热缩管加热之后就会像被施了魔法一样自行收缩，并且紧紧包裹在线缆或者零部件上——这整个过程虽然很神奇，但是它背后的科学原理却是非常清楚的高分子物理原理。氟橡胶热缩套管作为一种高效率防护材料，在其收缩过程中会表现出不同于一般的热缩材料的特点，并且也会体现出与橡胶弹性体本身所具有的特性相一致的地方。本文将以分子结构为切入点来剖析热收缩的原因，并结合实际情况提出一些有关于生产工艺的问题。

　　一、理解收缩的前提是：什么叫高分子材料记忆效应

　　热缩管能够被压缩的原因是高分子材料具有“记忆效应”，即在一定的温度下可以保持原来的形状和大小。要想弄清楚这个问题的话，就要对高分子存在的两种状态有所了解。

　　高弹态和结晶态

　　氟橡胶等弹性体材料，在常温下分子链呈现高弹状态，分子链段能够自由移动，因此该类材料具有很好的柔性和可恢复性。在一些氟塑料类材料中(比如PVDF热缩管的基材))，分子链排列有序，并且具有一定的晶体结构，在常温下比较坚硬。

　　2.“记忆”的来源是什么

　　高分子是由数以万计的原子通过化学键联接而成的一条或多条长链，在材料合成的时候就处在了自然卷曲、无规缠结的状态中。当材料在高温下受到外力拉伸或者扩展的时候，分子链就会被强迫沿着外力的方向伸展开来。如果在保持扩张状态的情况下把材料降温，那么分子链就会被“冻结”住，在这种情况下它们所具有的伸展性就被暂时地停止了——这就是扩张态热缩管产生的原因。

　　但是固定的不稳定。分子链“生来”的倾向就是趋向于卷曲的状态，就如一根被拉开的弹簧一样总是想要恢复原状。如果再被加热的话，分子链段就会恢复到原来的运动状态，并且会驱使材料回到原来的状态。具有记住自己的本来样子的特点的就是记忆效应的分子基础。

　　二、氟橡胶热缩套管收缩的过程

　　氟橡胶热缩套管的生产和使用就是对记忆效应进行两次运用的过程。

　　生产过程中的步骤为：扩大、成型

　　在生产过程中，把氟橡胶管坯加热到高弹性状态下的温度范围里，并且使用机械的方法或者是气体的压力来使它径向膨胀到所要求的比例上。(这个比例就是产品收缩率))。在扩张状态下的迅速降温可以使得分子链从伸展的状态变成一个固定的结构。此时产品的内径比原来的要大一些，在准备发动的状态下。

　　使用过程中会因为温度而收缩

　　安装的时候给套管加温，在材料激活温度以上的时候，冷冻的状态下的分子链段又获得了运动的能力，被拉长了的分子链网络，在熵增的作用之下会自动地收缩回来，从宏观的角度来看就是套管的外径很快变小了。直到缩小到和原来的管坯差不多大小的程度，并且紧紧地粘附在要保护的对象表面上。

　　该过程中起主要作用的是一个热力学上的驱动因素——熵。分子链由有序的伸展状态恢复到无序的蜷缩状态，这是系统的增加而发生的自发过程，并不依靠外力来实现，在热能的作用下就可以完成。因此可以理解为热缩管回缩的速度很快并且很有力。

　　三、氟橡胶和普通的热缩材料在收缩特性上有什么不同

　　同样的热缩管材，由于所用材料的不同，在其机理上会有不同的侧重以及在表现形式上的差异。

　　交联网络所起的作用

　　氟橡胶为经硫化后的高弹体材料，在分子链间存在着化学交联点，并由此形成了一个三维网状结构。交联点就像绳子上的结一样把分子链连接起来，在材料被拉伸或者压缩的时候能够保证整个结构不发生塑性变形。就是由于这种交联网络的存在，使得氟橡胶热缩管具有很好的收缩回弹性以及尺寸恢复的能力。

