液態(tài)硅膠材料與LIM工藝介紹.ppt

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液態(tài)硅膠與LIM工藝介紹 2018 12 30 目錄 1 液態(tài)硅膠材料性能介紹 硅膠原材料 硅膠分類 硅橡膠VMQ 高溫硫化硅橡膠HTV 室溫硫化硅橡膠RTV 固態(tài)硅膠HTV HCV 液態(tài)硅膠LSR 雙組分硅膠RTV 2 單組分硅膠RTV 1 過氧化物硫化 鉑金催化硫化 鉑金催化硫化 縮聚型 加成型 縮聚型 LSR含義 液態(tài)硅膠 LiquidSiliconeRubber 簡稱LSR 液態(tài)硅膠是相對固態(tài)高溫硫化硅橡膠來說的 其固化前為液體 固化后為彈性體 LSR通常是由基礎膠 聚甲基乙烯基硅氧烷生膠 和交聯(lián)劑 聚甲基氫硅氧烷 在催化劑 過渡金屬的絡合物 如鉑 鎳 銠等 的作用下 通過加成反應形成具有網(wǎng)絡結(jié)構的彈性體 根據(jù)不同用途 還可添加其它填充劑 如氣相法或沉淀法白炭黑 氧化鐵 二氧化鈦和炭黑等 為了制取透明級的LSR 也可加入硅樹脂作為填充劑 雙組分 A組分 含鉑催化劑 和B組分 含交聯(lián)劑 LSR的加成反應 催化劑 元素周期表中第XIII族過渡金屬的絡合物都有加成催化作用 但在LSR中通常用鉑 Pt 及其化合物和絡合物 決定因素 溫度促進硫化速度加成反應后無副產(chǎn)物鉑催化劑 遇到硫化物 氮化物 磷化物 有機金屬物等 會發(fā)生不硫化現(xiàn)象 鉑金中毒 例如 合成橡膠 松香 環(huán)氧樹脂 氨硫化 請注意禁止接觸醫(yī)療手套 橡膠密封圈 橡皮筋等產(chǎn)品 LSR的化學結(jié)構 硅膠是硅氧烷結(jié)合為主鍵的化合物 Si O化合鍵鍵能高 一般橡膠C C鍵能 332kJ mol 因此化學性質(zhì)非常穩(wěn)定 具有優(yōu)異的耐熱性 耐燃性 耐候性 耐輻射性以及電絕緣性能 硅氧鏈呈螺旋 線圈 結(jié)構 分子間的相互作用力小 當溫度變化時 分子間作用力變化很小 具有良好的耐寒性 回彈性 同時指向螺旋外的甲基可以自由旋轉(zhuǎn) 使得硅膠具有獨特的表面性能 表面張力弱 如憎水性 表面防粘性 Si O鍵能 460kJ mol 螺旋構造 分子間力較小 LSR性能特點 無毒性 可用于醫(yī)療和食品用途 對人體無毒 無嗅無味 對環(huán)境安全 可降解性 燃燒時不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì) 燃燒生成物主要為SiO2 抗撕裂強度 回彈性 抗黃變性 耐水防水 耐候性 因Si O鍵能高 比紫外線輻照能量高 不易被紫外線和臭氧分解 故有良好的耐紫外線 耐臭氧和耐老化性 耐溫性 良好的耐熱和耐寒性能 在 50 200 溫度范圍內(nèi)長期使用仍具有較好的彈性 無熔融和脆化 特殊產(chǎn)品可達 110 電絕緣性能 優(yōu)良的電絕緣性 其介電損耗 耐電壓 耐電弧 耐電暈 電阻系數(shù)等均在絕緣材料中名列前茅 且電氣性能受溫度和頻率的影響很小 生理惰性 聚硅氧烷類化合物是已知的最無活性的化合物中的一種 它們十分耐生物老化 與動物體無排異反應 并具有較好的抗凝血性能 透氣性 硅膠薄膜比普通橡膠及塑料打蠟膜具有更好透氣性 LSR固化前具有低粘度 快速固化 剪切變稀以及較高的熱膨脹系數(shù) 可以采用注塑的方式 大量 快速 重復性機械生產(chǎn) LSR性能特點 耐溫 LSR性能特點 