液态硅胶成型技术及应用时虹（九江职业技术学院，江西九江 332007）摘 要：本文通过阐述液态硅胶的注射成型和浇注成型技术，着重论述了液态注射成型特点和设计要点，详细叙述了液态硅胶的应用范围关键词：液态硅胶；注射成型；浇注成型0 引言近几年来，液态硅胶的应用越来越广， 其成型技术也得到了快速发展液态硅胶是 一种无毒、耐热、高复原性的柔性热固性材 料，其流变行为主要表现为低黏度、快速固 化、剪切变稀以及较高的热膨胀系数［1］由 液态硅胶硫化而成的制品具有温度适应性 强，纯度高，透明性好，挥发物质含量少， 耐油耐老化，耐化学药品和绝缘性突出等优 点，在汽车、建筑、电子工业、医疗保健、 机械工程、食品工业等领域得到广泛应用液态硅胶的成型工艺经过发展，具有多 种形式，本文主要介绍应用最广的液态注射 成型和浇注成型工艺1 液态注射成型 液态硅胶成型工艺中，液态注射成型（Liquid Injection molding/LIM）技术得到最 早应用液态注射成型是将A、B胶（成分如 表 1 所示）通过泵送系统送到计量系统中， 按 1 ： 1 或者其它比例精确计量后，输送到 静态混合器中，混合后再输送到注射装置 中，由注射装置再混合后注射到热的模具 内，在模具内胶料经过快速的硫化反应后， 形成具有一定强度和弹性的硅胶制品，其成 型过程如图1 所示：图1表 1 液态硅胶的成分基础胶交联剂催化剂抑制剂填料A胶乙烯基硅油—Pt-络合物—白炭黑，水合氢氧化铝等B胶乙烯基硅生胶含氢硅油—富马酸二甲酯等白炭黑，水合氢氧化铝等在液态硅胶的成分中，催化剂和抑制 剂的作用显得尤为重要。
由于液态硅胶需要 发生硫化反应，所以添加了催化剂来加速硫 化反应当液态硅胶温度达到硫化温度时， 具有极高硫化速度（200°C时，硫化速度达 到每毫米壁厚只需3〜5s）,而且液态硅胶不 能长期存在于40〜50C的温度中（50C时， 即便没有达到硫化温度，在 3〜4 分钟内， 也会缓慢发生反应）因此为了使液态硅胶 温度在没有达到硫化温度前，不发生硫化反 应，还需向其组分中加入抑制剂在达到硫 化温度时，抑制剂失效，液态硅胶快速发生 反应1.1 成型特点1） 液态硅胶注射成型与固体橡胶模 压成型相比不需塑炼、混炼、 预成型等操 作工序，节省了人力、物力和能量，减少了 设备投资及占地面积2） 液态硅胶注射成型可实现全密闭 条件下自动进行的加工过程，消除了人工操 作偏差，减少了加工过程中各种可变因素的 影响和污染，保证了产品的尺寸精度和内在 质量，这有利于液态硅胶在医疗上的应用3） 由于液态硅胶的粘度很低 （一般在 10〜1000Pa・s范围内）、流动性和加工性良 好，所以它的注射压力比固体橡胶及塑料的 注射成型压力低很多，一般注射压力为5〜 20MPa，某些情况下可低于1 MPa，因此可 以生产无飞边产品，减少材料浪费，同时降 低了设备和模具的磨损。
另外由于液态硅胶 的流动性好，特别适合于成型大型产品、形 状极复杂的产品或超薄产品，如成型厚度为 0.5mm,长度达100mm的超薄产品，这种 形状对于固体胶料是难以成型的4） 液态硅胶的硫化速度很快注射成 型时一般在160C〜220C下经数十秒到几 分钟即可完成硫化反应，因而其成型周期短、生产效率高5) 液态硅胶在螺杆计量时所需的背 压很小，一般小于1.5 MPa,对于某些粘度 极低的液态硅胶胶料，甚至可以不设置背 压，这主要是由于低粘度硅胶流动性很好， 并且正常工作时液态硅胶中气体含量很低 反而大的背压，会导致未硫化的硅胶密度增 大，破坏计量装置的精确计量效果6) 液态硅胶在注射成型过程中没有 收缩，但由于硅胶具有较高的热膨胀系数， 因而在脱模、冷却后通常会有2%〜3%的收 缩，确切的收缩数据取决于物料配方从加 工的观点来看，设计者应该预先对影响收缩 的一些因素有所考虑1.2 设计要点1) 采用液体温控技术，控制料筒，喷 嘴温度控制在5〜25r之间通常采用冷却 水作为冷却介质2) 为了防止液态硅胶固化，采用液压 驱动的针阀式密封喷嘴射胶完毕时，针阀 立即封闭射嘴3) 在成型过程中， A、 B 胶料的混合 均匀度，直接影响着硫化后的制品质量，而 在一些制品质量要求高的情况下，胶料经过 静态混合器后的混合程度不能完全满足要 求，螺杆的补充混合作用能较好的满足要 求。
又由于胶料为液态，不需要经历塑化， 所以螺杆设计成为无压缩或低压缩以及剪 切作用弱的螺杆，且不需要大的长径比一 般不宜直接应用注塑机上的螺杆结构，因为 其螺杆结构通常具有较强的剪切作用，容易 引起局部硫化，影响制品性能，所以设计专 门用于液体硅胶注射机的螺杆具有重要的 意义如果制品质量要求不高时，可以考虑 用柱塞代替螺杆来完成注射4) 液态硅胶粘度低，较低的注射压 力就能产生较高的注射速度，滞留在模具内 的空气容易卷入到制品中为了制得高质量 的制品，可考虑在注射前对模具进行抽真 空也可以利用调节锁模力达到赶走空气的 目的，即在锁模力较低时，液态硅胶填充至 空腔的 90%〜95%之后再将锁模力调高，这 样既可以有效排气，又可以避免液态硅胶溢5) 液态硅胶的粘度较低，在注射时 容易形成回流，因此止逆环的密封效果一定 要好，一般不宜直接应用注塑机上的止逆结 构，而通常采用如图2所示的止逆结构其 工作过程：螺杆计量时，胶料在螺杆推送力 作用下，通过栓胶圈上的孔，推开止逆环， 进入螺杆头部冷流道技术，而且流道要足够冷流道与模 具之间需要有足够好的隔热效果，以确保液 态硅胶不会在流道内硫化，堵塞喷嘴，这样 有助于减少废料产生，节约成本。
