为什么PVDF热缩管高温烘烤后不会变软塌？

　　在实际操作中用到热缩套时，仔细观察就会发现这样一个现象：普通的聚乙烯热收缩套如果长时间接触高温物体或者是工作环境中温度较高的话，那么它的表面就会变得柔软并且粘稠起来，并且还会出现塌陷的情况。没有得到应该有的包裹状体;但是PVDF热缩管经过高温烘烤之后仍然保持了挺括的管型，并不会因为温度过高而软化流淌或者因受力过大而导致坍塌变形，在降温以后基本上看不到任何改变。虽然都是塑料家族的一员，但是它们的表现却相差那么大呢?实际上这里面包含的是聚合物结构、结晶行为和交联网络等材料科学的基本原理。本文是从分子结构开始讲解的，并且逐层剖析了PVDF热缩管在高温下不会发生软塌的原因所在。

　　首先我们要弄清楚为什么塑料会变“软塌”。

　　要想知道为什么不会变软，首先要弄清楚塑料为什么是柔软的。塑料属于热塑性的高分子化合物，在它的分子链中主要是靠比较薄弱的分子间的相互作用来保持稳定的。随着温度上升，分子链段的热运动会变得越来越剧烈，在达到玻璃化转变温度之后，材料由硬朗的玻璃态转变为柔软而富有弹性的新状态，并且在宏观层面上也开始变得更加柔软了。温度进一步上升直至熔化状态，在此过程中结晶区域会分解开来，而分子链则能够全部滑动移动出去，此时材料就会完全融化并流出来，失去了原有的形态和结构。

　　普通的聚乙烯和聚丙烯等塑料，在常温下一般不会发生燃烧现象;但是当其加热到一定温度时，则会开始逐渐地融化、变软，并最终导致整个物体燃烧起来。这是普通的热缩管，在高温之下会变得柔软并塌陷的原因是它本身的分子结构中并没有可以起到支撑作用的框架。

　　二、PVDF分子结构特点：强力键和致密晶体组成的双层防护

　　PVDF就是聚偏氟乙烯，在它的分子结构中就有着抗高温软塌的能力。

　　第一层防护是碳氟键。在PVDF分子链中，每个碳原子后面有两个氟原子和一个氧原子连接在一起。碳氟键为目前已知有机化合物中最强的一种化学键，在所有的化学键当中都占有很高的地位，并且它的键能远远大于了碳氢键。氟原子就像是一层紧紧附着在外壳上的盔甲一样环绕在碳主链之外，在移动的时候会产生更大的惯性，并且只有当链条处在更高的温度之下时才能够得到足够多的能量来使自己得以自由地运转。因此PVDF的熔点可以达到170℃左右，在普通的聚乙烯中要高出大约五十度，耐高温能力大大提高。

　　第二层防护装备就是高的结晶度了。PVDF属于半结晶性的高分子材料，在一定条件下可以达到50%以上的结晶程度。分子链上规整排列部分折叠堆砌而成致密的晶区，就如混凝土里的钢筋骨架一样，在温度低于熔点的时候紧紧地锁住着物质的样子。晶区的比例越大，则该材料在高温下形貌稳定的能力就越强。普通的热缩管结晶度很低并且晶区稳定性的不好，在高温的时候晶区会首先融化，所以整个材料也会变软。

　　两层防护装甲相加，在170摄氏度之下不会发生熔融现象，并且也不会出现变型的情况。

　　第三种方法是辐射交联，在超过熔点的情况下也不会流出关键

　　只有高的熔点，并不能说明PVDF在高于170摄氏度的时候就不会发生融化现象。那么在实际应用过程中，即便遇到局部过热的情况，管道也并不会因为温度过高而熔化流出吗?答案就是热缩管生产的某个重要环节——辐射交联。

