湿热环境下的PVDF热缩管，寿命衰减曲线如何？

　　湿热环境对于高分子材料来说是更大的挑战，它要比单纯的高温或者单纯的高湿度更加复杂。温度可以提供能量，而水分子又参与到化学反应中去，二者相加之后会使分子链断裂、添加剂析出以及界面失效的速度加快。在这样的情况下，热缩管的使用寿命衰减一般不会是一条直线，而是在初期缓慢、中期加快、后期急剧减少的曲线上。要确定一种材料可以使用多长时间，则要把加速老化的数据、现场暴露经验以及安装质量结合起来进行分析。按照常见的几种热缩材料来分析，主要集中在寿命衰减曲线的形态以及拐点上。

　　PVDF热缩管

　　讨论湿热寿命的时候，首先要看一下这个材料本身。该材料的水汽渗透率处于含氟聚合物之中等偏下水平，在短时间内的浸泡或者高湿度环境下的暴露并不会马上产生明显的反应。但是长时间处于高温高湿的状态中，水分子仍然会慢慢地渗透到非晶区，并且和残留的催化剂、末端或者加工助剂等发生反应。水解和氧化同时发生，分子链逐渐分解，表面产生细微裂缝。寿命衰减曲线因此会呈现出三个阶段：初期性能保持率下降比较慢，有可能前几年拉伸强度保持率还大于90%;中期下降速度加快，每年减少2%-5%;之后出现了拐点，性能迅速恶化。在加速老化试验中，在85℃、85%RH条件下进行，经过1000小时之后，拉伸保持率为大约85%，而到了2000小时之后，则有可能降到70%左右。如果把保持率设为50%，那么温带湿热的环境大概可以达到8到12年的寿命。该材料寿命衰减曲线受到温度、湿度、应力等多方面因素的影响，但是现场的数据要比实验室的数据更加真实可信。安装过程中局部过热会产生隐性缺陷，水汽从这些缺陷中渗透进去，在曲线拐点之前大约两年到三年就会出现。因此，在潮湿、高温环境下对材料寿命进行评价的时候，并不是只有材料等级这一项可以考虑进去，还需要考虑到安装工艺以及实际应力等因素。

　　氟橡胶热缩套管

　　氟橡胶热缩套管在潮湿和高温环境下使用时会有一定的影响。其主链已经饱和，耐水解性能比很多聚烯烃材料都要好，在短时间内的高湿度也不会造成很快的降解。但是湿热仍然会使配方中的一些添加剂慢慢析出来，在表面上的颜色会加深一些，它的弹性和韧性也会逐渐减弱。寿命衰减曲线也是一条S型曲线，在早期的变化很小，可能会在两年之内感觉仍然很柔软;中期表面开始粉化、压缩永久变形增大;后期硬化后就会出现脆裂现象，并且密封的功能也会因此而失效。在85℃、85%RH条件下，氟橡胶热缩套管经过2000小时之后的拉伸保持率仍然可以达到80%左右，但是回弹的速度却明显减缓了。如果在安装过程中局部被火烧过，表层就会出现一些细微的裂缝，水分沿着这些裂缝渗透进去，加快了物体的老化过程。和PVDF热缩管相比，氟橡胶热缩套管更加柔软、韧性好，适合做动态密封用，但是半透明观察性差，不能直接看见里面的状况。在潮湿炎热的环境下使用氟橡胶热缩套管时，要注意到胶层或者管壁和线缆之间界面的地方，因为在这些地方最容易积累水汽。在定期检查的时候，要用手去触摸管道的表面，并且感受一下它的回弹力是否都是一样的，在发现了硬点或者裂纹之后要及时地进行更换。

　　花纹热缩管

　　花纹热缩管一般用来对电线电缆进行标示和区分，它的基材大多是聚烯烃，表面还印有各种油墨图案。在潮湿和高温的环境中，图案层是容易出现问题的地方。油墨吸水膨胀，和纸张收缩不同，造成起泡、边角不清或者掉页等现象。在寿命衰减曲线上，图案可读性的第一项指标就会开始变差，在大约两年到四年之间就会非常明显地出现变化。基材在潮湿和高温的作用下会慢慢发生水解反应，从而导致其拉伸强度逐年下降。在加速试验中，在60℃、90%RH条件下进行1000小时的测试，花纹热缩管的图案色差ΔE可能会大于4.肉眼可以观察到明显的改变。如果用在潮湿炎热的环境中的话，可以外面加一个透明的保护管，或者装到遮蔽槽里面去。安装温度过高的话就会提前损坏图案层，使得花纹热缩管在潮湿炎热的环境中更快地失效。和单色管相比，花纹热缩管的使用寿命一般会比较短，这是因为图案层增加了界面缺陷。在验收的时候要从各个角度来检查字符是否齐全，并且要用手轻轻擦拭一下看能不能把颜色蹭掉。如果图案已经变得很模糊了，即使绝缘性能还可以，也应该考虑进行更换，因为识别功能失效会影响到维护效率。

