液態矽膠LSR(Liquid Silicone Rubber)亦稱為液體矽膠或注射成型液體矽膠,是一種可以流動、呈現液體形態的矽膠。液態矽膠LSR是一種無毒、耐熱、高復原性的柔性熱固性材料,其流變行為主要表現為低黏度、快速固化、剪切變稀以及較高的熱膨脹係數。實際上,所有的固化前為液體,固化後為彈性體的有機矽產品都可以叫做LSR(液體矽膠),但是習慣上說起LSR通常指使用液態射出成型LIM(Liquid Injection Molding)的矽膠,線收縮率≤0.1%,複製製品尺寸精密,常用來做大批量高精密度矽膠零組件。

液態矽膠LSR依1:1重量或體積配比用液體注射成型方法生產彈性體的雙組分加成型液態矽膠、在加熱等不同條件下硬化形成彈性體,不須特別的技術或昂貴的儀器設備即可使用,最適合自動化新成型系統使用,硬化後的彈性體具無毒、高透明度、耐溫、耐燃、耐候、耐擠壓、極佳的絕緣性,以及不受化學物質的腐蝕等優越特性。

一.液態矽膠LSR原料

液態矽膠LSR通常是由根底膠聚甲基乙烯基生膠、交聯劑聚甲基氫矽烷、催化劑如鉑、鎮、錢等的絡合物組成,依據不同用處,還可增加其它填充劑,如氣相法或沈澱法白黑、氧化鐵、二氧化鈦和黑等為了制取通明級的液態矽膠LSR,也可參加矽樹臘作為填充劑,液態矽膠LSR是由交聯劑中的SiH基和根康膠中的Si-CI=CH2基之間構成架橋而得到的一類矽膠彈性體。

1.根底膠

聚用基乙烯基矽氣烷生膠是液態矽膠LSR的根底膠。液態矽膠LSR的生膠分子量分布較寬,一般從數千至10-20萬。由於分子量小的組分能夠降低粘度,分子量大的組分能夠進步度

依據所需硫化膠的功能,聚甲基乙烯基矽烷生膠中乙烯基含量應控制在必定範圍內乙烯基含量太低,聯密度化膠功能差反之,則交聯密度過大,硫化膠變脆,伸長率、耐老化功能欠好聚甲基乙烯基矽烷生膠分子的端基為乙烯基時,有利於擴模和進步抗撕功能;聚甲基乙烯基矽烷生膠分子鏈詢及兩頭均有必定量乙烯基時,交聯時伴有分子模自身的增加,這能進一步進步硫化膠的物理機械功能。

2.交聯劑

聚甲基氫矽烷是液態矽膠LSR的交聯劑,其分子中直接與矽原子相連接的活性氫原子與根膠 聚甲基乙烯基矽烷生膠中的乙烯基進行加成反響使生膠硫化。通常一個分子中至少有3個以上的=SiH基團,方可使硫化膠網結構的柔順性和物理機械功能得到明顯進步。在製備液態矽膠LSR時,要注意交聯劑中矽氫基與根膠中乙烯基的摩,只要使它們匹配才能得到功能很好的化膠考慮到乙烯基的充分利用和氨鍵的損耗,一般以氫基檔過量為宣。

3.催化劑

元素周期表中第族過渡金屆的絡合物,對SiH與SCH=CH2幾乎都有加成化果,但在液態矽膠LSR中通常采用名種方式的鉑其化合物和絡合物目前主要使用均相催化劑,其間使用較遍及的是氨鉑酸與鏈烯燈、環烷烤、醇、酸、酵等構成的絡合物。由於這種催化劑具有很高的活性和選擇性但大部分活性較高,使膠料硫化過快,操作時刻短。若以金屬鉑計,鉑催化劑用的限度應為根底膠與交聯劑總量的1×0-7。但考慮到因體系不純使鉑中毒的況,其實際量一般為1×0-6-2×10-5,用過高,既不經濟,又增加抑制劑的用量。

4.抑制劑

聚甲基乙烯基矽烷生膠與料、交聯劑和催化混後就能在室響而膠料的混煉加工都需要必定時刻,反響物若在操作中先期固化,就得不到所需的形關和質關於液態矽膠LSR更要求如此,故要求在硫化溫度前幾乎不進行催化反響,到達硫化溫度後再敏捷進行催化反響。抑制反響的方法通常是參加抑制劑。抑制劑能與鉑催化劑生成必方式的絡合體,影響反響平衡的移動有用的抑制劑能和膠料一起放相當長的時刻,只要加熱到硫化溫度才分解。抑制劑分類,一類是作為增加劑參加膠中,與鉑效果阻滯其活性另一類是事前制成具有抑制性配位體的絡合物(覆合催化劑,然後抑制鉑的催化活性使用較遍及的是相容性好的聘類化合物、含化合物、有機過氧化物等一般參加量為根底膠質量的1%-5%。

