在选择热缩管材料的时候,很多人会忽略掉一个很重要的物理参数——密度。很多用户第一次接触到氟橡胶热缩套管的时候,都会不自觉地认为它的密度跟普通的热缩管差不多,因为它们在外形上很相似,在使用方法上也很相近。但是实际上的情况并不是这样。不同的热缩管材料,在密度上有很大的差别,而这种差别又会影响到单位长度的质量、成本计算以及柔软性等多方面的内容。本文将会对这个问题进行详细的论述。
首先要知道什么是密度,并且知道为什么密度很重要
密度是单位体积内所含物质的数量,一般用g/cm³来表示。对于热缩管这样的管形材料来说,它的密度决定着同一种壁厚、同样长度下所具有的质量,并由此而影响到运输费用、安装之后整个系统的总重量负担情况,在一些精密仪器上还涉及到配重的问题。
另外,密度也即是材料分子结构的一种直接表现形式。分子链排列得越紧实,所含的重元素的比例也越大,那么它的密度就会更大一些。所以用密度来比较的话,就可以从另外一个角度去认识各种热缩管材料之间性能上的差别,并且找出其中的原因所在。
二、普通的热缩管的密度级别
市场上常用的普通热缩管主要有以下几种类型:聚烯烃类(用聚乙烯为基材进行改性的),PVC类和带有胶层的复合结构的产品。
聚乙烯、聚丙烯等热收缩套
这是目前使用最为广泛的一种普通的热收缩管,它的密度一般都在0.9~0.95克/立方厘米左右,属于典型的轻质高分子材料。聚乙烯分子链是由碳和氢组成的,它的结构比较疏松、结晶度也相对较高,所以它的密度就比较小了。因此它的手感比较轻盈、柔软性强的原因之一就是这样的。
PVC 类热缩管
PVC因为其分子中含有的氯原子,而氯原子的质量比较大、密度也较高,在大约1.2到1.4克/立方厘米之间。因此PVC制品的手感比较重和硬,这是由于其本身的物理特性造成的。
双壁热缩管
双壁热缩管的外层一般采用聚烯烃材料,而内层则使用的是热熔胶,在它的整体密度上和单壁聚烯烃产品的相近程度,并且稍大一点,在大约1.0克/立方厘米左右。带有胶层之后,在单位长度上会增加一定的分量,但是总体还是属于一种轻质材料。
三、氟橡胶热缩套管的密度水平
氟橡胶热缩套管的密度和普通的聚烯烃热缩管有很大的不同。氟橡胶是指分子链中含有的氟原子数量较多的一种合成橡胶,其中氟元素的相对原子质量大约为19.远远大于氢元素的相对原子质量(约等于1)。氟原子在分子链中的比例较大,因此整个材料的密度也比较高,在一般情况下可以达到1.8到1.9克/立方厘米之间,比聚烯烃类热缩管要大上一倍半左右。
即在壁厚、长度相同时的情况下,氟橡胶热缩管的质量是普通热缩管质量的两倍左右。在实际采购的时候,如果是按照重量来计算的话,则要考虑到各种材质之间转换的关系;对于重量非常重要的应用领域(比如航空航天电缆、无人机布线等)来说,这样的差别更加要从设计之初就开始考虑进去。
第四部分:和其它特种热缩管相比其密度如何
为了更加全面地了解不同产品的密度差别,可以将一些常见的特种产品放在一起进行对比。
PVDF热缩管
PVDF热缩管是以聚偏氟乙烯为主要成分的一种材料,并且它也和大量的氟原子有关,它的密度大约在1.7到1.8克/立方厘米之间,跟氟橡胶热缩套管比较相近。但是两者的材料特性不一样:PVDF是氟塑料的一种,它的硬度比较大一些;氟橡胶是弹性体的一种,具有很好的柔性和弹性的特点。虽然两种材料的密度差不多,但是它们在力学上的表现却大相径庭,在选择的时候不能只看它的密度来决定。
花纹热缩管
花纹热缩管的主要材料是聚烯烃,在表面上印有防滑图案。因为纹理并没有明显的改变材料的实际密度,所以它的密度和普通的聚乙烯树脂差不多。花纹所起的作用主要是在于表面上的变化,并不是对物质的本质进行改变,即不会使物体变重或者减轻重量。
硅橡胶类热缩管
硅橡胶的密度大约为1.1~1.3g/cm³,在聚乙烯、聚丙烯以及氟橡胶之间。它具有和氟橡胶一样的柔韧性,但是耐油、耐腐蚀的能力却不如氟橡胶热缩套管,在很多情况下宁愿选择密度更大、性价比更高的氟橡胶热缩套管也是有道理的。
第五点是由于密度不同所造成的影响
1、重量和成本计算
对于按照公斤来购买产品的客户,在同样的预算之下,氟橡胶热缩管的数量要比普通的热缩管少一些。在进行项目的成本预算是要按照体积或者长度来计算,并不是简单的沿用了普通的材料经验数据。
柔韧性和反弹力
氟橡胶尽管它的密度比较大,但是它作为一种弹性体,它的柔韧性以及压缩回弹性能远远强于普通的聚烯烃热缩管。虽然密度大并不等于坚硬,但是这和PVC给人们留下的印象是不一样的。
防护性能之间的关系
氟原子给材料带来的不仅仅是高的密度,还具有稳定化的化学键能力。这就是氟橡胶具有良好的耐热性、抗油性和抗各种化学品侵蚀的能力,并且可以在非常恶劣的工作环境下长时间使用的原因所在。可以认为,密度的不同就是性能不同的一种外在体现。
4、收缩施工中的细小差异
密度大、热容高的材料,在加热收缩的时候会稍微慢一些,因此在加热的过程中要采取更加均匀的方法来防止外层已经收缩了但是内部还没有完全贴合的情况发生。
六、结语
因此,氟橡胶热缩套管的密度和普通的热缩管不一样,它的密度比聚烯烃类普通产品的密度大很多,在大约等于PVDF热缩管的时候,它是普通热缩管的两倍左右。由于氟原子占据了分子结构中很大的比例,所以可以推断出氟橡胶材料为什么具有很好的耐高温和耐介质性。
对于用户来说,了解密度差别意义不只限于重量与成本的计算上,在通过密度这个窗口来认识各种热缩管材料性能边界的条件下,则可以知道花纹热缩管、双壁热缩管、PVDF热缩管等等的不同种类,并且能够根据不同的需求选择合适的热缩管。在氟橡胶热缩管以及其他很多产品的使用过程中作出符合自己工作条件的选择。在选择材料的时候要把密度、性能和成本这三个因素一起进行权衡比较,这样才能达到防护效果和经济效益的最佳结合。
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