　　普通聚烯烃的收缩机制

　　普通的聚乙烯或聚丙烯热收缩套所用到的方法是辐射交联、部分结晶。受热的时候结晶区会熔化，交联网络的回缩力就会驱使它收缩，在冷却之后又会重新固结起来。此类材料的收缩激活温度一般为100～125℃左右，在使用的时候要根据实际情况来选择合适的加热方式以及加热时间和温度等参数。

　　3、弹性体收缩具有独特的优点

　　因为氟橡胶本身就是一种弹性体，在收缩到一定程度之后，管壁仍然会保留一定的弹性抱紧力，可以应对被保护物体的小型变形，并且不容易受到振动的影响而脱落。与之相比，硬质氟塑料类的产品比如PVDF热缩管，在收缩之后质地依然很坚硬，具有很强的防护能力但是缓冲性能较差。双壁热缩管在收缩的时候内层胶会同时熔化，从而达到结构固定和密封的效果，在原理上多了个胶层熔融流动的过程。

　　第四部分 影响收缩效果的因素

　　掌握了理论之后就可以知道，在实际施工过程中各个工艺的要求是怎么来的了。

　　温度要到位

　　分子链段运动所需要的能量是足够的。当温度不够的时候，收缩不到位，在套管里面会留下比较大的回缩应力，贴合得不是很紧实;当温度适当时，皮肤会收缩得很厉害，并且表皮光滑细腻。氟橡胶热缩套管一般推荐的收缩温度比一般的聚烯烃材料要高一些，在使用的时候应该按照产品的工艺参数来设置好热风枪的温度。

　　加热要均匀

　　收缩是指整个分子链网络都发生了一起整体回弹的过程，在局部过热的情况下会使该处先于其他地方开始收缩定型，并且会阻止周围的其他部分一起同步地进行收缩过程，从而造成褶皱、气泡以及应力集中等问题。均匀地加热，并且由一个地方到另一个地方推进，这是保证收缩质量的主要方法。

　　收缩终点的掌握

　　当缩小到原来的大小附近的时候，回缩驱动力已经基本上被释放了，再加温也不会有更好的贴合效果了，还会引起热老化。当套管完全贴合并且表面平滑的时候就应该停止加温了。花纹热缩管收缩到一定程度的时候，它的表面纹理就会非常清楚、完整，并且也可以作为参考的一个标准来使用。

　　4、被保护物体形状的作用

　　遇到直径突然变化的地方时，套管各个部分所要求的收缩量是不一样的，在进行加热的时候要分段进行，并且不能让细径的部分被过度压缩，而粗径的部分又没有完全贴合。

　　第五个问题是：收缩之后可以长久地保持原来的样子吗?

　　有的读者会提出这样的疑问：收缩之后的套管是否会慢慢地“反弹开来”呢?答案是不会。由于回缩到合适的位置之后，分子链已经回到了接近最初的卷曲结构中去，熵驱动的力量也就随之消失了。当材料处在常温之下并且保持了冻结稳定的形态时，在环境温度不高于激活温度的情况下，该形状就会一直保持下去。这也就告诫我们要注意：套管安装的位置最好避开一直处于高温状态下的热源，不然的话材料就会再一次变软，并且失去对物体施加的压力的能力。

　　六、结语

　　氟橡胶热缩套管的受热收缩，实际上是高分子链由被冷冻后的伸展构象恢复到自然卷曲构象的过程，属于熵驱动下的自发过程。而在生产过程中所形成的扩张定型、交联网络等，则分别是提供“记忆的前提”的以及提供“回缩的骨架”的东西。掌握了这个原理之后，加热温度、均匀手法、收缩终点等等施工要求就不再只是机械化的规定了，而会变成对材料本身的一种科学的操作。不管是氟橡胶热缩管、双壁热缩管或者PVDF热缩管等，在掌握好热收缩的分子机制之后，使用起来就会得心应手了，每一条套管都能被准确地收缩到位，并且与周围材料紧密配合在一起。在严格的工况下能够达到预期的防护效果。