5.填料

白炭黑作為液態矽膠LSR的補強料,同混煉矽膠、縮合型矽膠相,可使液態矽膠LSR的拉伸強度進步約40倍。關於有較高的強度要求,又具有較好流動性的電子元器件灌封用膠料或制造模具用膠料,白黑的增粘性大高。使用能溶於根底聚合物的MQ型矽樹脂作填料,可使液態矽膠LSR的粘度上升不顯著而強度顯著進步,並能夠得到通明的彈性體。

6.其它配合劑

一般矽膠的配合劑都適用於液態矽膠LSR,適當選擇配台劑是改善硫化膠功能的重要送徑。例如,誠土金屬、稀土元素和某些過渡金屬的化物及這些金屬的辛酸鹽,可顯著進步液態矽膠LSR的耐熱功能用氯鉑酸催化劑或參加石英粉等阻燃填料,能進步阻燃功能:鈦白粉、化鐵、鉆藍、銷黃、室化鋁等著色劑可得到不同顏色的液態矽膠LSR;參加炭黑的液態矽膠LSR可用作半導體材料等。

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二.液態矽膠LSR的成型方式

液態矽膠LSR因其流質形態,需採用液態射出成型LIM,即如同塑膠射出方式來進行生產,原理也與塑膠射出雷同,只是液態矽膠射出的原料本來就是液體形式,且投料過程需維持低溫確保原料不會在注塑過程中遇熱凝固而影響流動性,最後模具進行加熱後便完成最終成品。

液態射出成型LIM(Liquid Injection Molding),硫化設備為注射成型機。注射成型機流程非常簡單(不需高溫膠工藝中的配料,煉膠,切料,擺料等人工流程,只需一個工人取產品即可)。成型步驟為: 桶裝原料架設於機台送料處->液態矽膠LSR原料輸送至靜態混合器進行AB料攪拌->液態矽膠LSR注塑至模具腔體->液態矽膠LSR加熱成型->液態矽膠成品完成。液態射出成型產品精確度高(成型之前所有人工程式全部被機器取代),產量高(A/B膠混合在一定溫度下幾秒鐘成型),快速硫化、重複性機械生產。且因粘度適中便於操作,製品透明性高,可看到模具內灌鑄材料是否有氣泡等缺陷,液態矽膠LSR在生產製造上有省人,省電,省材料等多項優點,能生產所有高溫膠生產的產品。

液態矽膠LSR成型時是由粘度範圍從50000到大於1000000cPs的兩部份矽膠按1:1比例組成,在大多數情況下,使用鉑催化添加劑硫化系統在大於80℃的溫度來生產液態矽膠LSR。液態矽膠LSR通常由約75%的線性矽膠聚合物,約23%的氣相二氧化矽以及部份硫化添加劑(如氫化交聯劑與阻聚劑)的殘余物共混構成。氣相二氧化矽增大了矽膠的物理性能。它有能力作用於聚合物的非共價鍵,當施加剪切力於未硫化或已硫化的聚合物時能幫助其實現應力釋放。中高粘度聚合物與矽的組合給未硫化液態矽膠LSR一個類似奶油狀凡士林的外觀。成功加工液態矽膠LSR取決於使用適宜設備,該設備可混合與泵送粘稠物料而不會混進空氣。

液態矽膠LSR的硫化機械性能取決於多種因素,如聚合物的分子量及其與氣相二氧化矽相互作用所形成的分子結構。從某種程度上來說,聚合物粘度、填料類型與填料質量都會影響硫化矽膠的拉伸強度、伸長百份率與韌性。

大多數市售液態矽膠LSR使用鉑催化添加劑實行硫化反應。施加的硫化過程提供了最佳的硬度,從非常軟(邵氏硬度) 0A到90A的未硫化粘度小幅變化。這是切實可行的,交聯密度可通過調整配方中乙烯基與氫化基團的比例來獲得優化。在NuSil技術中,A單元含鉑催化劑,B單元含交聯劑與阻聚劑。部份揮發性阻聚劑控製著反應速度,使其在被加熱揮發前能確保混合物在反應中具有足夠的貯存時間。

