PVDF热缩管耐干热还是耐湿热？答案出乎意料

　　当人们听到“耐热”这两个词的时候，他们的第一反应就是耐高温空气，即干热。说到湿热的时候就会感觉温度一般都比较低，应该是比较凉爽一些。但是在实际的选择当中，PVDF热缩管在潮湿高温环境下所表现出的特点，并不是只有干燥高温才需要注意的问题。答案并不是简单地用“耐干热”或者“耐湿热”来表示，而是在合理的选型、安装之后，它可以同时承受这两项压力;但是干热试验的是材料本身的热老化性能，而湿热试验的是材料、界面、胶层、基材以及电化学系统等整体的完整程度。出人意料的地方就是这里：潮湿炎热不一定输给材料本身，但是往往会在密封性和结构上败下阵来。

　　一、干热与湿热是两码事

　　干热环境主要由高温空气组成，相对湿度较低，老化的主要机制是热氧化。材料在高温下分子链运动加剧，氧化反应加快，可能会发生交联、降解、硬化或褪色等现象。干热老化一般是从表面开始，慢慢向内发展。潮湿炎热的环境里，既有热量又有水分以及氧气。水分子可能会发生渗透、溶胀和水解等现象，并且还会带入一些离子污染物。冷凝水会附着在表面上以及界面处，并且形成了一个电化学通路。湿热之下，绝缘电阻可能会降低，金属会生锈，胶层会被吸收水分而软化，界面也会因此分离。干热温度可能会更高一些，但是湿热的作用因素更多一些。对于热缩管而言，干热主要是根据材料的耐温等级来判断，而湿热则要考察密封系统的完备性。所以不能因为湿热、低温等环境因素而判断出风险较低。

　　二、PVDF材料本身的特性

　　PVDF为聚偏氟乙烯，其分子结构中存在很强的氟碳键，因此它的化学稳定性非常好，可以抵抗氧化、紫外线以及各种介质的影响。它具有很低的吸水率和较好的耐水解性，在潮湿炎热的环境里，本体不容易被水分分解。PVDF热缩管一般会经过辐射交联或者类似的处理方式来获得热收缩记忆效果，并且可以提升其耐温性、机械强度等。其半结晶结构使得它在高温下仍然可以保持一定的形态，但是当温度接近结晶熔融区的时候，它的性能就会有很大的改变。湿热对于它的影响主要是无定形区吸湿、表面能的变化以及界面的行为。本体耐湿并不等同于组件耐湿。热缩管包裹住基材之后，端部、搭接处、内层胶以及污染物等都可能是水汽通道。PVDF热缩管的本体耐水解性能比较好，但是系统的实际效果还需要根据安装情况来判断。

　　三、干热下会有什么现象

　　在干热环境中，PVDF热缩管的主要作用就是防止热老化。温度越高，老化就越快。长时间处于上限位置的话，就会出现颜色改变、光泽消失、硬度增加、收缩复原、尺寸变化等现象。热缩管已经膨胀成型，在再次受到高于收缩温度的热量时，就会继续收缩，造成端部翘起或者壁厚发生变化。高温还会造成残留应力的释放，从而使管材产生局部变形。如果温度过高的话，材料可能会发生分解，并且会释放出含有氟元素的气体，这种情况就是不正常的工作状态。在干热条件下，填料、着色剂、交联助剂等也有可能对寿命产生影响。如果该产品被用作发热元件附近的部件，则需要考虑到热传导以及散热的问题。干热测试一般使用热老化箱进行，主要是对产品的外观、尺寸、拉伸强度、断裂伸长率以及绝缘性能等进行检测。PVDF热缩管在干热条件下一般比较稳定，但是前提条件是温度、时间以及应力都在材料可以承受的范围内。

