一、知其然,知其所以然:什麼是硫化?
簡單來說,硫化就是生膠(未硫化的矽膠)在一定的溫度、壓力和時間內,與硫化劑發生化學反應,從一個線型結構轉變為立體網狀結構的過程。這個過程賦予了矽膠製品高彈性、耐熱性、機械強度等優異性能。
你可以把它想象成烤蛋糕:生膠是麵糊,硫化劑是酵母,而溫度和時間就是烤箱的火力和時間。火候不夠或時間太短,蛋糕(矽膠製品)就“沒熟”,性能不達標;火候太過或時間太長,則可能“烤焦”,導致產品變脆、老化。
二、五大核心方法,為硫化按下“快進鍵”
想要提高硫化速度,我們必須從化學反應的本質出發,圍繞“反應物”、“反應條件”和“反應環境”來闡述。
1. 提高硫化溫度——最直接有效的“猛火”
原理:根據化學反應中的“阿倫尼烏斯公式”,溫度每升高10℃,反應速率大約提高一倍。硫化反應也不例外。
操作:
在設備允許和產品不受影響的範圍內,適當提高硫化機的平板溫度(例如從160℃提升到180℃)。
對於烘箱硫化的二次硫化過程,也可以相應提高烘箱溫度。
注意事項:
謹防“烤焦”: 溫度過高可能導致矽膠分子鏈降解,產品發脆、變黃,甚至產生氣泡。
受熱均勻:確保模具和產品受熱均勻,避免局部過熱或欠硫。
模具匹配:高溫對模具的材質和壽命要求更高。
2. 優化硫化體係——“高效催化劑”的奧秘
這是配方工程師的“主戰場”。通過調整硫化劑的種類和用量,可以從根本上加快反應。
選擇高效硫化劑:
對於過氧化物硫化體係,可以選擇活性更高、分解溫度更低的硫化劑,如雙二五替換普通的DCBP。
對於鉑金硫化體係(加成反應),可以通過調整鉑金催化劑的比例和使用高效的抑製劑,在保證操作安全的前提下,實現快速固化。
調整用量:在合理範圍內適當增加硫化劑用量,可以提供更多的反應活性點,加快交聯網絡的形成。
注意事項:
黃變性:某些硫化劑可能導致產品泛黃,影響外觀。
副產物:過氧化物硫化會產生氣體副產物,用量過高易導致氣泡和孔洞。
安全性:改動配方需進行嚴格的測試,確保產品的物理性能、環保標準(如ROHS, REACH)不受影響。
3. 添加促進劑——“化學反應助推器”
促進劑是專門用來提高硫化速率、降低硫化溫度的助劑。它們本身不參與交聯,但能極
大地活化硫化過程。
在矽膠體係中,某些金屬氧化物(如氧化鋅、氧化鎂)或特定的有機化合物可以作為促進劑使用。
選擇合適的促進劑與硫化劑搭配,可以實現“協同效應”,達到1+1>2的加速效果。
4. 調整膠料結構與填充——“鋪平反應道路”
生膠選擇:選擇乙烯基含量較高的生膠。乙烯基是交聯反應的關鍵“把手”,數量越多,反應活性位點就越多,硫化自然越快。
填料優化:
使用高導熱性填料,如氮化鋁、氧化鈹等,可以顯著提高膠料的熱傳導率,使熱量更快地傳遞到產品內部,實現整體快速硫化。
即使是普通的沉澱法白炭黑,其表麵特性、pH值也會影響硫化速度,選擇得當也能起到促進作用。
5. 改善工藝與設備——“創造最佳反應環境”
預熱處理:對混煉好的膠料進行預熱,可以減少進入模具後的升溫時間,縮短整體硫化周期。
高頻預熱:對於厚製品,采用微波預熱等先進手段,可以實現膠料內外同時快速升溫,有效解決“外熟裏生”的問題。
保證壓力:足夠的硫化壓力能排除膠料內的空氣和揮發分,使膠料與模具緊密接觸,提升熱傳導效率,間接加速硫化。
模具設計:合理的模具設計(如流道、排氣槽)能確保膠料快速充滿型腔並順利排氣,為高效硫化奠定基礎。
【MSK新矽化學】MD8500係列低溫成型固態矽膠,配合MSK低溫架橋劑MD451AB,可在90℃低溫條件下模壓成型。配合底塗 MF1067/DY39-067處理,可與金局、塑膠複合成型,廣泛用於按鍵和精密電子零組件,具有優異的電縮緣性能和化學穩定性。