液态硅胶（LSR，Liquid Silicone Rubber）的流道固化原理是其分子链通过化学交联反应形成三维网状结构的过程，这一过程主要依赖铂金催化的硅氢加成反应，并受温度、流道设计、材料组分等多因素协同控制。以下从反应机理、影响因素及工艺控制三方面展开解析：

一、核心化学反应：铂金催化硅氢加成反应

1. 材料组成

A 组分：含乙烯基（Vi-Si）的聚二甲基硅氧烷（基础胶）+ 填料（如气相法白炭黑）+ 加工助剂；

B 组分：含氢基（H-Si）的聚硅氧烷（交联剂）+ 铂金催化剂（如氯铂酸络合物）+ 抑制剂（如炔醇类）。

2. 反应机理

低温抑制阶段：常温下，抑制剂（如 3 - 甲基 - 1 - 丁炔 - 3 - 醇）与铂金催化剂结合，形成稳定络合物，阻止硅氢基团（H-Si）与乙烯基（Vi-Si）反应，确保 LSR 在储存和注射过程中保持液态。

升温活化阶段：当 LSR 进入流道（温度升至 60-120℃），抑制剂受热挥发或与催化剂解络合，铂金催化剂活性位点暴露，催化乙烯基与氢基发生硅氢加成反应，生成 Si-O-Si 键，开始交联：\(\text{Vi-Si} + \text{H-Si} \xrightarrow{\text{Pt}} \text{-Si-O-Si-} + \text{H}_2\uparrow\)

高温固化阶段：进入模具（温度 160-200℃）后，催化剂活性最大化，交联反应快速完成，形成弹性体网络。

二、流道固化的关键影响因素

1. 温度场分布

流道温控区间：低温区（＜80℃）：反应速率极慢（半衰期＞30 分钟），适用于长流道或复杂结构，避免提前固化堵塞流道；

中温区（80-120℃）：反应开始明显进行（半衰期 5-15 分钟），需精确控制停留时间，防止流道内凝胶化；

高温区（＞120℃）：快速固化（半衰期＜2 分钟），仅适用于短流道或热流道系统。

案例：某医疗导管模具采用分段温控流道，主流道温度 85℃（延缓固化），分流道温度 110℃（平衡流动与交联），浇口区域骤升至 170℃（瞬间激活固化），可实现 0.8mm 薄壁件的无气泡填充。

2. 流道几何设计

直径与长度：流道直径过小（＜2mm）会导致剪切生热（剪切速率＞1000s⁻¹ 时，温度升高 5-10℃/m），加速固化；

长流道（＞500mm）需配合梯度升温（如入口 80℃，出口 110℃），补偿前端材料的停留时间延长。

流道内壁处理：抛光至 Ra≤0.2μm 可降低流动阻力，减少滞留；

热流道喷嘴采用镀银处理（导热率 420W/m・K），确保温度均匀性（温差≤±2℃）。

3. 材料流动特性

黏度与剪切变稀：LSR 黏度随剪切速率增加而下降（假塑性流体），如信越 KEG-2000-50 在剪切速率 100s⁻¹ 时黏度为 30Pa・s，1000s⁻¹ 时降至 10Pa・s，高速流动可延缓固化（剪切应力抑制交联取向）。

停留时间窗口：根据催化剂活性（如铂金浓度 5-20ppm），流道内允许最长停留时间公式为：\(t_{\text{max}} = \frac{\ln(1/(1-\alpha))}{k(T)}\) （α 为允许交联度，通常≤5%；k (T) 为温度依赖的反应速率常数，如 100℃时 k≈0.02min⁻¹，允许停留时间≈25 分钟）。

4. 催化剂与抑制剂平衡

抑制剂浓度：过多会导致 “硫化延迟”（如超过 500ppm 时，180℃下固化时间＞5 分钟）；过少则易在流道中提前交联。

动态平衡：部分牌号 LSR（如瓦克 ELASTOSIL® LR 3030）采用双抑制剂体系，低温下以炔醇类为主，高温下释放含磷抑制剂，实现宽温区加工稳定性。

三、工艺控制策略与典型应用

1. 流道类型选择

冷流道系统：温度控制在 60-80℃，适用于多腔模具（如 O 型圈量产），流道废料可通过粉碎回收（回收率≤30%，需避免过度交联）。

热流道系统：温度 120-150℃，流道内保持半固化状态（邵氏 A 硬度 10-20），浇口处瞬间升温至 180℃完成固化，适用于精密件（如镜头密封件），材料利用率可达 95% 以上。

2. 防固化异常措施

停机保护：生产中断时，用清洗料（如硅油 + 白炭黑混合物）冲洗流道，避免 LSR 滞留交联；

氮气吹扫：对热流道喷嘴通入氮气（流量 5-10L/min），抑制铂金催化剂与空气水汽反应失活。

3. 典型应用场景

汽车传感器封装：采用热流道 + 针阀式浇口，流道温度 130℃，确保 LSR 在 3 秒内填充 0.3mm 间隙的 PCB 密封腔，避免电子元件受热损伤。

医疗输液管包胶：冷流道温度 75℃，配合螺杆转速 50rpm（剪切速率≈500s⁻¹），实现透明 LSR 与 PVC 基材的同步流动，固化后透光率＞90%。

总结：流道固化的本质是 “可控的动态交联过程”

液态硅胶在流道中的固化需平衡流动性保持与交联启动时机，核