为什么氟橡胶管能在300℃环境下不老化？真相在这里

　　橡胶在高温下会加速老化，这是每个人都知道的事实。普通胶管在高温环境下使用一段时间之后就会变得黏糊、硬化、龟裂，最终报废。但是有一种材料却是个例外，那就是氟橡胶管。它可以一直使用到200℃以上的高温中，并且在短时间内甚至可以承受300℃的冲击而不会出现明显的老化现象。这其中究竟隐藏着怎样的秘密呢?今天我们用材料科学的观点来把这个事情说清楚。

　　首先弄明白的是：为什么橡胶会“老去”呢?

　　要想知道氟橡胶管为什么会耐久性好，就要先弄清楚普通的橡胶为什么会变质。

　　橡胶的老化过程就是分子链被破坏的过程。天然橡胶和丁腈橡胶等普通的橡胶，在其分子主链中都含有大量的碳氢化合物，其中C-H键的键能比较小。由于高温、氧气、臭氧、紫外线等的作用，在一定条件下就会发生两种类型的化学反应：

　　链断裂：高温提供了足够的热量使分子链在较弱的地方发生断裂，从而使材料失去了弹性的特点，并且会表现出硬度增加以及出现裂缝的现象;

　　交联度过大或者链断裂：当有氧存在时，有些橡胶会发生过量交联而变得非常坚硬和脆性大;另外一些橡胶可能会发生降解，并产生较小分子物质(变黏、变软))。

　　当温度上升到10～20℃的时候，化学反应的速度就会增加一倍左右。因此普通的橡胶，在100摄氏度的环境下寿命会大大缩短，而在150摄氏度以上的高温下更是难以支撑多久。

　　二、氟橡胶管耐高温的关键在于氟原子所形成的“防护盔甲”。

　　氟橡胶分子结构和上述两种都不同。在该化合物中，大量的氢原子被氟原子所代替。不要低估了这个替代品所带来的三项关键的优势：

　　C-F键可以达到很高的程度

　　碳氟键的键能大约为485kJ/mol，远远大于碳氢键的414kJ/mol。要打破它的话，则必须用到更高一些的温度以及更多的能量才行。分子链“打不烂”，老化也就变缓了。

　　氟原子形成了屏蔽层

　　氟原子的原子半径很小，电负性强，在碳主链上形成一个很厚的保护层，就像穿上了一件厚厚的盔甲一样。一层防护装甲可以防止热能直接侵入人体，并且能够阻隔空气中的氧气和臭氧以及其他有害物质进入体内，在根源上抑制了氧化反应的发生。

　　3、化学惰性大

　　氟为元素周期表中最活泼的非金属元素之一，在所有的化学物质当中都很难和它形成共价键。因此氟橡胶管在接触燃油、机油以及大部分酸碱性液体的时候都不会受到影响，并且不会因为与这些液体接触而加快老化过程。

　　正是因为有了这三个方面的防护，所以氟橡胶管才具有远远超过普通的橡胶所具有的高温和抗氧化的能力。

　　第三部分 300摄氏度并不是随便就能说出的话：长时间和短期的不同

　　要以一种客观的态度来对待“300℃”的这一组数据：

　　长时间使用的最高温度为200摄氏度左右，在此范围内可以连续运转几个月到几年之久，其性能十分稳定;

　　短时耐受温度为250～300℃之间，在短时间内对材料进行加热或者冷却的过程。

　　长时间处于300摄氏度的环境中，即使是氟橡胶管，在分子链慢慢分解的情况下也容易产生硬化开裂现象。因此，“能够在300℃环境中不老化”这句话的意思并不是说可以在300℃下长期使用，而是在短时间内承受高温冲击的情况下不会产生永久性的损害。这在选择材料的时候很容易被人曲解的地方。

　　第四种就是用相同的道理来扩展出一套套管家族

　　氟橡胶具有很好的耐高温性能，并不仅仅应用于管道材料中，在经过一定的加工处理之后还可以制成各种形状的产品来作为防护用品使用，从而形成了一套完整的应用系统：

　　氟橡胶热缩套管属于典型的例子。它的基材是氟橡胶，在加热之后会收缩，并且紧紧地包裹在线缆或者线束上，给连接处提供了耐高温、抗油脂污染的安全防护层，在汽车发动机舱以及航空设备等高溫環境中得到廣泛應用。它的抗老化的机理和氟橡胶管是一样的。

　　PVDF热缩管使用的是聚偏氟乙烯材料，它的耐温范围大约在150℃～175℃之间，并不是所有的高温都可以承受，在机械强度方面也比不上氟橡胶等其他类型的热缩管;但是它具有很高的机械强度、良好的耐化学腐蚀性和优良的绝缘性能，并且成本也比较低。对于温度的要求不是特别高的电子产品和电器行业得到广泛应用。

　　双壁热缩管具有内外两层结构，在外面一层为耐磨绝缘的聚烯烃材料，在里面一层则是热熔胶，在加热之后内胶会融化并填满缝隙，从而形成一个密封防水保护层，它是用来对电线电缆接头处进行防潮、防腐的主要产品之一。

　　花纹热缩管表面有规则的纹理，在使用时会有较大的摩擦力和很好的握持效果，通常被用来包裹工具的手柄或者运动器材的握把等地方，并且能够兼顾到外观以及防滑的效果。

　　而氟橡胶热缩管，在高温油污环境中表现得非常出色，即使是长时间处于润滑油和燃油之中也不易发生溶胀失效的情况，它是严苛工况下电缆保护的理想之选。

　　第五条 氟橡胶管“不老化的”使用方法

　　好的材料也不能抵消错误的操作。想要使氟橡胶管在高温下具有长久的生命力，请看下面的内容：

　　不要让其一直处于上限的工作状态中太久：长时间工作的建议温度范围为180℃之内，并且要为波动留出空间;

　　避开热源直接烧烤：接近发热体的地方要加设隔热材料，防止局部温度过高;

　　避开两种“敌人”，即酮类、酯类溶剂以及高温高压水蒸气会对氟橡胶造成腐蚀，在使用之前一定要检查;

　　降低反复弯折的情况，在高温环境下弯折容易造成分子链断裂，所以弯曲半径要留足;

　　定期目视检查：表面发硬、微裂纹、明显变色都属于老化现象，在出现这些情况的时候要及时地进行更换。

　　结语

　　氟橡胶管在300℃高温下可以“扛得住”，不老化，这并不是因为幸运的原因，在分子层次上有一层由氟原子组成的致密铠甲——键能高、屏蔽强、化学惰性强，三个方面的因素一起造成了它的“橡胶之王”称号。

　　但是最好的材料也有限制。弄清了长时间温度和瞬间温度的不同之处，并且知道了它在低温下的弱点，然后根据自己的工作环境来选择合适的型号并正确的安装使用，这样才能够使氟橡胶管充分地体现出其耐高温的能力。