7) 如果成型的 是极其柔 软且 敏感 的、高要求的制品，可考虑加入气动刷来清 洁模具，用机械手来顶出制品2 浇注成型电力行业的复合绝缘子大多是采用硅 胶来成型，而用于高压方面的绝缘子体积通 常较大，成型绝缘子的模具体积也较大采 用液态硅胶来生产绝缘子时，由于其硫化速 度相对固态硅胶要快得多，所以如果采用普 通注射装置注射胶料，容易导致液态硅胶还 未充满模具，流道就被硫化的硅胶所阻塞， 使得成型的制品性能无法达到要求，甚至不 能成型完整的制品基于这些问题，在注射 成型的基础上，开发出了浇注成型工艺浇注成型基本成型原理是：A、B胶被 泵送到计量系统，经过计量后，进入到静态 混合器，在静态混合器中充分混合后，直接 进入模具 A、 B 混合胶进入到模具前，先 利用模温机将模具保温在较低的温度，待胶 料充满模具后，开始对模具加热，使其达到 一个设定的温度，然后保温，硫化，冷却， 开模，完成一次成型过程此种成型方法适 合于制品体积庞大，外观质量要求不高的场 合，其成型示意图如图3所示出，产生飞边图3这种成型方式省去了注射装置，节省了 成本和机器占地空间但由于缺少螺杆对从 静态混合器出来的胶料进行再混合、均化作 用，且计量混合系统提供的压力不均匀、不 连续，成型周期通常又相对较长，所以不适 于高速，高产量和对制品质量要求较高的场 合。
3 液态硅胶的应用1) 硅胶具有良好的生物惰性和生物相容 性、极低浓度的小分子量成分、以及理想的 物理性质，并且可在聚合物水平进行改性， 因而成为医疗器械和医疗制品的首选材料 其应用如，医用装置阀门或密封条、医疗植 入体、医用手套、医用导管和球囊和人工器 官、牙科印模材料，助听器的生物针等由 于医用领域制品，其利润率高，市场空间大， 所以发展液态硅胶在医用领域中的应用，有 着广阔的前景和深远的意义2) 硅胶由于其独特的化学键和结构，具有 耐高、低温性，憎水性，耐漏电起痕性和抗 电蚀损性，电绝缘性等诸多优异性能，所以 被广泛应用在电力行业制造复合绝缘子而 伴随着西部大开发，电网升级改造，高铁大 规模建造等一系列国家项目的推进，会带来 绝缘产品大量需求，催生更加庞大的市场， 因此发展液态硅胶在电力行业的应用具有 广阔的市场前景3) 硅胶产品在汽车行业也有着广泛的应 用在国外，应用于汽车行业中的液态硅胶 占到液态硅胶使用量的35%,是最大的应用 领域，而在国内，其应用于汽车行业的比例 偏小，这主要由于国内液态硅胶成型技术还 不太成熟汽车行业中，液态硅胶主要应用 于汽车密封件，高透明LED灯，大型、复 杂的光学元件，火花插头连接器的护皮，开 关盖，雨淋感测器，中央锁定系统的隔膜片 等。
4) 硅胶制品由于具有柔软的触感，弹性， 防水性和耐高低温特性，使得硅胶制品广泛 的用于制造计算机和遥控器按键，和数 码产品护套，奶嘴奶瓶，防水眼罩、手套， 硅胶玩具和硅胶生活器具4 结束语液态硅胶本身的独有特性，使得液态硅 胶成型技术具有多样性，除了本文介绍的液 态注射成型和浇注成型工艺外，还有共注射 成型，二元成型，镶嵌件成型，挤出成型， 物理发泡成型等工艺掌握与应用液态硅胶 成型技术不仅可生产出高质量产品，还可节 省能源、减少浪费，因此开发和应用液态硅 胶成型技术具有十分重要意义目前国外液 态硅胶成型技术的研究越来越深入，开发的 产品多种多样，应用领域也日益广泛而我 国液态硅胶成型技术还仅处于起步阶段，还 有大量的研究开发工作需要进行不过相信 在不久的将来经过同行们的共同努力，液态 硅胶注射成型技术会在我国得到迅猛发展参考文献[1]黄文润•液态硅橡胶[M]•成都：四川科学技术出版社，2009Liquid Silicone Rubber Molding Technology and ApplicationAbstract : This paper describes the injection of liquid silicone rubber molding and cast molding technology,focuses on the liquid injection moldingcharacteristics and design features,described in detail the scope of application of the liquid silicone.Key words : liquid silicone rubber; injection molding; casting molding。