硅膠在現代工業生產中的創新應用分析

楊景晞

（聲普醫療設備（廈門）有限公司， 福建 廈門 361008）

1 硫化硅膠常用的加工成型方法

石油資源日益緊缺的今天，硅膠制品成為同類塑膠制品的代替品已經是大勢所趨。硅膠的非石油產品特性，加上優越的材料性能可以應用到有很多塑膠制品不能做到的用途領域，尤其在醫療設備的生物材料，應用前景非常廣闊。硅膠具有良好的生物相容性，對人體組織無刺激性、無毒性、無過敏反應、機體排異反應極少。目前，硅膠的加工生產已經進入成熟的應用期。硅膠常用的硫化加工成型方法如圖1所示。一般硫化分為兩過程，首先通過一次硫化進行高分子鏈的交聯反應；然后二次硫化進行補充交聯、驅除硫化劑分解產物和其他揮發性化合物以穩定硫化膠的各項性能。常用的設備有開放式煉膠機、捏合機及真空密煉機[1]。

圖1 硫化硅膠常用的加工成型方法

2 硫化劑混煉后的對比

硅膠主要成分是非晶態二氧化硅化學性質穩定。制程中車間粉塵含量應控制在不大于10 mg/m3，需加強排風，操作時戴口罩。硅膠有很強的吸附能力，對人的皮膚會產生干燥作用，因此，操作時應穿戴好工作服。若硅膠進入眼中，需用大量的水沖洗，并盡快找醫生治療[2]。

硅膠的制成是將硫化劑加入膠體進行硫化反應，操作時間從那一刻開始計算，30 min內的硫化反應不影響到成品的質量。所以產品操作過程中越是節約時間對成品越有利。活性過氧化物屬易揮發物質，稱量好的硫化劑盡量避免長時間在空氣中暴露，盡快混入硅膠中。混煉好的硅膠應用薄膜包裹好，盡量避免敞開擺放防止活性物的揮發。最好能存儲在室溫25℃以下，并在24 h內完成硫化為宜，否則需補充硫化劑重新返煉。相同的硅膠原料由于硫化劑成分的不同，導致混煉后的效果完全不同。圖2是C-15、C-8和C-S三款不同型號硫化劑混煉后的對比，圖3是硫化后透明度對比。

圖2 硫化前硅膠的透明度對比

圖3 硫化后硅膠的透明度對比

3 硫化制程的溫度和時間變化

硫化劑對明火靜電非常敏感，煉膠時相關設備需要接地線。硫化劑應分批量加入，為避免化劑直接接觸金屬輥筒摩擦起火，建議用膠包裹硫化劑后，再加入兩輥筒中混合。目前國內使用的90%以上的橡膠硬度計絕大多數是A型邵氏硬度計。模壓硅膠的硬度（HA）范圍通常在30°～70°。原料配合色膏按照潘通色卡號調出顏色，模具的形狀決定了模壓硅膠制品的形狀，模壓硅膠制品是硅膠行業中運用最廣泛的一種。因為硅膠工藝流程中的配料,煉膠,切料,擺料等完全依靠人工操作。所以合理地安排制程對人工成本、開機費、電費、報廢率等都有直接的影響。兩個硅膠成品之間的黏合，需要采用專門的膠水和特殊的產品結構設計。紫外光固化膠（UV膠）由于無法與二次硫化的硅膠表面發生化學反應，所以無法粘黏。硅膠基料的制成有兩種法沉淀法和過濾法，外觀區別在過濾法生產出來的硅膠基料存在氣孔現象。因為制成的最后工序是過濾，而過濾網中間不可避免地存在有空隙，導致氣孔的產生。

在生產過程中由于各種外因導致生產過程出現變化，使產成品出現各種狀況。下面通過圖4對硫化初模調樣生產過程中可能出現的狀況進行匯總，便于直觀的理解和發現制程中問題的成因。硫化過程的主要變量因子是溫度和時間，在理想的生產條件D點可以獲得穩定的產出。在此之前要經歷模具的預熱、聚熱、恒溫三個階段。從A到B點的預熱階段過早的投料會出現生膠現象，因為模溫不足且不均勻。從B到C點的聚熱階段爐溫會超出理想溫度，通過撕邊可以明顯感到硅膠的韌性和脆斷。最明顯的是在C點的硅膠過熱硬化開裂或生膠的出現，這里生膠的出現是因為溫度過高導致外圍的硅膠已經快速熟透而內部的還沒來得及反應。通常B點被誤判為D點，而未對溫度進行跟蹤控制導致反復不穩定，恒溫階段的溫控需要微調漸進的方式。正確的判斷這三個階段出現的現象并做出相應的操作，使硫化設備在最短時間內達到穩定產出，可以有效降低能耗和人工成本。這一階段是控制生產成本的主要環節。

圖4 硫化制程的溫度/時間變化曲線圖

4 結語

硅膠的生產相對簡單易行，應用前景越來越廣泛，可以預見在短期內沒有類似的材料可以有效地取代它。所以掌握硅膠在生產的應用，積極主動的掌握生產工藝，長期的現場專研學習對降低成本提高效率具有重要意義。

[1]王蕾.硅膠的技術特征分析[J].山東工業技術，2016（9）：21-23.

[2]李立忠.生產過程中硅膠的應用范圍[J].大科技，2017（12）：12-14.