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AB 組液態(tài)硅膠成型工藝解析？

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)：

一、工藝原理

  1. 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）。

  2. 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）。

二、核心流程與技術(shù)解析

1. 原料處理與供料系統(tǒng)

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）。

2. 注射與充模

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）。

3. 固化階段

  • 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%）。

4. 脫模與后處理

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）。

三、工藝難點(diǎn)與解決方案

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）。

四、應(yīng)用場景與材料選擇

  • 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。

五、工藝創(chuàng)新趨勢

  1. 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℃）。

  2. 綠色制造：

    • 冷流道系統(tǒng)減少廢料率至<2%（熱流道廢料率>15%）。

  3. 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。

總結(jié)

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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