　　第四，湿热下行会怎么样

　　潮湿和炎热的环境更加复杂。水汽会被附着在表面上，然后冷凝成一层水膜。如果水膜中混有灰尘、盐分或者离子污染物的话，就会降低该表面的绝缘电阻。水汽会沿着热缩管和基材之间界面处渗透。如果端部没有全部收缩，或者基材表面有油污、毛刺，水分就会很容易地进入到里面去。进去之后，金属导体可能会被腐蚀，接头也有可能会氧化、发生电化学迁移等现象。湿热也会对胶层造成影响。双壁热缩管带内的胶层，在潮湿和高温环境下，其吸水性以及粘接力决定了密封的效果。如果双壁热缩管的两端没有全部收缩好，那么水汽就会沿着这个界面渗透进去。内胶如果吸水膨胀的话，粘接强度就会降低。PVDF外壁耐水性好，但是内部胶体是否也具有这样的耐久性就不得而知了。所以湿热失效并不是指外壁破裂，而是在于界面被水侵袭、绝缘降低或者金属腐蚀。

　　五、为什么答案会出人意料

　　常见的错误有两处。第一个错误的认识就是：含有氟化物的材料只能承受干燥高温而不耐受潮湿高温。其实PVDF具有较好的耐水解性能，在潮湿和高温环境下，本体不会因为水分而受到损害。第二个错误观点就是：湿热温度较低，因此比干热温差大。实际上，在相同的温度下，湿热可能会更加严重，这是因为水分参与到老化的过程中来，并且还会引起腐蚀以及电化学的问题。干热会使材料变得坚硬和脆性增大，而湿热则有可能使系统出现漏电、进水、脱层等问题。对于热缩管来说，干热是对材料进行测试的过程，而湿热则是对整个系统进行测试的过程。答案超出了我的预期：PVDF热缩管具有耐湿热的能力，但是“耐”并不等同于“随便用”。如果密封设计不好、安装不到位、基材不干净，那么湿热失效要比干热快得多。

　　六、哪些因素影响到耐干热性和耐湿热性

　　温度是基础。连续使用的温度、短期耐温、热变形温度都得查一查。时间来决定老化的程度，短期耐受并不等同于长久稳定的。湿度、冷凝次数、压力、流量也很重要。电压、频率对电化学以及局部放电都有影响。机械应力包括振动、弯曲和拉伸等都会加快裂纹的发展。化学介质比如油、酸、碱、盐雾都会影响到老化的过程。壁厚、收缩率等因素都会影响到水汽渗透路径以及机械防护。胶层种类对密封有影响。基材表面的状态会影响到粘接的效果。安装工艺对端部密封有影响。如果用氟橡胶热缩套管的话，它的耐高温、耐油性能就又是一番道理了。氟橡胶热缩套管在高温油污环境中具有一定的优势，但是湿热条件下也需要考虑配方以及交联体系等因素。不同的材料不可以随便互相替换。

　　第七条 测试和评价不能仅仅依据一个指标

　　评价为干热，可以采用热老化试验来测定质量的变化、尺寸的变化、硬度、拉伸强度、断裂伸长率、绝缘电阻、耐压等。评价湿热可以用恒温恒湿、湿热交变、冷凝试验、盐雾试验等方法来测试绝缘电阻、耐压、密封、粘接强度和腐蚀程度。还需要进行温湿度循环来模拟实际的启停情况。测试的对象不光是空管，还要装到导体、接头或者模拟组件上面去。由于湿热失效常常出现在界面处，而空中交通管制测试又不能发现这些问题，所以很难被人们所察觉到。数据要观察到趋势，并不是每次合格就代表整体情况好。如果绝缘电阻逐渐降低，则表明水分已经进入了。如果粘接强度降低的话，那么该界面就有可能出现劣化的现象。花纹热缩管一般用来做线束标识或者防滑，并不是因为它的外表看起来很像就可以用它来做潮湿或高温密封了。花纹热缩管虽然有花纹，但是不能代替密封结构。