　　在高能射线照射之后，PVDF分子链之间的相互作用形成了一种共价键连接的方式，并且原来的单根长链变成了一个三维网络结构。该网络所起的作用是，在温度高于晶体熔点和晶区分解时，分子链不能全部滑移移动到新的位置上，这是因为交联点就像许多根绳子一样把链段捆在一起，并没有让它们自由地运动。这时材料并不会融化成为液体状态，而会维持类似于橡皮一样的高强度、高弹性、固体状物质，并且它的形态仍然依靠着网状结构来支持。

　　这是热塑性材料和交联型材料之间本质的区别：前者的耐高温性能差，在超过熔点之后就会失去弹性;前者温度过高之后只会出现一段时间内的韧性、柔软性等现象，并不会因为降温而改变其原有的状态。辐照交联就是PVDF热缩管不能被加热变形的最后一道防线了。

　　第四部分 实烤比较：用不同材质的加热管进行烧烤，并做温度上的比较

　　以一种形象化的比较来进行阐述。使用三根普通的热缩套件，并且把它们一起放进一个温度为200摄氏度的烘箱中加热30分钟：

　　普通的聚乙烯管道，在几秒钟之内就会明显的变软，并且在表面会形成一层粘稠状物质而向下弯曲、塌陷，取出来之后已经不能够保持原来的形状了，边沿处还会产生熔融收缩以及变形的现象，基本上就报废了。

　　PVDF热缩管：管形完整挺括、颜色及外表状况基本上没有改变，在冷却之后仍然保持着原来的包裹直径以及硬度，但是长期处在高于熔点的状态下会使得其变得稍微有些韧性一些，并且在经过一段时间以后又可以恢复到原来的状态了。

　　氟橡胶热缩套管：由于它是弹性体材料，并且它并没有熔点的概念，在被加热之后仍然会保持柔软和有弹性的状态，而且它的形状也会比较固定。它的工作温度范围大于PVDF，在200摄氏度以上可以长时间使用。

　　通过比较可以很清楚地看到，在结构上决定了性能的原则下，低结晶度的热塑性材料对温度敏感性强，而高结晶度、加入交联剂和进行交联处理后的材料耐受力强，并且具有良好的抗疲劳能力以及较高的韧性值;另外一种是经过交联反应形成的聚合物网络状分子团聚体等都属于无定形物质范畴之内。

　　第五部分 使用中需要注意的问题

　　尽管PVDF热缩管具有很强的抗软塌性能，在实际应用过程中仍然存在一些问题需要引起注意。第一种情况就是在收缩的时候所需要的温度比较高，在一般的条件下一般是需要加热到175摄氏度以上的才可以使材料完全回缩，普通的热风吹风机功率不够的情况下就会出现收缩不到位的情况。第二，在长时间使用的条件下，温度应该保持在150℃以下;尽管短时间内可以接受更高的温度，但是长时期处于高温状态会对材料造成损伤，并且还会使材料变得脆弱和容易损坏。第三、要防止火焰直接对焦聚物进行加热，在这种情况下虽然不会使整个材料融化流淌出来，但是长此以往地让明火烧着它也会导致其被炭化的破坏。第三种情况是如果要达到更高的温度级别的话，则应该直接使用氟橡胶产品，在二者在耐温能力上有明显的界限。

　　六、结语

　　PVDF热缩管经过高温烘烤之后仍然不会变软塌陷，这是因为它的三个防护层起作用了：碳氟键以及高的结晶度所构成的耐温框架，在170℃之下可以保持其挺拔的姿态;经过辐射交联所形成的一维、二维和三维交织在一起的大网做为最后一道防线，在晶体区域发生分解的时候也不会熔化流淌;严格的收尾工序也使得这一道防线能够在最终产品里全部起作用。分子结构决定了产品的整体表现，在此之前就是对原材料进行选择的时候所要遵循的一个最基本的原理和法则。明白了这一点之后，在各种各样的热缩管产品的面前，就可以通过它的外表来直接了解它在耐高温方面的真实情况了。