液体硅胶要达到缩水率(低于0.3%),需要对LSR进行根本性的配方和工艺革新,因为这与液态硅胶(LSR)的固有特性(高弹性、高膨胀系数)是相悖的。低缩水率液态硅胶适合二次成型,这样不会有包胶后的收缩问题困扰。
下面为您详细解析可能性、技术路径和现实情况:
根本原因在于其高分子链结构和固化机制:
热膨胀系数高:硅橡胶分子链柔顺,从硫化高温(~180°C)冷却至室温,物理热收缩非常大。
交联网络形成:固化是形成三维网络的过程,网络本身在冷却时会紧缩。
补强填料的作用有限:常规的气相法白炭黑主要提供强度,对降低热膨胀系数贡献不大。
这些路径通常会牺牲部分LSR的典型优点,如柔软性、高弹性。
超高比例填充改性
原理:填充大量低热膨胀系数的惰性刚性粉末,如特种石英粉、陶瓷微粉、金属粉末等,将LSR从“橡胶”变成更像“填充复合材料”。
代价:材料会变得非常硬(邵氏D硬度)、脆、弹性差、流动性恶化,可能失去硅胶的触感和密封性能。收缩率可趋近于零甚至出现负收缩(填料占比过高时)。
铂金加成固化体系的深度优化
原理:使用特殊结构的硅油和交联剂,通过精确控制分子量和官能度,设计在固化时体积变化极小的体系。这属于分子级定制。
代价:成本极高,研发周期长,通常只用于半导体、光学级等极端精密领域。
改性聚硅氧烷(非传统LSR)
原理:开发主链或侧链引入苯基等刚性基团的硅树脂,或与其他刚性聚合物共混/共聚,从根本上改变热膨胀性能。
代表:一些用于芯片封装的“低应力液体封装料”或“低膨胀系数有机硅凝胶”可能接近此范围。
后固化工艺的极致控制
原理:通过极其缓慢的、程序化的降温过程(后固化),让收缩以最均匀、可预测的方式发生,从而在统计上将收缩率的波动范围(波动值) 控制在极小范围(如±0.2%),但绝对收缩值本身可能仍然有2-3%。这种方法控制的是尺寸稳定性,而非绝对缩水率。
询问供应商:您可以带着“低于0.3%线性收缩率”这个明确目标,联系顶级特种硅胶供应商,例如:
瓦克(WACKER):咨询其半导体封装材料或高精度光学应用的特种有机硅。
信越(Shin-Etsu):其电子与精密技术部门可能有相关产品。
道康宁(Dow, 现属陶氏):询问低应力液体封装胶。
国内:可咨询一些专注于电子胶、导热灌封胶的领先厂家,他们有时有低收缩率配方。
重新审视需求:请务必确认,您需要的是 “绝对缩水率低于0.3%” ,还是 “尺寸精度公差控制在±0.3%以内” ?
使用标准LSR(缩水率约3%)。
通过精确的模具设计(按3%比例放大型腔)进行百分之百的补偿。
通过稳定的成型工艺和后固化工艺,将批次间的尺寸波动控制在±0.3%以内。
对模具进行试模后的精密修正,直到产出零件尺寸落入目标公差带。
前者(绝对缩水率) 如上所述,极难实现,且材料可能已不是传统意义的“硅胶”。
后者(尺寸精度) 则更常见,也更容易通过工程方法解决:
| 项目 | 可能性 | 材料状态 | 典型应用 | 建议 |
|---|---|---|---|---|
| 绝对缩水率 < 0.3% | 极低,需定制 | 高硬度、低弹性复合材料 | 超精密模具、光学基准件 | 直接咨询顶级供应商的特殊产品部门,准备承担高成本和长研发周期。 |
| 尺寸公差控制 ±0.3% | 很高,标准工程 | 标准硬度LSR | 精密密封圈、医疗导管、按键 | 采用“精确模具补偿 + 稳定工艺 + 试模修正”的标准工程路径,这是行业通用且可靠的做法。 |
最终建议:
如果您是用于精密工业零件,请优先考虑模具补偿法来实现尺寸精度,而不是追求材料的绝对零收缩。
如果您是用于半导体、光学或特殊分析仪器,请立即携带详细需求,联系瓦克、信越等公司的技术销售或研发部门进行深度咨询。
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