橡胶材料家族非常庞大:天然橡胶、丁腈橡胶、硅胶、三元乙丙等等…各有所长。但是,在工业界中,“王座式”的一个称呼已经被公认的属于氟橡胶——用氟橡胶制作而成的管道因此也获得了“橡胶之王”的美誉。这样的称呼是不是名副其实呢?或者是言过其实呢?看完下面这三组对比、原理分析之后,你自己就会得出结论了。
第一张“能力图”就明白了为什么它是王者
把常见的橡胶材料关键性能进行对比的话,氟橡胶管的表现就非常出色了:
导出表格
性能方面:天然橡胶、丁腈橡胶、硅胶、氟橡胶
长期耐温:大约在80摄氏度左右、大约在100摄氏度左右、大约在200摄氏度左右、大约在200摄氏度左右
短期耐热性:100~120℃之间
耐油性:差、好、差、极好
耐臭氧、耐候性差,一般的,好的,非常好
阻燃性:差、差、一般、好
耐化学介质一般
根据表格可以发现一个规律:其他的橡胶大多是“瘸腿运动员”,比如硅胶虽然抗高温但是不耐油;丁腈虽然耐油但是不能承受高温;天然橡胶虽然有很好的弹性和不易老化的特点,但是它很容易受到水汽的影响而发生霉变。但是氟橡胶管没有明显的缺点,在各个方面的性能上都处于前列或者接近前列的位置。综合能力最好,“王”就是这样来的。
二、王氏手中的三张底牌
王牌一:耐高温、长距离
从-20℃的低温环境到200℃以上的高温状态,并且在短时间内承受高达300℃的热冲击,氟橡胶管都可以很好地处理。发动机舱、蒸汽管路、高温烘箱等“橡胶坟场”就是它自己的主场。大多数橡胶材料在120摄氏度以上的高温下会加快老化速度,在此温度之下氟橡胶仍然可以保持良好的工作状态并能使用很长时间。
王牌二:耐油、耐介质的能力最高
接触到汽油、机油和液压油都不会产生膨胀或者变黏的现象,并且不会出现分层的情况,在此之前世界上没有哪一种特殊橡胶可以做到这一点。汽车燃油管、变速箱附近以及机床液压系统的管道都使用了这样的材质。一个简单的例子就是普通的橡胶管浸泡于汽油中一天之后就会明显的膨胀和变形,而氟橡胶管浸泡数月仍然会保持尺寸不变。
王牌三:抗衰老、寿命长
臭氧、紫外线、风霜雨雪等都是造成橡胶龟裂的原因。普通的橡胶在户外放置几月之后就会产生裂缝;但是氟橡胶管可以承受长期的日晒、雨淋,它的耐候性使它成为了户外设备以及海上的装备的好材料。加上离开明火之后就会自行熄灭的阻燃性能,安全系数更高一些。
三、王冠之下隐藏着怎样的科学奥秘呢?氟元素独特的本领
在之前的几篇文章中已经提到过键能以及分子结构的关系,在此不再赘述。本文将以一种新的视角来切入问题——即以氟元素本身所具有的性质为切入点进行论述。
氟为自然界中电负性最大的一种元素,与碳形成的一种非常稳定的化学键。普通的橡胶分子链就像一条挂着很多易碎物品的长绳,在受到高温、油脂和酸性物质的影响时很容易被逐一破坏掉;而氟橡胶分子链就像是一层又一层坚硬的“氟盾牌”,外面的各种外力都难以找到突破口。
氟橡胶管之所以具有全能性,并非因为它在哪一方面得到了强化,而是因为它的整个分子结构本身就很难被破坏。结构决定了性能,而性能又影响着地位——王者之名,最终还是由元素周期表来赋予的。
第四部分是关于王族成员的:“相同的基因,不同的人形。”
氟橡胶材料优秀的基因也衍生出很多种防护用品,各司其职。掌握这些知识可以帮你选择合适的工具,在各种场合中游刃有余。
氟橡胶热缩套管就是用氟橡胶材料做成套管形状,在一定条件下进行拉伸和固化处理后得到的一种产品。经过加热之后会收缩并包裹住电线电缆,从而赋予其耐高温和抗油脂的能力到线束防护中去。汽车发动机舱内各种线路以及工业高温设备旁边的各种连接处,在长时间处于油污和高温环境之下,普通的绝缘层已经无法承受了,但是这样的产品却可以长久地正常使用。
氟橡胶热缩管具有和它一样的性能,在接触到润滑油、清洗剂等各种化学物质的情况下依然能够保持稳定的特性,并不会因为普通的材料而被油脂所溶解或者发生膨胀变形的情况,在各种复杂的工作环境中都可以得到有效的应用。
双壁热缩管走的是另外一条路:外层绝缘耐磨、耐腐蚀;内层热熔胶在加热之后会液化并填充缝隙,在冷却之后就会形成一道密封屏障,具有很好的防水和防潮的效果。不一定能承受高温,在室外接线盒、埋地线缆等等防水场合下就是主力军了。
PVDF热缩管使用的是聚偏氟乙烯材料,具有良好的耐腐蚀性以及较高的机械强度,在电子电气和化工标识包装等领域有着广泛应用。适用于不需要特别高的温度但是又不能承受太强的腐蚀性的情况。
花纹热缩管主要以物理防护和手感为主:表面有纹理增加摩擦力,在工具的手柄或者器材的握把处使用既可以防滑也可以耐磨的产品就是一种实用性较强的外表包裹材料。
可以发现,在输送介质、保护线缆等方面,“氟系材料家族”已经涵盖了工业防护的各种情况,并且也体现了“橡胶之王”的影响力。
第五个就是王有“命门”,认识自己的不足才能够利用起来
一个好的“王”,并不是完全没有缺点,而是在于人们知道它有哪些限制。氟橡胶管存在的三个弱点要记牢:
害怕使用酮类和酯类溶剂:比如丙酮、丁酮等等都会使它产生溶胀失效的现象,在接触到之前一定要查看介质表格;
害怕高温、高压和水蒸气:长时间接触的话会被分解掉,在蒸汽的工作状态下建议使用三元乙丙类材料;
低温性能较差:普通的配方在零下20度以下就会变得很坚硬,在深冷环境下要使用改性的配方或者换用硅胶。
而且它的价格比普通的橡胶要高很多倍,在一般的使用环境下(常温、无油、无腐蚀)的情况下,用这种材料反而会是资源浪费。好的钢材应该用来锋利的地方,这才是对于“王”正确的运用方法。
六、结语
氟橡胶管被称作是“橡胶之王”,主要是因为它的耐高温性、抗油脂性和抗氧化老化能力都十分出色,在汽车工业中有着广泛的应用,并且还用于化工行业以及航空航天领域等等。在各种严格的机械设备的工作条件下,经过了数十年的时间之后仍然能够保持良好的工作状态。
但是王并不是全能神。了解其优点和缺点,在合适的情况下使用它,在不合适的时候更换更好的材料——这样的理性选择材料的观点要比任何名号都要有价值。读完本文之后,在以后被人提问“它为什么是橡胶之王”时,不仅可以作答,还可以讲解到分子层次上的原因。
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