液态硅胶材料与LIM工艺介绍.ppt

液态硅胶与LIM工艺介绍 2018 12 30 目录 1 液态硅胶材料性能介绍 硅胶原材料 硅胶分类 硅橡胶VMQ 高温硫化硅橡胶HTV 室温硫化硅橡胶RTV 固态硅胶HTV HCV 液态硅胶LSR 双组分硅胶RTV 2 单组分硅胶RTV 1 过氧化物硫化 铂金催化硫化 铂金催化硫化 缩聚型 加成型 缩聚型 LSR含义 液态硅胶 LiquidSiliconeRubber 简称LSR 液态硅胶是相对固态高温硫化硅橡胶来说的 其固化前为液体 固化后为弹性体 LSR通常是由基础胶 聚甲基乙烯基硅氧烷生胶 和交联剂 聚甲基氢硅氧烷 在催化剂 过渡金属的络合物 如铂 镍 铑等 的作用下 通过加成反应形成具有网络结构的弹性体 根据不同用途 还可添加其它填充剂 如气相法或沉淀法白炭黑 氧化铁 二氧化钛和炭黑等 为了制取透明级的LSR 也可加入硅树脂作为填充剂 双组分 A组分 含铂催化剂 和B组分 含交联剂 LSR的加成反应 催化剂 元素周期表中第XIII族过渡金属的络合物都有加成催化作用 但在LSR中通常用铂 Pt 及其化合物和络合物 决定因素 温度促进硫化速度加成反应后无副产物铂催化剂 遇到硫化物 氮化物 磷化物 有机金属物等 会发生不硫化现象 铂金中毒 例如 合成橡胶 松香 环氧树脂 氨硫化 请注意禁止接触医疗手套 橡胶密封圈 橡皮筋等产品 LSR的化学结构 硅胶是硅氧烷结合为主键的化合物 Si O化合键键能高 一般橡胶C C键能 332kJ mol 因此化学性质非常稳定 具有优异的耐热性 耐燃性 耐候性 耐辐射性以及电绝缘性能 硅氧链呈螺旋 线圈 结构 分子间的相互作用力小 当温度变化时 分子间作用力变化很小 具有良好的耐寒性 回弹性 同时指向螺旋外的甲基可以自由旋转 使得硅胶具有独特的表面性能 表面张力弱 如憎水性 表面防粘性 Si O键能 460kJ mol 螺旋构造 分子间力较小 LSR性能特点 无毒性 可用于医疗和食品用途 对人体无毒 无嗅无味 对环境安全 可降解性 燃烧时不产生有毒有害物质 燃烧生成物主要为SiO2 抗撕裂强度 回弹性 抗黄变性 耐水防水 耐候性 因Si O键能高 比紫外线辐照能量高 不易被紫外线和臭氧分解 故有良好的耐紫外线 耐臭氧和耐老化性 耐温性 良好的耐热和耐寒性能 在 50 200 温度范围内长期使用仍具有较好的弹性 无熔融和脆化 特殊产品可达 110 电绝缘性能 优良的电绝缘性 其介电损耗 耐电压 耐电弧 耐电晕 电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅 且电气性能受温度和频率的影响很小 生理惰性 聚硅氧烷类化合物是已知的最无活性的化合物中的一种 它们十分耐生物老化 与动物体无排异反应 并具有较好的抗凝血性能 透气性 硅胶薄膜比普通橡胶及塑料打蜡膜具有更好透气性 LSR固化前具有低粘度 快速固化 剪切变稀以及较高的热膨胀系数 可以采用注塑的方式 大量 快速 重复性机械生产 LSR性能特点 耐温 LSR性能特点 耐热性 LSR性能特点 耐寒性 LSR性能特点 耐温 LSR性能特点 耐温 LSR性能特点 耐化学溶剂 油性 液态硅胶与固态硅胶的区别 外形液态硅胶 固化前为液态 具有流动性 固态硅胶 呈固态 没有流动性 应用液态硅胶 应用广泛 可用于工业用品 生活用品 医疗和食品用品 可以直接接触人体和食物 固态硅胶 一般应用于工业用品 生活用品 环保安全性 液态硅胶 铂金硫化 无毒无味 属高安全的食品级材料 固态硅胶 过氧化合物硫化 有硫化剂或遮盖硫化剂的气味 属环保材料 生产方式液态硅胶 全自动化生产 生产周期短 材料无需前段加工 更高效 更节省人工 可用于双色注胶 固态硅胶 需要配料 炼胶 切胶 人工投料等工序 液态硅胶的物性 粘度Viscosity物体在流动时 相邻流体层间存在着相对运动 则该两流体层间会产生摩擦阻力 称为粘滞力 粘度则是用来衡量粘滞力大小的一个物理数据 其大小由物质种类 温度 浓度等因素决定 粘度单位是帕斯卡秒 Pa s 粘度的大小影响了模具内部材料的流动性和方向性 对于产品外观有较大的影响 特別是模具死胶或弯位 