我科学家研制出新一代刚性可循环热缩管

热缩管,聚酰亚胺,高分子聚合物,

热缩管具有高温收缩、柔软阻燃、绝缘防蚀等功能。自1959年Raychem公司申请了聚乙烯热缩管的第一个专利以来,全世界的研究人员就一直在寻找提升热缩管性能的方法。

近日,我国科学家在这方面取得了突破。哈尔滨工业大学肖鑫礼和孔德艳,率先成功地用聚酰亚胺制备出了可循环耐极端环境的刚性新一代热缩管。他们的这项成果最近发表在《科学报告》(Sci.Rep.7,44936,2017)上。

热缩管是一种高分子聚合物,具有形状记忆功能。它在高温下会扩张,这时利用快速冷却技术固定住扩张时的状态。当重新加热达到完全恢复温度时,热缩管又会缩回到原来的状态。因此,完全恢复温度决定了它的应用范围和领域。

和传统热缩管的热收缩源于不可逆的结晶熔融不同,聚酰亚胺热缩管的热收缩源于聚酰亚胺的可逆玻璃化转变,它的完全恢复温度在180℃至330℃之间可调节,同时能耐受的低温也从目前的-40℃至-80℃之间扩展至-196℃。这不仅解决了传统热缩管不能循环使用的问题,还大大拓展了热缩管的工作温度。

聚酰亚胺热缩管的实际收缩过程 (a)及其示意图 (b)。(a1) 初始态,(a2) 部分扩张态,(a3) 完全扩张定型, (a4)热收缩回起始态。

另外,传统高温热缩管由于材料的限制,都是柔性或半刚性管,无法负载或固定重物。但聚酰亚胺热缩管得益于聚酰亚胺特殊的分子结构,使其具有了刚性特质,并且还兼备缩颈接管效应,可连接并固定为其自身重量上千倍的重物。

聚酰亚胺热缩管的缩颈接管效应 (a)及机理示意图 (b)。(a1) 扩张定型态,(a2) 缩颈接管效应垂直向上固定铜棒,(a3) 垂直向下固定铜棒,(a4) 倾斜固定铜棒。

目前,热缩管已广泛应用于电子、建筑、交通、石油、化工、通讯、船舶、航天和国防等领域,产品需求潜力十分巨大,仅中国市场平均每年就要消耗100亿米热缩管。刚性新一代聚酰亚胺热缩管具备可循环、耐极端环境、质量轻、固定好、可载重等传统热缩管无法比拟的优点,将极大拓宽热缩管的应用领域,为一些工程问题提供技术解决方案。

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责任编辑: 闫月

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