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三. 液態矽膠LSR的產品特性

液態矽膠是堅韌與全能型矽膠。它們能被注模成幾乎任何東西而又能保持其彈性而不會被撕裂,諸如生產出從O型環到各種形狀的薄壁產品。液態矽膠LSR可以是清澈透明的,能被製造出獨特性能的產品,例如耐溶劑性、高熱穩定性或低釋氣性。液態矽膠LSR還可以與各種添加劑、特殊填料(顏料)以及活性藥物成份(APIs)良好混合,而極少會對其最終硫化彈性體的韌性與彈性等關鍵性能產生影響。

液態矽膠LSR具有優異的透明度、抗撕裂強度、回彈性、抗黃變性、熱穩定性、耐水、透氣性好、耐熱老化性和耐候性。及有較好的熱穩定性、抗寒性,優良的電絕緣性能,燃燒時不會產生有毒的物質等。在惡劣環境下,矽膠也能得到廣泛應用。這得益於其在高低溫環境下以生俱來的卓越熱穩定性能,及其低模量使在冷熱交替變化環境下能提供應力釋放的能力。

在醫療保健應用領域,液態矽膠LSR以其生物相溶性而眾所周知,應用於植入醫療器材方面已有相當長的歷史。

液體矽膠LSR產品優點

1.液態矽膠LSR耐溫範圍廣:-50℃-250℃

2.液態矽膠LSR在任何天氣和紫外線照射下都具有穩定性,抗老化

3.液態矽膠LSR高絕緣性:介電強度≥20kV/mm

4.液態矽膠LSR固化速度快,是常規固態矽膠的10倍左右

5.液態矽膠LSR高撕裂強度和伸長率%(高韌性)

6.液態矽膠LSR清澈透明,可添加填料及其它添加劑,改變化學性能

7.液態矽膠LSR在低溫環境下可在料筒內長時間待機

8.液態矽膠LSR硫化溫度低,成型製品週期短,降低生產成本

9.液態矽膠LSR硫化過程無副產物,無需二段硫化,亦可二次硫化(後硫化)

10.液態矽膠LSR注射成型工藝硫化成型,計量準確,材料浪費少

11.液態矽膠LSR製品精度高,可加工複雜形狀製品

12.液態矽膠LSR與PA、PA6、PA66、PBT、PC、PPS等多種材料組合可獲得良好的聯結性

13.液態矽膠LSR為高通量與高精度模製成型應用進行設計

14.液態矽膠LSR製品具有優異的耐老化性、耐侯性、無毒性、高透明性、高機械強度、彈性好等特點。

四.液態矽膠LSR的種類

液態矽膠原料的矽膠硬度從0度液態矽膠,5度液態矽膠,10度液態矽膠,15度液態矽膠,20度液態矽膠,25度液態矽膠,30度液態矽膠,40度液態矽膠,50度液態矽膠,60度液態矽膠,到80度液態矽膠。液態矽膠的用途有醫用液態矽膠,奶嘴液態矽膠,注射成型液態矽膠,耐高壓液態矽膠,低壓低粘度液態矽膠,導電液態矽膠,膠輥用液態矽膠,液態氟矽膠,按鍵專用液態矽膠,低硬度液態矽膠,高透明低粘度液態矽膠,高導熱有機矽灌封膠,高回彈減震液態矽膠,潛水眼鏡專用液態矽膠,高拉力液態矽膠,食品級無味液態矽膠,商標用液態矽膠,紡織品表面印刷或塗布用液態矽膠,電纜附屬檔案專用液態矽膠,無水口密封圈專用液態矽膠,手機套專用液態矽膠,手錶帶專用液態矽膠。

五.液態矽膠LSR的應用

1.食品接觸例如:輸送飲料管,食品級矽膠管、飲用水矽膠管;嬰兒奶瓶瓶蓋;各種雜件;零件,壓延片,壓延帶和傳送帶。

2.藥用例如:用於液體和可溶的藥物循環管;醫用傳送帶等。

3.醫用例如:短期與人體接觸的制品,如各類引流管、導尿管、透析管、醫療矽膠定製吸球、醫療矽膠負壓引流球、醫療級顯影劑矽膠管、醫療級矽膠呼吸管、醫療級矽膠氣囊導尿管、淚液引流矽膠管、矽膠引流管、矽膠鼻氧Y型管、一次性子宮頸擴張矽膠導管、產後止血矽膠球囊、醫療麻醉矽膠面罩等;醫療器械,如人工心肺機泵管、膜式人工肺等以及藥物緩釋等。用於體外循環管;輸氧管;注射器密封件;呼吸面罩。

4.人體植入如:長期植入物制品,如人工心臟瓣膜、人工腦膜、人工乳房、人工關節、腦積水引流裝置以及各種美容整形植入物。