容易造成困气和固化不良 液态硅胶的物性 适用时间Potlife适用时间是指液态硅胶A组分和B组分混合后开始 直到粘度上升到不能使用的最大时间 LSR的A组分和B组分充分混合后 40 情况下 72小时以后粘度开始爬升 液态硅胶的物性 硬度Hardness硅胶硬度用邵氏硬度表示 又称邵尔硬度 表示一个指定形状的物体在规定负荷下抗压痕的性能 邵氏硬度数值范围是0 100 0位最低值 100为最高值 硅胶一般具有10 80的邵氏硬度范围 对聚合物基材 填充物和助剂进行不同比例的混合可以实现各种中间的硬度值 同样地 加热固化的时间和温度同样也能改变硬度 而不会破坏其他的物理特征 邵氏硬度计 包括邵氏A型 ShoreA 邵氏D型 ShoreD 邵氏00型 Shore00 邵氏A型硬度计 准确测试范围10 90 当ShoreA90时 须换ShoreD进行测试 液态硅胶的物性 比重SpecificGravity比重也称相对密度 固体和液体的比重是该物质 完全密实状态 的密度与在标准大气压下3 98 时纯H2O下的密度 999 972kg m3 的比值 比重是无量纲量 即比重是无单位的值 一般情形下随温度 压力而变 硅胶的密度一般比水大 主要取决于硅胶的填料 液态硅胶的物性 抗拉强度TensileStrength抗拉强度 又称拉伸强度 是指造成一块硅胶材料样品撕裂时每个范围单位上所需的力 抗拉强度单位是牛 平方厘米 N cm2 或帕斯卡 Pa 固态硅胶一般的抗拉强度范围介于4 0 12 5MPa之间 氟硅橡胶一般的抗拉强度范围介于8 7 12 1MPa之间 液态硅胶一般的抗拉强度范围介于3 6 11 0MPa之间 液态硅胶的物性 断裂伸长率ElongationatBreak断裂伸长率是指当样品断裂时相对于原长度的所增长的百分比 不同的加工方法和硬化剂的选择都能很大程度地改变其伸长率 硅胶的伸长率和温度有很大关系 固态硅胶一般的伸长率在90 1120 之间 氟硅橡胶一般的伸长率在159 699 之间 液态硅胶一般的伸长率在220 900 之间 液态硅胶的物性 撕裂强度TearStrength撕裂强度是指在有切口的样品上施加力量时阻碍切口或刻痕扩大的抵抗力 固态硅胶一般的撕裂强度范围介于9 55kN m之间 氟硅橡胶一般的撕裂强度范围介于17 5 46 4kN m之间 液态硅胶一般的撕裂强度范围介于11 5 52kN m之间 液态硅胶的物性 线收缩率Shrinkage线收缩率系指硅胶制品固化脱模成形后 其尺寸与原模具尺寸间之误差百分比 液态硅胶的物性 回弹性ReboundElasticity回弹性是指导致物体形变的外力撤除后 物体迅速恢复其原来形状的能力 通常用应变的试样在应力除去后快速回复时的输出能与使试样应变时的输入能之比值来量度 回弹性是硅胶受力变形中可恢复的弹性变形大小的一种表征手段 硅胶分子间的相互作用会妨碍分子链段运动 作用于硅胶分子上的力一部分用于克服分子间的黏性阻力 另一部分使分子链变形 它们构成了硅胶的黏弹性 所以硅胶既有高弹性 又有黏性 影响硅胶回弹性的因素 伸长率大 永久变形小的硅胶 弹性好 分子量大的硅胶弹性好 分子量分布窄的硅胶弹性好 分子链柔顺性好的硅胶弹性好 分子间的作用力大 使弹性有所降低 液态硅胶的物性 压缩变形率CompressionSet压缩变形率是指材料在一定温度下被压缩至一定形状 并维持一定时间后而发生永久性变形的量 压缩变形率是材料样品未能恢复到它原有高度的百分比 例如 40 压缩变形率表示此样品只恢复了被压缩厚度的60 100 压缩永久变形则表示样品无丝毫恢复 也就是说 它保持了被压缩的状态 压缩变形的大小主要是受硅胶恢复能力所支配 影响恢复能力的因素有分子之间的作用力 网络结构的变化或破坏 分子间的位移等 压缩变形率越小则材料的回弹能力越好 抗变形能力越强 液态硅胶的物性 2 LIM工艺介绍 LIM含义 液态注射成型 LiquidInjectionMolding 简称LIM LIM是利用定量装置 送料机 控制两种材料 A组分和B组分 按1 1的比例 如果产品有颜色要求则加入色浆 或添加剂等 再通过混合器予以充分混合泵入注塑机的料筒后 