　　双壁热缩管

　　双壁热缩管是由外层绝缘壁以及内层热熔胶构成的一种产品，在很多需要防水、防潮和机械缓冲的地方都会用到它。在潮湿和高温环境下，内层胶体容易吸收水分，粘接力减弱，从而产生渗水现象。寿命衰减曲线为：外层收缩之后几年内密封良好，之后胶体慢慢老化，在五年到八年之间可能会出现端口渗漏的情况。在85℃、85%RH条件下，热熔胶经过500个小时之后粘接强度可能会降低20%-30%，而到了1000个小时的时候就会有更大的降幅。双壁热缩管的使用寿命由其胶层厚度以及使用情况决定。弯曲处内侧容易积累胶水，外侧容易出现脱胶现象，这是比较脆弱的地方。在安装的时候如果温度过高，胶体会出现过度流动的情况，密封层也会变得比较薄一些;温度太低，胶没有融化开来，填充的部分不够完整。和PVDF热缩管相比，双壁热缩管在填补空隙方面有优势，但是透明度较差，不能看到里面的状况。在验收的时候要对端口胶环进行检查，看是否有不均的现象，有没有气泡或者缺胶的情况。这些缺点会在潮湿和高温的反复作用下逐渐扩大，并最终造成密封失效。

　　氟橡胶热缩管

　　氟橡胶热缩管具有很好的弹性和适用性，在动态密封以及高温场合下都比较合适。在潮湿和高温条件下，水分子会首先产生增塑效果，使材料变得柔软起来，之后交联网络中的水分开始分解，材料的弹性和韧性也随之减弱。在寿命衰减曲线上，前两年回弹的变化不大，之后压缩永久变形逐渐加大。在加速老化的条件下，在100℃、100%RH环境下经过一万小时之后，氟橡胶热缩管拉伸保持率大约为七十五。如果同时有振动的话，微裂纹就会加快扩展。氟橡胶热缩管具有良好的耐化学性，但是当它在潮湿和高温环境下受到机械应力时，它的使用寿命将会大大降低。安装的时候不要用太高的温度，要慢慢升温，并且可以延长使用寿命。冷却之后再看弹性是不是都一样了，如果有硬点或者细微的裂纹的话就要换新的了。和氟橡胶热缩套管一样，它更适合于高温动态环境，并不单单是抵御湿热。在潮湿炎热的环境下，氟橡胶热缩管的使用寿命曲线一般会在5～8年的范围内出现拐点，这主要由配方以及防护手段来决定。

　　线缆标识

　　线缆标识要清楚、持久并且可以追踪。在潮湿和高温的环境中，油墨会吸收水分而褪色、变模糊，甚至基材也会出现粉化现象。寿命衰减曲线表明，标识可读性的变化一般会在三年至五年之后变得很明显。如果用PVDF热缩管做标识载体的话，半透明可能会降低对比度，但是耐候性比较好。线缆标识的维护要定期进行检查，在需要的时候可以重新标示或者加上防护套。在安装的时候要防止局部过热，因为过热会使得标识层提前老化。线缆标识的使用寿命比管材本身要短一些，需要单独进行评价。在潮湿和高温环境下，标志不清会使得查找故障的时间成倍增长，错误连接的风险也会上升。因此，线缆标识要列入到定期维护计划当中去，并且要用手电筒侧面光来检查字符的边沿情况，然后用轻擦的方法来确定油墨的附着力。对于重要的线路可以加上透明的保护管来延长标志的可见时间。

　　结论

　　在潮湿和高温环境中，PVDF热缩管的使用寿命衰减曲线并不是一条直线向下，而是在开始的时候比较平稳，在后面则会急剧下降。加速老化数据可以提供一个参考范围，但是现场的温度、湿度、应力以及安装的质量都会影响到拐点的位置。氟橡胶热缩套管、花纹热缩管、双壁热缩管和氟橡胶热缩管各司其职，不能相互代替。线缆标识的使用寿命一般比管材本身要短一些，并且还需要进行额外的防护工作。为了提高设备的使用寿命，在选择型号的时候就要注意了;在安装过程中也要做好相应的准备工作;另外还要做好设备的防护工作，并且要做好巡检工作。控制好加热温度，防止局部烧焦，保证整体收缩一致，这是减小衰减曲线下移的根本途径。要定期对热缩管进行检查，包括弹性、密封性和标识可读性的检测，在发现问题时要及时解决，这样热缩管才可以在潮湿高温的环境下起到应有的防护作用。