　　八、在选择的时候应该怎样去判断

　　如果以干热为主的话，则要重视连续使用的温度以及热老化的使用寿命、热变形和氧化稳定性的考察。如果用湿热为主的话，要关注吸水率、水解稳定性和密封结构等。如果既有高温又有高湿的情况出现的话，则需要选择经过湿热检验过的型号。如果还有盐雾、油污、化学介质等存在，则需要对这些物质之间的相容性进行确认。如果要选择耐磨、抗腐蚀的外护材料的话，PVDF热缩管可以作为一种选项来考虑，但是要注意它的温度等级以及收缩特性是否相匹配。在高温、油污环境中，氟橡胶热缩套管可以作为备选方案，但是需要验证其适用的介质以及温度范围。氟橡胶热缩管具有较好的弹性回复能力和耐油性，在潮湿高温环境下也需要根据配方来判断。如果氟橡胶热缩管长时间处在高温高湿环境中，交联网络以及填料也可能会发生变化。在选择的时候不能仅仅根据材料的名字来决定，还要看完整的数据以及使用条件。

　　第九条 安装决定湿热之败

　　在潮湿和高温的环境下，安装的质量要比材料本身更加重要。基材必须是干净、干燥、没有油脂和毛刺的材料。尖锐的边角处要用砂纸磨平或者加上防护套。热缩管的大小要和线缆相匹配，并且收缩的比例也要大一些。加热要均匀，由一个方向慢慢移动到另一个方向，并且把空气排出去。端部要全部收进去了，如果不行的话可以用密封胶或者端帽。双壁热缩管的内胶必须全部熔化并充满空隙。如果加热不够的话，内胶没有被充分地拉伸出来，水汽通道依然存在。如果加热过头的话，材料就会出现局部碳化或者变脆的现象。安装完毕之后要对产品的外观、端部、密封以及绝缘情况进行检查。在潮湿炎热的环境下，可以进行抽样耐压试验、绝缘电阻试验等。如果发现端部翘起、气泡、裂纹等情况时，则需要进行重新处理。花纹热缩管如果用作标识的话，则不能损坏密封层。

　　十、在用时的检查和保养

　　在潮湿和高温环境下使用的热缩管，在使用后要及时进行表面检查，看是否有凝露、发霉、变色或者开裂的情况。查看端部是否有进水的情况，查看胶层有没有变软的现象，查看金属有没有被腐蚀。用兆欧表测绝缘电阻、耐压试验，并且要观察其变化情况。如果设备出现振动的情况的话，就要去查看一下是不是因为磨损造成的了。如果温度变化很大，就要看看是不是有松动的地方。如果发现绝缘性能变差了，并不是只有把表面擦干净就可以，还要检查是否有水分渗入到里面去了。如果发现胶层失效的话，应该更换而不能简单的补胶。如果发现材料变得坚硬、脆性增大，则表明该材料可能存在热老化的现象或者被水解老化。此时再用的风险比较大。维护记录要保留下来，以便于判断机器的使用寿命。

　　十一、常见误区

　　误区一：湿热温度较低，因此比干热更安全。实际上湿热是由水分、电流以及化学反应等因素造成的。误区二：PVDF具有耐水解性，因此整个组件都会耐受潮湿环境。其实胶层、界面、基材也很重要。误区三：热缩管收缩之后就会自动密封。但是端部、界面仍然存在漏水的风险。误区四：双壁热缩管一定可以防水。如果内胶没有完全流动，或者基材不干净，密封仍然有可能失效。误区五：花纹热缩管能代替绝缘修复。主要用作标志以及轻微防护。误区六：只有空管没有组件。湿热失效一般发生在界面处，空中交通管制测试不足也是原因之一。误区七：仅仅关注起始时的表现而忽视了长远的发展趋势。湿热老化的进程一般比较慢。

　　十二、结论

　　回到标题上：PVDF热缩管是耐干热还是耐湿热?答案出人意料，在合理的选型以及规范的安装之后，它可以同时满足两个方面的要求。干热主要是对材料本身的耐热氧化性能进行测试，而湿热则是为了检验密封性、界面、胶层、基材以及电化学系统等整体可靠性。PVDF热缩管的本体耐水解性能比较好，但是在潮湿高温环境下出现的问题并不在表面，在端口处、内部胶层以及界面等地方。所以不能随便问它是抗干热还是抗湿热，而是要具体到温度、湿度、时间和电压以及介质和安装条件等等。把工况说清楚、把测试做完整、把安装做规范，这样才可以使PVDF热缩管在干燥高温和潮湿高温环境下都能起到应有的效果。