耐熱性 LSR性能特點 耐寒性 LSR性能特點 耐溫 LSR性能特點 耐溫 LSR性能特點 耐化學溶劑 油性 液態(tài)硅膠與固態(tài)硅膠的區(qū)別 外形液態(tài)硅膠 固化前為液態(tài) 具有流動性 固態(tài)硅膠 呈固態(tài) 沒有流動性 應用液態(tài)硅膠 應用廣泛 可用于工業(yè)用品 生活用品 醫(yī)療和食品用品 可以直接接觸人體和食物 固態(tài)硅膠 一般應用于工業(yè)用品 生活用品 環(huán)保安全性 液態(tài)硅膠 鉑金硫化 無毒無味 屬高安全的食品級材料 固態(tài)硅膠 過氧化合物硫化 有硫化劑或遮蓋硫化劑的氣味 屬環(huán)保材料 生產(chǎn)方式液態(tài)硅膠 全自動化生產(chǎn) 生產(chǎn)周期短 材料無需前段加工 更高效 更節(jié)省人工 可用于雙色注膠 固態(tài)硅膠 需要配料 煉膠 切膠 人工投料等工序 液態(tài)硅膠的物性 粘度Viscosity物體在流動時 相鄰流體層間存在著相對運動 則該兩流體層間會產(chǎn)生摩擦阻力 稱為粘滯力 粘度則是用來衡量粘滯力大小的一個物理數(shù)據(jù) 其大小由物質(zhì)種類 溫度 濃度等因素決定 粘度單位是帕斯卡秒 Pa s 粘度的大小影響了模具內(nèi)部材料的流動性和方向性 對于產(chǎn)品外觀有較大的影響 特別是模具死膠或彎位 容易造成困氣和固化不良 液態(tài)硅膠的物性 適用時間Potlife適用時間是指液態(tài)硅膠A組分和B組分混合后開始 直到粘度上升到不能使用的最大時間 LSR的A組分和B組分充分混合后 40 情況下 72小時以后粘度開始爬升 液態(tài)硅膠的物性 硬度Hardness硅膠硬度用邵氏硬度表示 又稱邵爾硬度 表示一個指定形狀的物體在規(guī)定負荷下抗壓痕的性能 邵氏硬度數(shù)值范圍是0 100 0位最低值 100為最高值 硅膠一般具有10 80的邵氏硬度范圍 對聚合物基材 填充物和助劑進行不同比例的混合可以實現(xiàn)各種中間的硬度值 同樣地 加熱固化的時間和溫度同樣也能改變硬度 而不會破壞其他的物理特征 邵氏硬度計 包括邵氏A型 ShoreA 邵氏D型 ShoreD 邵氏00型 Shore00 邵氏A型硬度計 準確測試范圍10 90 當ShoreA90時 須換ShoreD進行測試 液態(tài)硅膠的物性 比重SpecificGravity比重也稱相對密度 固體和液體的比重是該物質(zhì) 完全密實狀態(tài) 的密度與在標準大氣壓下3 98 時純H2O下的密度 999 972kg m3 的比值 比重是無量綱量 即比重是無單位的值 一般情形下隨溫度 壓力而變 硅膠的密度一般比水大 主要取決于硅膠的填料 液態(tài)硅膠的物性 抗拉強度TensileStrength抗拉強度 又稱拉伸強度 是指造成一塊硅膠材料樣品撕裂時每個范圍單位上所需的力 抗拉強度單位是牛 平方厘米 N cm2 或帕斯卡 Pa 固態(tài)硅膠一般的抗拉強度范圍介于4 0 12 5MPa之間 氟硅橡膠一般的抗拉強度范圍介于8 7 12 1MPa之間 液態(tài)硅膠一般的抗拉強度范圍介于3 6 11 0MPa之間 液態(tài)硅膠的物性 斷裂伸長率ElongationatBreak斷裂伸長率是指當樣品斷裂時相對于原長度的所增長的百分比 不同的加工方法和硬化劑的選擇都能很大程度地改變其伸長率 硅膠的伸長率和溫度有很大關系 固態(tài)硅膠一般的伸長率在90 1120 之間 氟硅橡膠一般的伸長率在159 