每当冬天来临的时候,很多户外电气设备以及车辆线路都会出现一些“冬季病症”,比如电线电缆外皮硬化、开裂;保护套管一折即断;绝缘层碎裂剥落等。但是很奇怪,在北方寒冷地区的使用中,许多氟橡胶热缩套管仍然保持柔软的状态,并且不会因为低温而变硬或者破裂。同样是橡胶材质的话,为什么它可以承受冬天的压力呢?实际上这里面包含的是有趣而奇妙的材料科学知识。
一、普通的套管在冬天为什么容易变脆呢?
要想了解氟橡胶热缩套管在低温下的性能如何,首先要搞明白普通的套管冬天为什么会变脆。
常见的热缩管一般都用到的是聚烯烃或者其他高分子材料来制造的。该类材料都存在一个相同的缺点——即其在玻璃化转变温度下会变得不透明。当环境温度降到该温度之下时,高分子链段的运动能力会迅速减弱,材料由软而有弹性的橡胶状变为硬朗的玻璃态。
以常温下的材料为例,在这种情况下,材料内部的分子链就像一截截可动的弹簧一样,在受到外界作用的时候能够发生形变;在低温的情况下,“弹簧”会被冻结住,变的很坚硬,在受到外界力量的时候不能够通过自身的形变来缓解压力,只能是直接发生断裂。
因此普通的套管,在冬季施工的时候,稍微弯曲一下就会产生白色的裂缝,并且还会直接断裂。
二、氟橡胶的秘密在于它的分子结构非常特殊
氟橡胶热缩管能够在低温条件下仍然保持柔软性,其主要原因就是氟橡胶特有的分子结构。
第一种氟橡胶分子链段中存在可以产生柔软性的作用基团,在较低温度下也能使分子链有一定的活动能力。因此,在寒冷的时候,材料并不会全部变成冰块,仍然具有一定的弹性和变形能力。
另外,氟原子体积大并且和碳原子紧密结合在一起,这样就使得分子链之间的作用力处于一个稳定的平衡之中,在高温下可以保持稳定,在低温下也不会出现过高的硬度。
正因为这样,质量好的氟橡胶热缩套管一般可以使用在零下四十摄氏度以下的地方,在这样的低温环境下仍然能够正常工作,并且不会出现开裂或者断裂的情况。该指标对于一般的普通套管来说很难达到。
第三部分:低温性能的意义
也有人会提出疑问:套管在冬天比较脆,是不是很严重的现象呢?答案就是肯定的了,低温脆化的危害要比人们所想得要严重得多。
第一种就是施工的风险。在北方冬天进行户外施工的时候,如果套管发脆,在穿线、弯曲、收缩的过程中很容易出现裂缝,从而导致返工以及材料浪费的情况发生。但是氟橡胶热缩套管在低温条件下仍然可以正常使用,并且大大提高了施工速度。
第二个就是运行中的问题。户外设备经过冬天多次的冻融过程后变得脆弱不堪,在温度变化所造成的拉伸和压缩力的作用之下,这些发脆的套管将会慢慢出现细微裂缝,并且随着裂缝的发展蔓延开来,水分便会渗入其中,造成绝缘降低、接头锈蚀乃至短路事故的发生。
第三个就是振动伤害。在车辆、机械设备运转的时候,电线电缆也会产生持续的震动,在低温环境下,没有弹性或者刚性太强的保护套管不能够起到缓冲的作用,从而导致了线缆本身以及接头出现过早的老化现象。
但是氟橡胶热缩套管由于它的宽温度范围和良好的柔韧性能,正好解决了这三个问题。
第四点是除了低温性能以外的整体实力
但是,一套供暖系统是否能适应寒冷气候,并不是仅仅从低温这个角度来判断的。氟橡胶热缩套管受到如此多的关注,并不仅仅是因为它具有其他的优点:
对于高温段的应用,在200℃左右的情况下可以长时间地运行,并且不会受到冬天寒冷和设备发热交替影响的影响;对于耐油性能来说,在冬天使用汽车所用到的各种汽油、机油以及防冻液等都不会给它带来损害;从阻燃的角度来看,该材料具有自熄性能,在燃烧过程中不会出现熔滴现象,这和一些刚性的含氟产品(比如PVDF热缩管)相比各有优势,但是氟橡胶在柔性和韧性方面的表现要优于其他同类产品。
而双壁热缩管的优点就是由于内部使用了热熔胶所造成的防水密封效果好,适用于埋地接头防护;花纹热缩管主要为了防止打滑和便于抓握的功能,在很多工具的手柄处都会用到这种热缩管。各种材质都有其优点,而氟橡胶热缩套管在这些“冷热交替、油污并存、要求苛刻”的高难场景中所起的作用就是如此。
第五条 冬季使用的注意事项
即使是最为寒冷环境用氟橡胶热缩套管,在冬天施工的时候也要注意一些事项:
适当预热。在寒冷的户外作业中,可以先把套管放在一个暖和的地方存放起来,在使用的时候再拿出来用。这样操作起来感觉也会比较舒服一些。
控制加热温度。在低温环境下的情况下,套管本体的温度较低,在加热收缩的时候可以适当的延长加热的时间,使热能能够充分地渗透进去,并且保证收缩是均匀而且彻底的。
避免局部急热。从非常寒冷的环境中直接使用高温急烤的方式,并且尽管氟橡胶具有很广的耐温范围,但是均匀加热仍然是保证收缩质量最好的方法。
选对规格。在低温环境下,套管回弹能力会有所改变,在选择型号的时候可以按照正常的标准留出足够的收缩余量就可以了。
结语
冬天不会变得很脆,这其实只是一小部分的技术参数而已,在此之后的是氟橡胶分子结构所赋予材料的一种广泛的温度范围适应性。从零下几百度的低温到二百多度的高温之间,氟橡胶热缩套管始终保持着柔软和可靠性,在轨道交通、新能源汽车、户外电力设施等领域中都能很好地发挥作用,这也是它能够在这些严酷环境中占据一席之地的根本原因所在。选择合适的材料,电线电缆才会有全年无虞地提供“贴心保护”的能力。
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