制造液态硅橡胶从样品到规模生产
市场上有各种各样的硅树脂可适应多样化的加工与装配工艺而满足相关的应用。注射成型是最普通的成型硅橡胶加工技术,包括高通量、可自动化操作、能生产出无飞边的复杂几何形状的硅橡胶件。这里,我们展示不是所有硅树脂都是相同的,重要的是初始开发阶段就要依据其物理性能需求去确定如何选择生产装置。我们也将描述液态硅橡胶(LSR)及其典型性能,以便为从最初原型设计到规模生产获得的最佳结果提供指引。
为何使用液态硅橡胶?
液态硅橡胶是坚韧与全能型硅树脂。它们能被注模成几乎任何东西而又能保持其弹性而不会被撕裂,诸如生产出从O环到各种形状的薄壁产品。LSR可以是清澈透明的,能被制造出独特性能的产品,例如耐溶剂性、高热稳定性或低释气性。LSR还可以与各种添加剂、特殊填料(颜料)以及活性药物成份(APIs)良好混合,而极少会对其最终硫化弹性体的韧性与弹性等关键性能产生影响。
在医疗保健应用领域,硅树脂以其生物相溶性而众所周知,应用于植入医疗器材方面已有相当长的历史。许多商品化LSR产品,Nusil科技公司都拥有全面的生物试验数据,从产品概念到商品化生产整个过程,都能帮助缩减许多应用产品的开发时间。
在恶劣环境下,硅树脂也能得到广泛应用。这得益于其在高低温环境下以生俱来的卓越热稳定性能,及其低模量使在冷热交替变化环境下能提供应力释放的能力。
什么是液态硅橡胶?
总的来说,LSR是由粘度范围从50000到大于1000000cPs的两部份硅树脂按1:1比例组成,在大多数情况下,使用铂催化添加剂硫化系统在大于80℃的温度来生产LSR。LSR通常由约75%的线性硅树脂聚合物,约23%的气相二氧化硅以及部份硫化添加剂(如氢化交联剂与阻聚剂)的残余物共混构成。气相二氧化硅增大了硅树脂的物理性能。它有能力作用于聚合物的非共价键,当施加剪切力于未硫化或已硫化的聚合物时能帮助其实现应力释放。表1说明可依聚合物粘度将LSR从其它硅树脂类型中区分出来。中高粘度聚合物与硅的组合给未硫化LSR一个类似奶油状凡士林的外观。成功加工LSR取决于使用适宜设备,该设备可混合与泵送粘稠物料而不会混进空气(更详细描述见加工环节)。
表1、硅树脂组成与性能和加工处理对照
LSR的硫化机械性能取决于多种因素,如聚合物的分子量及其与气相二氧化硅相互作用所形成的分子结构。从某种程度上来说,聚合物粘度、填料类型与填料质量都会影响硫化硅橡胶的拉伸强度、伸长百份率与韧性。
大多数市售LSR使用铂催化添加剂实行硫化反应。施加的硫化过程提供了最佳的硬度,从非常软(40 "00")到(90A)的未硫化粘度小幅变化。这是切实可行的,交联密度可通过调整配方中乙烯基与氢化基团的比例来获得....
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