699 之間 液態(tài)硅膠一般的伸長率在220 900 之間 液態(tài)硅膠的物性 撕裂強度TearStrength撕裂強度是指在有切口的樣品上施加力量時阻礙切口或刻痕擴大的抵抗力 固態(tài)硅膠一般的撕裂強度范圍介于9 55kN m之間 氟硅橡膠一般的撕裂強度范圍介于17 5 46 4kN m之間 液態(tài)硅膠一般的撕裂強度范圍介于11 5 52kN m之間 液態(tài)硅膠的物性 線收縮率Shrinkage線收縮率系指硅膠制品固化脫模成形后 其尺寸與原模具尺寸間之誤差百分比 液態(tài)硅膠的物性 回彈性ReboundElasticity回彈性是指導致物體形變的外力撤除后 物體迅速恢復其原來形狀的能力 通常用應變的試樣在應力除去后快速回復時的輸出能與使試樣應變時的輸入能之比值來量度 回彈性是硅膠受力變形中可恢復的彈性變形大小的一種表征手段 硅膠分子間的相互作用會妨礙分子鏈段運動 作用于硅膠分子上的力一部分用于克服分子間的黏性阻力 另一部分使分子鏈變形 它們構成了硅膠的黏彈性 所以硅膠既有高彈性 又有黏性 影響硅膠回彈性的因素 伸長率大 永久變形小的硅膠 彈性好 分子量大的硅膠彈性好 分子量分布窄的硅膠彈性好 分子鏈柔順性好的硅膠彈性好 分子間的作用力大 使彈性有所降低 液態(tài)硅膠的物性 壓縮變形率CompressionSet壓縮變形率是指材料在一定溫度下被壓縮至一定形狀 并維持一定時間后而發(fā)生永久性變形的量 壓縮變形率是材料樣品未能恢復到它原有高度的百分比 例如 40 壓縮變形率表示此樣品只恢復了被壓縮厚度的60 100 壓縮永久變形則表示樣品無絲毫恢復 也就是說 它保持了被壓縮的狀態(tài) 壓縮變形的大小主要是受硅膠恢復能力所支配 影響恢復能力的因素有分子之間的作用力 網(wǎng)絡結(jié)構的變化或破壞 分子間的位移等 壓縮變形率越小則材料的回彈能力越好 抗變形能力越強 液態(tài)硅膠的物性 2 LIM工藝介紹 LIM含義 液態(tài)注射成型 LiquidInjectionMolding 簡稱LIM LIM是利用定量裝置 送料機 控制兩種材料 A組分和B組分 按1 1的比例 如果產(chǎn)品有顏色要求則加入色漿 或添加劑等 再通過混合器予以充分混合泵入注塑機的料筒后 螺桿準確地把液態(tài)硅膠注入模具型腔 在一定模溫下液態(tài)硅膠發(fā)生固化反應 螺桿 LIM成型條件 固化溫度 一般情況下 90 210 可以實現(xiàn)固化 射出壓力 40 120Kg CM2 固化時間 150 情況下 1mm試片固化時間在10s以內(nèi) 線收縮率 100 150 線收縮率在2 3 由于LSR低粘度性 流動性高 為了避免溢膠 對模具封膠位和分型面有較高要求 為減低氣泡不良 最好在模具中加裝抽真空結(jié)構 以保證模腔內(nèi)的空氣及時排出 液態(tài)硅膠生產(chǎn)設備 注塑成型機 液態(tài)硅膠生產(chǎn)設備 供料機雙組分A B 1 1體系小包裝 20kg大桶裝 200kg 典型的LIM模具設計 3 液態(tài)硅膠種類介紹 LSR產(chǎn)品種類介紹 LSR產(chǎn)品種類介紹 LSR種類 自潤滑 滲油 LSR 自潤滑LSR在硫化后 硅油分子會緩慢地析出 分布于硅膠制品的表面 形成許多細小的油珠 這些油珠在密封圈的組裝過程中可以降低摩擦 減少或避免制品的損傷 而且表面與內(nèi)部在硫化成型24H后會形成一個動態(tài)的平衡 當表面的硅油被除去后 內(nèi)部又會緩緩析出硅油 恢復表面的潤滑性 