螺杆准确地把液态硅胶注入模具型腔 在一定模温下液态硅胶发生固化反应 螺杆 LIM成型条件 固化温度 一般情况下 90 210 可以实现固化 射出压力 40 120Kg CM2 固化时间 150 情况下 1mm试片固化时间在10s以内 线收缩率 100 150 线收缩率在2 3 由于LSR低粘度性 流动性高 为了避免溢胶 对模具封胶位和分型面有较高要求 为减低气泡不良 最好在模具中加装抽真空结构 以保证模腔内的空气及时排出 液态硅胶生产设备 注塑成型机 液态硅胶生产设备 供料机双组分A B 1 1体系小包装 20kg大桶装 200kg 典型的LIM模具设计 3 液态硅胶种类介绍 LSR产品种类介绍 LSR产品种类介绍 LSR种类 自润滑 渗油 LSR 自润滑LSR在硫化后 硅油分子会缓慢地析出 分布于硅胶制品的表面 形成许多细小的油珠 这些油珠在密封圈的组装过程中可以降低摩擦 减少或避免制品的损伤 而且表面与内部在硫化成型24H后会形成一个动态的平衡 当表面的硅油被除去后 内部又会缓缓析出硅油 恢复表面的润滑性 LSR种类 自粘接LSR 自粘接LSR不需要使用底涂 胶水 就能与多数基材有良好的粘接性 自粘接LSR可以实现良好的粘接性 节省工序 实现自动化生产 而LIM Primer的方法工序比较复杂 粘接的机理 强力粘接塑料而不粘接模具 短时间内可以达到很好的粘接效果 P R方式 可粘结的塑胶类型如下 PA6 PA66PCPBTPETPESPPSU M R方式 可粘结的金属类型如下 不锈钢 自粘接LSR选择要素 模具表面处理 4 LIM常见问题及对策 LIM常见问题及对策 气泡或膨胀 硫化不足延长硫化时间 提高温度成型压力不足增加保压压力产生气泡排空空气 调整注射速度模具加热不均匀调整加热装置 使受热均匀 缺料 表面斑点 混色不均 LIM常见问题及对策 硫化不足延长硫化时间 提高温度空气未排空充分抽出空气困气检查设备密封枪口模具温度过高降低温度 平均温度分布混合斑调整注射速度 检查供料器 LIM常见问题及对策 合模线问题 混合比不当检查供料系统混合不均匀调整注射速度成型压力不良增加压力 降低温度注入时间过长缩短注射时间焊接部位排气不畅采用真空机器流道不均衡均衡流道 LIM常见问题及对策 光泽度差 暗色 硫化不足延长硫化时间 提高温度模具表面粗糙模具抛光或者脱模剂太强 LIM常见问题及对策 脱膜性能不好 硫化不足延长硫化时间 提高温度模具表面不佳模具表面处理表面温度分布不均匀检查模具加热方法 LIM常见问题及对策 毛边溢胶 注胶量太多减少注胶量分型面问题检查分型面锁模力太低加大锁模力模温太低提高模具温度注射压力太高降低注射压力保压时间太长或太高降低保压时间 5 LSR产品常见缺陷类型 LSR产品常见缺陷类型 短射 指注塑成型造成的缺料 缺口处为光滑的圆弧形状 缺口 指硅胶受外力损伤造成的缺料 缺料处露底材 缺口形状不规则 有撕裂的痕迹 LSR产品常见缺陷类型 凹坑 指硅胶表面出现凹坑状缺料 缺料处未露底材 开裂 因粘模或外力损伤而造成的硅胶破裂 LSR产品常见缺陷类型 分层 因粘合力不佳或外力导致的硅胶与底材的分离 凸点 因模具砂眼或磨损等造成硅胶表面的凸起 LSR产品常见缺陷类型 气泡 指硅胶内部困气形成的气泡 一般呈发白状 气孔 指硅胶排气造而的孔洞 LSR产品常见缺陷类型 溢胶 指硅胶溢到非包胶区域 毛边 由于注塑或模具原因 造成在产品边缘的分型面处所产生的废边 LSR产品常见缺陷类型 水口 进胶口或溢料口拆除不彻底造成的废边 错位 分型面处的两个平面高低差 LSR产品常见缺陷类型 异物 指粘附在硅胶表面或者内部的异物 毛纤除外 毛纤 指粘附在硅胶表面或内部的纤维状毛絮 LSR产品常见缺陷类型 异色 目视硅胶表面的局部颜色异于整体的硅胶颜色 色差 硅胶整体颜色与标准色板或客户签样有差异 LSR产品常见缺陷类型 模印 因模具原因造成的硅胶表面印痕 波浪纹 指硅胶边缘锯齿状或波浪状的印痕或凹陷 LSR产品常见缺陷类型 硅胶不熟 因成型温度或硫化时间不够 或铂金催化剂中毒 造成硅胶的不固化 6 液态硅胶的应用 液态硅胶的应用 液态硅胶的应用 家庭用品 液态硅胶的应用 穿戴式产品 THANKS