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液体硅胶二次包胶粘接不牢的原因及解决方法?

发布时间:2025-05-20点击:

液体硅胶(LSR)二次包胶粘接不牢是生产中常见的问题,可能由材料兼容性、表面处理、工艺参数、模具设计等多方面因素引起。以下是具体原因分析及解决方法:

一、粘接不牢的常见原因

1. 材料兼容性问题

  • 基材表面能低
    非极性塑料(如 PP、PE、POM)表面能低,与极性硅胶(LSR)化学相容性差,难以形成有效化学键合。
  • 基材含脱模剂 / 添加剂
    塑料基材注塑时残留的脱模剂(如硅酮类)、阻燃剂、增塑剂等会迁移到表面,形成隔离层,阻碍粘接。
  • 硅胶牌号选择不当
    未使用专为包胶设计的 LSR(如含粘接促进剂的牌号),普通 LSR 需依赖底涂剂或机械锚固。

2. 表面处理不足

  • 基材表面清洁度差
    表面残留油污、灰尘、润滑剂等,未彻底清洗(如未用酒精 / 溶剂擦拭)。
  • 表面能未提升
    未对低表面能基材进行预处理,如等离子处理、火焰处理、喷砂或电晕处理,导致硅胶无法有效润湿表面。

3. 工艺参数不合理

  • 模具温度过低
    LSR 固化需要足够热量(通常 80~150℃),温度不足会导致固化不完全,粘接强度下降。
  • 注塑压力不足
    压力不足导致 LSR 无法充分填充基材表面微观孔隙或倒扣结构,机械锚固力不足。
  • 固化时间过短
    硅胶未完全交联(尤其是厚壁件),导致界面结合力弱。

4. 模具设计缺陷

  • 缺乏机械锚固结构
    基材表面无倒扣、沟槽、锯齿状结构或纹理,仅依赖化学粘接,可靠性低。
  • 流道设计不合理
    LSR 流动路径过长或阻力大,导致填充不充分或剪切过热,影响固化质量。

5. 底涂剂(Primer)使用不当

  • 未使用底涂剂
    对难粘接基材(如 PP、PE)未预先涂覆底涂剂,无法形成化学键桥接。
  • 底涂剂选型错误
    底涂剂与基材或硅胶不兼容(如硅胶为加成固化型,底涂剂为缩合型),导致反应失效。
  • 底涂剂干燥不彻底
    涂覆后未充分干燥,溶剂残留影响硅胶固化。

二、解决方法

1. 材料选型优化

  • 基材选择
    优先选用极性塑料(如 ABS、PC、尼龙),或对非极性塑料(如 PP)进行改性(如添加马来酸酐接枝相容剂)。
  • 硅胶牌号
    选择包胶专用 LSR(如道康宁 OE-6650、瓦克 ELASTOSIL® LR 3032 等),含内置粘接促进剂,无需底涂剂即可与多种塑料粘接。

2. 强化表面处理

  • 清洁基材
    包胶前用酒精、异丙醇或超声波清洗基材,去除油污和脱模剂残留。
  • 表面活化
    • 等离子处理:通过等离子体轰击增加表面粗糙度和极性基团,适用于 PP、PE 等难粘材料。
    • 火焰处理:通过氧化反应提升表面能,常用于大批量生产。
    • 喷砂处理:用细砂(如氧化铝)喷射基材表面,增加机械咬合点。

3. 优化工艺参数

  • 模具温度
    根据 LSR 牌号调整温度(如加成固化型通常需 100~130℃),确保硅胶充分交联。
  • 注塑压力与速度
    提高压力(通常 50~100 MPa)和注射速度,确保 LSR 快速填充并渗透基材表面微孔。
  • 固化时间
    延长保压时间,确保厚壁区域完全固化(可通过试验确定最小固化时间)。

4. 改进模具设计

  • 增加机械锚固结构
    在基材表面设计环形倒扣、锯齿纹、网格状沟槽或凸点(深度 0.1~0.3mm,间距 0.5~1mm),增强物理锁合。
  • 优化流道与浇口
    采用扇形浇口或多点进胶,缩短流道长度,避免 LSR 在流动中提前固化或降解。

5. 合理使用底涂剂

  • 底涂剂选型
    • 极性塑料(如 ABS、PC):可选硅烷类底涂剂(如道康宁 Z-6075)。
    • 非极性塑料(如 PP、PE):选用含烯烃接枝的底涂剂(如 3M™ Scotch-Weld™ DP100 + 底涂剂)。
  • 涂覆工艺
    均匀喷涂或丝印底涂剂,常温干燥 15~30 分钟后,再在 2 小时内完成包胶(避免底涂剂失效)。

6. 其他注意事项

  • 避免二次污染
    清洁后的基材需避免手接触或长时间暴露在灰尘环境中。
  • 试验验证
    投产前通过拉拔测试(剥离强度≥5 N/mm)或跌落测试验证粘接可靠性,调整参数直至达标。

三、案例参考

  • 场景:PP 基材包胶 LSR 粘接不牢。
  • 解决方案
    1. PP 基材先经等离子处理 5 分钟;
    2. 涂覆 PP 专用底涂剂(如 SikaBond®-2525),干燥 30 分钟;
    3. 模具温度升至 120℃,注塑压力提高至 80 MPa;
    4. 基材表面增加 0.2mm 深的锯齿纹。
      结果:剥离强度从 1.2 N/mm 提升至 6.5 N/mm,满足使用要求。

通过系统性排查材料、工艺、模具等因素,结合针对性改进措施,可有效解决液体硅胶二次包胶粘接不牢的问题。实际生产中建议先进行小批量试产,逐步优化参数后再批量推广。

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