高透明液态硅胶（LSR）制品加工：光学性能优化与成型关键注意事项

高透明LSR制品（如光学透镜、导光件、传感器窗口等）的加工是行业内的顶级挑战，其核心在于同时实现高透光率、低雾度和无内部缺陷。以下从材料、模具、工艺及后处理四大维度进行全面解析。

一、光学性能核心指标与优化策略

透光率（Transmittance）

材料选择：选用光学级LSR（如迈图LIM 6740、瓦克LR 3040/3050系列），其纯度高，杂质极少。

避免降解：严格控制料筒和模具温度，防止材料因过热黄变或降解。

目标： > 92% (厚度1mm, 波长550nm)

优化方案：

雾度（Haze）

消除内部应力：优化保压曲线和冷却速率，减少因分子取向和收缩不均产生的内应力。

杜绝相分离：确保A/B组分混合均匀，避免因比例失调导致微观相分离而产生乳白色雾状。

模具表面极致抛光：型腔表面必须实现镜面抛光（SPI-A1级），任何细微划痕都会复制到制品表面。

目标： < 1% (甚至 < 0.5%)

优化方案：

折射率（Refractive Index）

选择与最终应用光学系统匹配的折射率材料（通常1.41-1.53）。

二、成型过程关键注意事项

1. 原料准备与处理

严格脱泡：这是最关键的一步。必须使用真空脱泡机在-0.095MPa以上的真空度中脱泡30分钟以上，直至胶料中无肉眼可见气泡。残留气泡是光散射的核心原因。

管道保温：从计量泵到模具的输送管道必须全程恒温冷却（通常20-25℃），防止胶料在途中提前发生交联反应。

清洁度：确保料桶、管道等所有接触胶料的设备极度清洁，防止杂质污染。

2. 模具设计与表面处理

表面抛光：必须采用镜面抛光（SPI-A1标准），甚至进行电镀（如镍-PTFE镀层）以进一步提升脱模性和表面光洁度。

排气系统：设计充分且合理的排气槽（深度0.005-0.01mm），通常采用“排气片”形式，避免困气导致烧焦（材料降解产生黑点）。

冷流道系统：优先采用冷流道，可极大减少流道废料，避免材料反复加热降解而黄变。

材料选择：模芯钢材推荐高纯度、无痕的耐腐蚀不锈钢，如S136H、ELMAX等。

3. 注塑工艺参数精密控制

温度控制：

料筒温度：宜低不宜高。在保证流动性的前提下，采用较低温度（如20-25℃），防止热降解。

模具温度：严格控制。温度过高易导致脱模不良、产生应力；温度过低可能填充不足、结合线明显。需根据材料规格设定（通常在120-180℃之间）。

注射速度：采用“慢-快-慢” 的分段注射策略。起始慢速以排出模腔空气，快速充满以避免冷料，末期减速以减少剪切应力产生。

压力控制：采用较低的注射压力和保压压力，过高的压力会产生巨大的内应力，导致雾度增加和光学畸变。

真空辅助：强烈推荐使用模内抽真空系统，可在注射前将模腔抽至真空，彻底杜绝气泡和困气问题。

4. 硫化与冷却

充足硫化时间：确保产品在模内完全硫化，避免后硫化导致尺寸和性能变化。

缓慢冷却：脱模后产品应平放在托盘上自然冷却，避免急冷导致应力冻结。

三、后处理与质量检测

后处理：

无尘环境：脱模、检验、包装全程必须在万级及以上无尘车间进行，避免灰尘吸附。

无接触式操作：操作员需佩戴丁腈手套和指套，严禁用手直接触摸产品光学面。

仪器检测：使用分光光度计测量透光率和雾度。

应力检测：使用偏振应力仪检测内部应力，确保无彩虹纹。

宏观检验：在强光背景灯下检验，确保无气泡、黑点、流痕、缩印等缺陷。

总结：常见问题与对策

常见问题          根本原因                                         解决方案

气泡/银纹    原料脱泡不彻底、模腔困气、料温过高    延长真空脱泡时间、改善模具排气、降低料温、使用模内抽真空    

雾度高/乳白色    内应力大、A/B组分混合不均、模温不当    优化保压与冷却曲线、检查计量泵、调整模温、降低注射速度    

黄变    材料热降解、污染、过度硫化    全面降低加工温度、彻底清理设备、优化硫化时间    

表面划痕/光泽不均    模具表面损伤、脱模剂使用不当、脱模力大    修复抛光模具、改用无硅脱模剂或不用、优化拔模斜度    

通过系统性地控制以上每一个环节，才能稳定量产符合光学级应用要求的高透明液态硅胶制品。

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