LSR種類 自粘接LSR 自粘接LSR不需要使用底涂 膠水 就能與多數(shù)基材有良好的粘接性 自粘接LSR可以實現(xiàn)良好的粘接性 節(jié)省工序 實現(xiàn)自動化生產(chǎn) 而LIM Primer的方法工序比較復雜 粘接的機理 強力粘接塑料而不粘接模具 短時間內(nèi)可以達到很好的粘接效果 P R方式 可粘結(jié)的塑膠類型如下 PA6 PA66PCPBTPETPESPPSU M R方式 可粘結(jié)的金屬類型如下 不銹鋼 自粘接LSR選擇要素 模具表面處理 4 LIM常見問題及對策 LIM常見問題及對策 氣泡或膨脹 硫化不足延長硫化時間 提高溫度成型壓力不足增加保壓壓力產(chǎn)生氣泡排空空氣 調(diào)整注射速度模具加熱不均勻調(diào)整加熱裝置 使受熱均勻 缺料 表面斑點 混色不均 LIM常見問題及對策 硫化不足延長硫化時間 提高溫度空氣未排空充分抽出空氣困氣檢查設備密封槍口模具溫度過高降低溫度 平均溫度分布混合斑調(diào)整注射速度 檢查供料器 LIM常見問題及對策 合模線問題 混合比不當檢查供料系統(tǒng)混合不均勻調(diào)整注射速度成型壓力不良增加壓力 降低溫度注入時間過長縮短注射時間焊接部位排氣不暢采用真空機器流道不均衡均衡流道 LIM常見問題及對策 光澤度差 暗色 硫化不足延長硫化時間 提高溫度模具表面粗糙模具拋光或者脫模劑太強 LIM常見問題及對策 脫膜性能不好 硫化不足延長硫化時間 提高溫度模具表面不佳模具表面處理表面溫度分布不均勻檢查模具加熱方法 LIM常見問題及對策 毛邊溢膠 注膠量太多減少注膠量分型面問題檢查分型面鎖模力太低加大鎖模力模溫太低提高模具溫度注射壓力太高降低注射壓力保壓時間太長或太高降低保壓時間 5 LSR產(chǎn)品常見缺陷類型 LSR產(chǎn)品常見缺陷類型 短射 指注塑成型造成的缺料 缺口處為光滑的圓弧形狀 缺口 指硅膠受外力損傷造成的缺料 缺料處露底材 缺口形狀不規(guī)則 有撕裂的痕跡 LSR產(chǎn)品常見缺陷類型 凹坑 指硅膠表面出現(xiàn)凹坑狀缺料 缺料處未露底材 開裂 因粘模或外力損傷而造成的硅膠破裂 LSR產(chǎn)品常見缺陷類型 分層 因粘合力不佳或外力導致的硅膠與底材的分離 凸點 因模具砂眼或磨損等造成硅膠表面的凸起 LSR產(chǎn)品常見缺陷類型 氣泡 指硅膠內(nèi)部困氣形成的氣泡 一般呈發(fā)白狀 氣孔 指硅膠排氣造而的孔洞 LSR產(chǎn)品常見缺陷類型 溢膠 指硅膠溢到非包膠區(qū)域 毛邊 由于注塑或模具原因 造成在產(chǎn)品邊緣的分型面處所產(chǎn)生的廢邊 LSR產(chǎn)品常見缺陷類型 水口 進膠口或溢料口拆除不徹底造成的廢邊 錯位 分型面處的兩個平面高低差 LSR產(chǎn)品常見缺陷類型 異物 指粘附在硅膠表面或者內(nèi)部的異物 毛纖除外 毛纖 指粘附在硅膠表面或內(nèi)部的纖維狀毛絮 LSR產(chǎn)品常見缺陷類型 異色 目視硅膠表面的局部顏色異于整體的硅膠顏色 色差 硅膠整體顏色與標準色板或客戶簽樣有差異 LSR產(chǎn)品常見缺陷類型 模印 因模具原因造成的硅膠表面印痕 波浪紋 指硅膠邊緣鋸齒狀或波浪狀的印痕或凹陷 LSR產(chǎn)品常見缺陷類型 硅膠不熟 因成型溫度或硫化時間不夠 或鉑金催化劑中毒 造成硅膠的不固化 6 液態(tài)硅膠的應用 液態(tài)硅膠的應用 液態(tài)硅膠的應用 家庭用品 液態(tài)硅膠的應用 穿戴式產(chǎn)品 THANKS