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發(fā)布時(shí)間:2025-06-25點(diǎn)擊:
AB組液態(tài)硅膠(通常指液態(tài)硅橡膠,LSR)的成型工藝是一種基于鉑金催化加成固化的雙組分反應(yīng)注射技術(shù)。其核心在于通過精確混合A/B組分,在高溫模具中實(shí)現(xiàn)快速交聯(lián)固化。以下是該工藝的深度解析,涵蓋關(guān)鍵環(huán)節(jié)與技術(shù)要點(diǎn):
化學(xué)基礎(chǔ)
A組分:含乙烯基封端的聚硅氧烷基礎(chǔ)膠 + 補(bǔ)強(qiáng)填料(如氣相二氧化硅)+ 顏料。
B組分:含硅氫鍵(Si-H)的交聯(lián)劑 + 鉑金催化劑 + 抑制劑(控制反應(yīng)速度)。
反應(yīng)機(jī)制:在加熱條件下,鉑金催化劑激活 Si-H鍵與乙烯基的加成反應(yīng),形成Si-CH?-CH?-Si交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(無副產(chǎn)物,環(huán)保)。
工藝特點(diǎn)
低溫注射(20-40℃):混合膠料保持液態(tài)流動(dòng)性。
高溫固化(170-220℃):模具加熱觸發(fā)快速交聯(lián)。
精準(zhǔn)計(jì)量:A/B比例誤差需<±0.5%(通常1:1)。
環(huán)節(jié) | 技術(shù)要點(diǎn) |
---|---|
冷藏儲(chǔ)存 | A/B組分分開存儲(chǔ)于5-15℃環(huán)境,防止預(yù)固化(催化劑活性喪失)。 |
動(dòng)態(tài)回溫 | 使用恒溫循環(huán)系統(tǒng)(非自然回溫),確保膠料粘度穩(wěn)定(±5%)。 |
閉環(huán)計(jì)量 | 齒輪泵或伺服柱塞泵控制流量,配備壓力傳感器實(shí)時(shí)反饋,精度達(dá)±0.1%。 |
靜態(tài)混合 | 混合器需20-40個(gè)螺旋單元,雷諾數(shù)<100(層流混合),確保混合均勻度>99%。 |
關(guān)鍵設(shè)備:高精度計(jì)量泵、靜態(tài)混合器(定期更換防堵塞)。
參數(shù) | 控制要求 |
---|---|
料筒溫度 | 維持20-40℃(水冷/油冷系統(tǒng)),防止局部過熱導(dǎo)致預(yù)固化。 |
注射速度 | 高速填充(0.1-0.5秒)避免湍流,但需匹配排氣設(shè)計(jì)(真空模具可提速30%)。 |
注射壓力 | 通常50-150 bar,薄壁件需更高壓力(>200 bar)。 |
流道系統(tǒng) | 冷流道必備:針閥式控制(防流涎),流道溫度30-50℃(獨(dú)立溫控)。 |
模具設(shè)計(jì)要點(diǎn):
排氣槽深度0.005-0.01 mm(硅膠粘度低,易困氣)。
分型面密封精度<0.01 mm(防溢料)。
溫度:模溫170-220℃(溫度↑10℃,固化時(shí)間↓50%)。
時(shí)間:按制品最厚區(qū)域計(jì)算(t=k·d²,k為材料系數(shù),d為厚度)。
例:1 mm厚度約需10-20秒,5 mm需60-120秒。
壓力控制:保壓壓力為注射壓力的30-50%,持續(xù)1-3秒補(bǔ)償收縮(收縮率約0.1-0.3%)。
工序 | 操作要點(diǎn) |
---|---|
頂出 | 模溫降至60-80℃頂出(防撕裂),頂針表面噴砂或鍍特氟龍降低粘附。 |
后固化 | 醫(yī)療/食品級(jí)必選:150-200℃烘烤1-4小時(shí),去除可揮發(fā)物(VOC<50 ppm)。 |
去毛邊 | 冷凍修邊(-40℃液氮脆化后拋丸)、激光切割或高壓水刀(精密部件)。 |
問題 | 根源 | 對(duì)策 |
---|---|---|
固化不完全 | 催化劑中毒(S/P/N化合物污染) | 嚴(yán)格隔離含硫/胺類物質(zhì),設(shè)備專用化。 |
氣泡/缺料 | 困氣或注射速度過快 | 優(yōu)化排氣槽,采用真空注塑(≤0.1 bar);分段注射(慢-快-慢)。 |
尺寸偏差 | 收縮不均或保壓不足 | 模流分析優(yōu)化澆口位置;延長保壓時(shí)間;后固化穩(wěn)定尺寸。 |
粘模 | 脫模劑失效或表面粗糙 | 模具納米涂層(類金剛石DLC);使用內(nèi)脫模劑(<0.1%添加量)。 |
醫(yī)療級(jí)(ISO 10993):高純度鉑金催化劑,無過氧化物殘留(如醫(yī)用導(dǎo)管、假體)。
食品級(jí)(FDA 21 CFR):禁用含錫/鉛添加劑(如奶嘴、烘焙模具)。
工業(yè)級(jí):耐高溫(-50~250℃)、絕緣性(CTI≥600V),用于密封圈、電子灌封。
數(shù)字化控制:
IoT傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測A/B混合比、模溫均勻性(±1℃)。
綠色制造:
冷流道系統(tǒng)減少廢料率至<2%(熱流道廢料率>15%)。
微成型技術(shù):
納米級(jí)模具加工(Ra<0.1μm)用于微流控芯片、光學(xué)硅膠透鏡。
AB組液態(tài)硅膠成型是精密化學(xué)與機(jī)電控制的高度融合:
成功關(guān)鍵:A/B組分的精準(zhǔn)計(jì)量與混合 + 模具熱管理的穩(wěn)定性。
未來方向:向智能化、微型化、超高速固化(<10秒)發(fā)展,滿足新興行業(yè)需求。
掌握此工藝需深入理解材料化學(xué)特性與設(shè)備協(xié)同邏輯,建議通過DOE(實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì))優(yōu)化參數(shù)窗口,實(shí)現(xiàn)零缺陷生產(chǎn)。
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