PVDF管的絕緣性能并非穩定,其表現會受到多種因素的影響,這些因素既包括材料本身的特性,也涉及使用環境和加工過程。具體如下:
一、材料本身的特性
原料純度
高純度PVDF樹脂(不含雜質或低填料)的絕緣性更優異。若原料中混入金屬離子、導電填料(如碳纖維)或未聚合的單體雜質,會顯著降低體積電阻率,甚至導致局部導電。
例如:工業級PVDF管若為降低成本添加回收料或無機雜質,可能使絕緣性能下降1~2個數量級。
結晶度與分子結構
PVDF的結晶度(通常為50%~70%)會影響其介電性能:結晶度越高,分子排列越規整,介電常數略高但介電損耗更低,絕緣穩定性;反之,非晶區占比過高可能導致絕緣性能波動。
分子鏈中的缺陷(如支鏈、交聯點)也可能成為電荷聚集點,間接影響擊穿強度。
二、加工工藝的影響
成型過程
擠出或注塑過程中,若溫度過高(接近或超過PVDF熔點170℃)、剪切力過大,可能導致材料降解,產生小分子雜質或極性基團,降低絕緣性。
冷卻速度不均勻會導致結晶分布不均,局部可能出現應力集中,進而影響介電常數的穩定性。
后期處理
若管道表面經過改性(如等離子處理、涂層附著),可能引入極性基團或導電層,破壞表面絕緣性;
加工時殘留的脫模劑、油污等,若未清潔,會形成局部導電通道。
三、使用環境因素
溫度
在常溫(-40℃~120℃)下,PVDF管的絕緣性能穩定;但當溫度接近其玻璃化轉變溫度(約-40℃)或熔點(170℃)時,分子運動加劇,體積電阻率會下降(如超過150℃時可能降至1012Ω?cm以下),擊穿場強也會降低。
濕度與介質接觸
PVDF本身吸水率極低(<0.04%),正常濕度下絕緣性受影響小;但長期接觸高濕度環境或浸泡在極性介質(如強電解質溶液)中,若管道存在微裂紋,水分或電解質可能滲入,導致表面漏電或局部絕緣下降。
化學腐蝕
雖然PVDF耐多數酸堿和有機溶劑,但長期接觸強氧化性介質(如濃硝酸、氯磺酸)時,可能發生表面降解,產生極性基團或微孔,破壞絕緣連續性。
四、機械與物理損傷
表面與結構完整性
管道表面的劃傷、裂紋、孔洞等機械損傷,會導致局部電場集中,降低擊穿強度;若損傷深入內層,甚至可能使管道成為“導電橋”(尤其在高電壓環境下)。
例如:安裝時過度擠壓導致的管壁變形或開裂,可能使絕緣性能下降30%以上。
老化與降解
長期暴露在紫外光、輻射或高溫環境中,PVDF分子鏈會發生斷裂或氧化,產生羰基、羥基等極性基團,導致體積電阻率降低、介電損耗增加。
戶外暴露或高頻輻射環境下,這種老化對絕緣性的影響更顯著。
五、外部污染
管道表面若附著導電粉塵(如金屬粉末、碳粉)、油污或電解液(如酸堿霧凝結液),會形成表面導電通道,尤其在高濕度下,絕緣電阻可能大幅下降。
例如:化工車間的PVDF管若長期積累金屬粉塵,表面電阻可能從101?Ω降至10?Ω以下。
總結
PVDF管的絕緣性是材料純度、加工工藝、使用環境等多因素共同作用的結果。為保證其絕緣穩定性,需選擇高純度原料、避免加工損傷、控制使用溫度在合理范圍(通常-40℃~120℃),并定期清潔表面以防止污染。在對絕緣性要求的場景(如半導體制造),還需選用經過處理的低雜質PVDF管。