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發布時間:2025-06-25點擊:
AB組液態硅膠(通常指液態硅橡膠,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注射技術。其核心在于通過精確混合A/B組分,在高溫模具中實現快速交聯固化。以下是該工藝的深度解析,涵蓋關鍵環節與技術要點:
化學基礎
A組分:含乙烯基封端的聚硅氧烷基礎膠 + 補強填料(如氣相二氧化硅)+ 顏料。
B組分:含硅氫鍵(Si-H)的交聯劑 + 鉑金催化劑 + 抑制劑(控制反應速度)。
反應機制: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,形成Si-CH?-CH?-Si交聯網絡(無副產物,環保)。
工藝特點
低溫注射(20-40℃):混合膠料保持液態流動性。
高溫固化(170-220℃):模具加熱觸發快速交聯。
精準計量:A/B比例誤差需<±0.5%(通常1:1)。
| 環節 | 技術要點 |
|---|---|
| 冷藏儲存 | A/B組分分開存儲于5-15℃環境,防止預固化(催化劑活性喪失)。 |
| 動態回溫 | 使用恒溫循環系統(非自然回溫),確保膠料粘度穩定(±5%)。 |
| 閉環計量 | 齒輪泵或伺服柱塞泵控制流量,配備壓力傳感器實時反饋,精度達±0.1%。 |
| 靜態混合 | 混合器需20-40個螺旋單元,雷諾數<100(層流混合),確?;旌暇鶆蚨?gt;99%。 |
關鍵設備:高精度計量泵、靜態混合器(定期更換防堵塞)。
| 參數 | 控制要求 |
|---|---|
| 料筒溫度 | 維持20-40℃(水冷/油冷系統),防止局部過熱導致預固化。 |
| 注射速度 | 高速填充(0.1-0.5秒)避免湍流,但需匹配排氣設計(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 | 冷流道必備:針閥式控制(防流涎),流道溫度30-50℃(獨立溫控)。 |
模具設計要點:
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℃,固化時間↓50%)。
時間:按制品最厚區域計算(t=k·d²,k為材料系數,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1-3秒補償收縮(收縮率約0.1-0.3%)。
| 工序 | 操作要點 |
|---|---|
| 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 | 醫療/食品級必選:150-200℃烘烤1-4小時,去除可揮發物(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 | 對策 |
|---|---|---|
| 固化不完全 | 催化劑中毒(S/P/N化合物污染) | 嚴格隔離含硫/胺類物質,設備專用化。 |
| 氣泡/缺料 | 困氣或注射速度過快 | 優化排氣槽,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 | 模流分析優化澆口位置;延長保壓時間;后固化穩定尺寸。 |
| 粘模 | 脫模劑失效或表面粗糙 | 模具納米涂層(類金剛石DLC);使用內脫模劑(<0.1%添加量)。 |
醫療級(ISO 10993):高純度鉑金催化劑,無過氧化物殘留(如醫用導管、假體)。
食品級(FDA 21 CFR):禁用含錫/鉛添加劑(如奶嘴、烘焙模具)。
工業級:耐高溫(-50~250℃)、絕緣性(CTI≥600V),用于密封圈、電子灌封。
數字化控制:
IoT傳感器實時監測A/B混合比、模溫均勻性(±1℃)。
綠色制造:
冷流道系統減少廢料率至<2%(熱流道廢料率>15%)。
微成型技術:
納米級模具加工(Ra<0.1μm)用于微流控芯片、光學硅膠透鏡。
AB組液態硅膠成型是精密化學與機電控制的高度融合:
成功關鍵:A/B組分的精準計量與混合 + 模具熱管理的穩定性。
未來方向:向智能化、微型化、超高速固化(<10秒)發展,滿足新興行業需求。
掌握此工藝需深入理解材料化學特性與設備協同邏輯,建議通過DOE(實驗設計)優化參數窗口,實現零缺陷生產。
深圳市利勇安硅橡膠制品有限公司—專注液態硅膠制品精密技術研發24年,聯系電話:134-2097-4883。