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发布时间:2025-08-29点击:
液态硅胶(LSR)注塑产品黄变的核心是材料化学结构破坏、外部污染物介入或工艺不当导致的分子链氧化 / 降解,表现为产品从透明 / 本色转为淡黄色或深黄色,且多为不可逆损伤。作为利勇安液态硅胶包胶厂,需从 “材料本质稳定性→工艺参数精准控制→全流程污染物隔绝” 三大维度切入,才能实现黄变问题的根本解决,具体分析与方案如下:
这是最核心的内因,主要源于硅胶基体、硫化剂及助剂的分子结构缺陷:
硫化剂类型选错或纯度不足:
若使用过氧化物硫化剂(如二叔丁基过氧化物),高温硫化时会分解产生 “自由基”,这些自由基不仅引发交联反应,还会攻击硅胶分子链中的 Si-O 键,导致链断裂并生成 “羰基化合物”(黄色物质);且过氧化物残留的分解产物(如丁酮、乙醛)会进一步氧化发黄。
即使选铂金硫化剂(更稳定),若纯度低(如含 Fe³⁺、Cu²⁺等金属杂质>5ppm),金属离子会成为 “氧化催化剂”,加速硅胶在储存或使用中的黄变。
硅胶基体纯度不足:
低纯度 LSR 含大量 “小分子环硅氧烷”(如 D4、D5)或残留单体,这些物质在高温(>160℃)下易氧化降解,生成黄色的有机硅聚合物碎片;部分劣质硅胶还可能含 “色素杂质”(如生产过程中原料碳化残留),直接导致初始黄变。
助剂兼容性差或劣质:
如添加的脱模剂(如低分子量硅油)、抗氧剂(如受阻酚类)若与 LSR 相容性差,高温下会析出并氧化;或使用 “回收助剂”,含重金属离子(如 Pb²⁺、Zn²⁺),催化硅胶黄变。
工艺不当会加剧材料的化学损伤,是黄变的 “加速器”:
硫化温度过高或时间过长(过硫黄变):
当模具温度>180℃、硫化时间>20s 时,硅胶分子链会过度交联,甚至发生 “热氧老化”——Si-O 键断裂后重新组合,生成含共轭双键的黄色物质(如硅氧烷齐聚物);尤其浇口、排气槽等局部温度易超温(因散热差),黄变更明显。
料筒温度过高(预交联黄变):
若料筒温度>50℃,LSR 在螺杆中会提前发生部分硫化(尤其铂金硫化体系对温度敏感),形成 “预交联颗粒”,这些颗粒在后续硫化中会进一步老化发黄,且分散不均导致局部黄变。
剪切力过大(机械降解黄变):
注射压力>100bar、速度>60mm/s 时,硅胶在螺杆与料筒间、喷嘴处受到强烈剪切,分子链被强行拉断,产生大量 “小分子自由基”,这些自由基易与空气中的氧结合,生成氧化产物(黄色)。
外部污染物会直接导致 “污染性黄变”,或催化材料氧化:
设备残留污染:
螺杆、料筒、模具内残留的 “旧料”(如之前生产过有色硅胶、过氧化物硫化硅胶)未清理干净,这些残留料含色素、过氧化物分解产物,与新料混合后直接导致黄变;或模具表面有 “油污 / 脱模剂残留”(如矿物油类脱模剂),高温下碳化发黄并转移到产品表面。
金属离子污染:
设备部件(如螺杆、喷嘴)磨损产生的 “铁屑、铜屑”(金属离子)混入硅胶,成为氧化催化剂 —— 即使含量仅 1ppm,也会加速 Si-O 键的氧化断裂,尤其在高温硫化时,催化效应更显著。
环境污染物介入:
生产车间湿度>65% 时,硅胶会吸收水汽,高温下水汽与硅胶中的 Si-OH 基团反应,加速水解老化;或空气中含 “油烟、粉尘”(如车间附近有焊接、喷漆作业),污染物附着在产品表面或混入料中,导致表面黄变。
这是解决黄变的核心前提,需建立严格的原材料准入与检测标准:
优先选用 “高纯度铂金硫化 LSR”:
硅胶基体选择 “低小分子含量型”(如瓦克 ELASTOSIL® LR 3043、道康宁 Sylgard® 184),要求小分子环硅氧烷(D4-D6)总含量<0.1%,金属杂质(Fe³⁺、Cu²⁺)<3ppm,供应商需提供 “纯度检测报告”(ICP-MS 金属分析、GC-MS 小分子分析)。
硫化剂明确为 “无析出型铂金硫化剂”(如铂浓度 5000ppm 的 Karstedt 催化剂),避免使用过氧化物硫化剂(除非产品无透明 / 耐黄变要求);若必须用,需选择 “低残留型”(如二叔戊基过氧化物),且添加量≤0.8%。
助剂严格选型与控量:
脱模剂选用 “高纯度聚二甲基硅氧烷(PDMS,分子量≥10000)”,添加量≤0.1%(过量易析出氧化),且需与硅胶做 “相容性测试”(混合后 160℃硫化,冷却后观察是否有析出黄变)。
必要时添加 “抗黄变助剂”(如受阻胺类光稳定剂 HALS,添加量 0.2%-0.5%),但需提前测试与铂金硫化剂的兼容性(避免抑制硫化或自身氧化)。
原材料入厂全检:
每批次硅胶抽样做 “加速黄变测试”(85℃/85% RH 环境放置 72 小时,对比初始颜色),黄变等级(ΔE)需≤0.5(用色差仪检测);同时检测硫化后产品的透光率(≥90%,400-800nm 波长),排除隐性杂质。
需围绕 “低温硫化、低剪切、均匀交联” 优化工艺,核心参数如下:
工艺环节
关键参数控制标准
目的
料筒温度 30-40℃(偏差 ±2℃) 避免硅胶提前预交联或氧化
注射参数 压力≤80bar,速度 30-50mm/s 降低剪切力,防止分子链断裂
硫化工艺 分段硫化:130℃/8s → 160℃/12s 先定型再完全交联,避免过硫
模具温度 150-160℃(偏差 ±1℃) 确保内外硫化均匀,无局部超温
保压参数 保压压力≤50bar,保压时间 2-3s 避免浇口处过度压缩导致黄变
工艺验证与监控:
每生产 100 模次,抽样用 “差示扫描量热仪(DSC)” 检测硫化度(需≥98%),避免欠硫(小分子残留易黄变);同时用红外测温仪实时监测模具浇口、排气槽温度,确保无局部超温(超 170℃立即停机调整)。
设备深度清洁(核心是 “无残留、无金属污染”):
模具型腔抛光至镜面级别(Ra≤0.02μm),减少残留吸附;每次生产前用 “无水乙醇 + 超细纤维布” 擦拭 3 次,去除脱模剂残留;每周拆解模具做 “超声波清洗”(80℃乙醇溶液,40kHz 清洗 30 分钟),彻底清除排气槽、浇口死角的残留硅胶。
模具流道设计为 “短路径、大直径”(如直径≥8mm),减少硅胶在流道内的停留时间(避免局部过热);浇口采用 “针点浇口”(直径 1-1.5mm),减少剪切力。
更换批次或硅胶类型时,需做 “全拆清洗”:先用 “硅胶专用清洗剂”(如道康宁 DC1200)循环冲洗料筒 10 分钟,再用新料(待生产的 LSR)冲洗 5 次,最后抽样检测料筒出口硅胶的金属含量(Fe³⁺<1ppm),确保无旧料 / 金属残留。
螺杆定期(每生产 500 模次)做 “磨损检测”,若螺杆表面有划痕或磨损(导致残留),立即更换或镀铬修复(镀铬层可减少残留吸附)。
螺杆 / 料筒清洁:
模具清洁与优化:
生产环境管控(目标是 “低湿、无尘、无油污”):
车间升级为Class 10000 洁净室(尘埃粒子≤35 粒 / L,粒径≥0.5μm),湿度控制在 40%-60%(用除湿机实时调节),避免水汽加速老化;生产区正压(5-10Pa),防止外部油烟、粉尘侵入。
操作人员穿戴 “无尘服 + 丁腈手套”(禁止乳胶手套,避免蛋白析出污染);工具(如镊子、托盘)需经 “UV 消毒 + 乙醇擦拭” 后使用,避免油污转移。
在线全检:每模产品用 “色差仪” 检测黄变等级(ΔE≤0.5),用 “透光率仪” 检测透光率(≥90%),发现黄变立即停机排查(优先检查滤网是否破损、料筒温度是否超标、模具是否残留)。
批次追溯:每批次产品记录 “原材料批次号 + 设备编号 + 工艺参数 + 操作人员”,若出现黄变,可通过追溯快速定位原因(如某批次黄变集中,优先核查对应原材料的加速黄变测试数据)。
长期耐黄变验证:对合格产品做 “耐候性测试”(UVB-313 灯管照射 1000 小时,温度 60℃),测试后 ΔE 仍需≤1.0,确保产品在使用周期内不黄变。
液态硅胶注塑产品黄变并非单一因素导致,需摒弃 “只调工艺” 或 “只换材料” 的单一思路,而是构建 “材料纯度把控→工艺精准控制→设备环境清洁→质量追溯验证” 的全流程闭环。对利勇安这类专业包胶厂而言,关键是将 “耐黄变要求” 嵌入原材料准入标准、工艺 SOP(标准作业程序)和设备维护计划中,通过标准化管理替代 “事后补救”,才能从根本上杜绝黄变问题,提升产品竞争力(尤其针对高透明、高端智能家居配件等需求)。深圳市利勇安硅橡胶制品有限公司—专注液态硅胶制品精密技术研发24年,联系电话:134-2097-4883。