裂的门槛也比较高，并不需要借助外加剂就可以实现“续命”。因此PVDF的RTI能够达到150℃的原因就是：该温度指数是以材料本身的热稳定性的评价为基础，并不是根据配方中的添加剂在使用过程中所消耗的时间来确定的。

　　大于等于150度的时候应该怎么做

　　如果工作的温度真的达到了150℃以上的话，那么就有两种办法可以选择。

　　选择的是175℃级的PVDF热缩管。175℃级产品的配方以及交联工艺都不同于150℃级的产品，在能够承受更高温度的情况下依然可以保持良好的性能。但是要提醒大家的是，175℃就是它可以连续使用的最高温度了，在长时间内保持在这一高温之下也会加快产品的老化速度。工作经验为：工作温度范围在120℃～150℃之间，选择175℃级别的产品还有剩余;工作温度为150～175℃，要对使用寿命、更换周期进行评价。

　　另外一条道路就是用氟橡胶热缩套管。氟橡胶的连续使用温度能够达到200℃，比PVDF高出了25℃。氟橡胶在高温下具有较好的柔韧性、耐油性等性能，在PVDF的基础上又有了很大的提升，特别适用于经常被弯折或者接触到机油的地方。但是氟橡胶的透光性比PVDF差很多，并且不能用肉眼来观察它的内部状况，在化学稳定性方面，PVDF也占有一定的优势。

　　双壁热缩管、花纹热缩管等，在高温环境下也各有其用武之地。双壁管依靠内层热熔胶来实现密封，在150℃以上的情况下，胶层的稳定性能就有可能出现问题。花纹热缩管表面的纹路，在高温的情况下不会影响到材料本身的性能，但是它的防滑功能在高温环境下一般并不是最重要的考虑因素。

　　回到那个问题

　　150℃是否为PVDF热缩管所能达到的最大温度呢?如果手上使用的管道标有150℃级别的话，在这个温度之下它就处在了设计工况的边缘上——能够正常使用，但是余地较小。如果手中有175℃级别的产品，那么它的能力范围内就包括了从150℃到25℃的所有温度点。

　　另外一点就是，在任何级别的比赛中，“极限”都不存在一个固定数值的情况。这要根据你的提问来决定，是想了解材料是否容易损坏，还是想知道管道能否在需要的时候发挥应有的作用。前者的目的是研究PVDF分子结构，并得出非常乐观的结果。后者的目的是在具体的工况下研究材料的老化速度以及性能保持的程度，并用数据予以说明。

　　选择一根PVDF热缩管，要确定的就是它的温度标签上写着是150度还是175度，并不是说你要去查一下它的实际工作温度是否在上面两个数字之间，也不是要知道它能用多长时间。两个答案要比一个确定的温度数值更有用。