硅橡胶模具材料的选择与应用

（1）有机硅胶产品性能

有机硅胶产品的基本结构单元是由硅一氧链节构成的，侧链则通过硅原子与其他各种有机基团相连。因此，有机硅产品的结构既含有“有机基团”，又含有“无机结构”，这种特殊的组成和分子结构使它集有机物的特性与无机物的功能于一身。与其他高分子材料相比，有机硅产品的最突出性能如下：

1）耐温特性

有机硅产品的热稳定性高，高温下（或辐射照射）分子的化学键不断裂、不分解。有机硅不但可耐高温，而且也耐低温，可在-60～360 ℃温度范围内使用。有机硅胶无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变化都很小。

2）耐候性

有机硅产品的主链为-Si-0-，无双键存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解。有机硅具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照和耐候能力。有机硅中自然环境下的使用寿命可达几十年。

3）电气绝缘性能

有机硅产品都具有良好的电绝缘性能，其介电损耗、耐电压、耐电弧、耐电晕、体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅，而且它们的电气性能受温度和频率的影响很小。因此，它们是一种稳定的电绝缘材料，被广泛应用于电子、电气工业上。有机硅除了具有优良的热性外，还具有优异的拒水性，这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。

4）生理惰性

聚硅氧烷类化合物是已知的最无活性的化合物中的一种。它们十分耐生物老化，与动物体无排异反应，并具有较好的抗凝血性能。

5）低表面张力和低表面能

有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物度低、表面张力弱、表面能小、成膜能力强。这种低表面张力和低表面能是它获得多方面应用的主要原因，如疏水、消泡、泡沫稳定、防粘、润滑、上光等各项优异性能。

（2）有机硅的分类

有机硅主要分为硅橡胶、硅树脂、硅油三大类。硅橡胶主要分为室温硫化硅橡胶、高温硫化硅橡胶。

室温硫化橡胶按其包装方式可分为单组分和双组分室温硫化硅橡胶，按硫化机理又可分为缩合形和加成型。因此，空温硫化硅橡胶按成分、硫化机理和使用工艺不同可分为三大类型：

·单组分室温硫化硅橡胶：

·双组分缩合型室温硫化硅橡胶：

·双组分加成型室温硫化硅橡胶。

这三种系列的室温硫化硅橡胶各有其特点：

单组分室温硫化硅橡胶的优点是使用方便，但深部硫化较困难；

双组分室温硫化硅橡胶的优点是固化时不放热，收缩率很小，不膨胀，无内应力，固化可在内部和表面同时进行，可以深部硫化。

双组分室温硫化硅橡胶可在-65～250 ℃温度范围内长期保持弹性，并具有优良的电气性能和化学稳定性，能耐水、耐臭氧、耐气候老化，加之用法简单，工艺适用性强，因此，广泛用作灌封和制模材料。各种电子、电器元件用室温硫化硅橡胶涂覆、灌封后，可以起到防潮、防腐、防震等保护作用，可以提高性能和稳定参数。双组分室温硫化硅橡胶特别适宜于做深层灌封材料并具有较快的硫化时间，这一点是优于单组分室温硫化硅橡胶之处。双组分室温硫化硅橡胶硫化后具有优良的防粘性能，加上硫化时收缩率极小，因此，适合于用来制造软模具，用于铸造环氧树脂、聚酯树脂、聚苯乙烯、聚氨酯、乙烯基塑料、石蜡、低熔点合金等的模具。此外，利用双组分室温硫化硅橡胶的高仿真性能可以在文物上复制各种精美的花纹。双组分室温硫化硅橡胶在使用时应注意：首先把胶料和催化剂分别称量，然后按比例混合，混料过程应小心操作以使夹附气体量达到最小。胶料混匀后（颜色均匀），可通过静置或进行减压除去气泡，待气泡全部排出后，在室温下或在规定温度下放置一定时间即硫化成硅橡胶。

双组分室温硫化硅橡胶硅氧烷主链上的侧基除甲基外，可以用其他基团（如苯基、三氟丙基、氰乙基等）所取代，以提高其耐低温、耐热、耐辐射或耐溶剂等性能。同时，根据需要还可加入耐热、阻燃、导热、导电的添加剂，以制得具有耐烧蚀、阻燃、导热和导电性能的硅橡胶。(www.xing528.com)

双组分室温硫化硅橡胶硫化反应不是靠空气中的水分，而是靠催化剂来进行引发。通常是将胶料与催化剂分别作为一个组分包装。只有当两种组分完全混合在一起时才开始发生固化。

双组分缩合型室温硫化硅橡胶的硫化时间主要取决于催化剂的类型、用量以及温度。催化剂用量越多，硫化越快，同时搁置时间越短。在室温下，搁置时间一般为几小时，若要延长胶料的搁置时间，可用冷却的方法。双组分缩合型室温硫化硅橡胶在室温下要达到完全固化需要一天左右的时间，但在150 ℃的温度下只需要1 小时。通过使用促进剂进行协合效应可显著提高其固化速度。

双组分加成型室温硫化硅橡胶的硫化时间主要决定于温度，因此，利用温度的调节可以控制其硫化速度。双组分加成型室温硫化硅橡胶有弹性硅凝胶和硅橡胶之分，前者强度较低，后者强度较高。它们的硫化机理是基于有机硅生胶端基上的乙烯基（或丙烯基）和交链剂分子上的硅氢基发生加成反应（氢硅化反应）来完成的。该反应不放出副产物。由于在交链过程中不放出低分子物，因此加成型室温硫化硅橡胶在硫化过程中不产生收缩。这一类硫化胶无毒、机械强度高，具有卓越的抗水解稳定性（即使在高压蒸汽下）、良好的低压缩形变、低燃烧性、可深度硫化等优点，且硫化速度可以用温度来控制，因此是目前国内外大力发展的一类硅橡胶。

（3）有机硅胶的用途

有机硅胶具有上述这些优异的性能，因此它的应用范围非常广泛。它不仅作为航空、尖端技术、军事技术部门的特种材料使用，而且也用于国民经济各部门，其应用范围已扩到纺织、汽车、机械、皮革造纸、化工轻工、金属和油漆、医药医疗等行业。

1）建筑

用于软管接头、电缆附件等。

2）电子电气

用于电脑、手机、遥控装置和其他控制器的键垫和键盘。

3）日用品

用于高档奶嘴、潜水面罩、高压锅O 型密封圈、硅橡胶防噪耳塞等。

4）医药医疗

①硅橡胶胎头吸引器：操作简便，使用安全，可根据胎儿头部大小变形，吸引时胎儿头皮不会被吸起，可避免头皮血肿和颅内损伤等弊病，能大大减轻难产孕妇分娩时的痛苦。

②硅橡胶人造血管：具有特殊的生理机能，能做到与人体“亲密无间”，人的机体也不排斥它，经过一定时间，就会与人体组织完全相溶结合起来，稳定性极好。

③硅橡胶鼓膜修补片：其片薄而柔软，光洁度和初性都良好，是修补耳膜的理想材料，且操作简便、效果颇佳。此外还有硅橡胶人造气管、人造肺、人造骨、硅橡胶十二指肠管等，功效都十分理想。随着现代科学技术的进步和发展，硅橡胶在医学上的用途将有更广阔的前景。

（4）模具用硅橡胶应具备的特性

模具硅胶有透明和不透明之分。在快速模具制造中，为了更快、更精准地开出合格的模具，首选透明硅橡胶。而简单几何形的手板，可以选择非透明硅橡胶制造。

传统的模具制造方式周期长、成本高。而硅橡胶模具是一种快速模具制造方法。由于硅橡胶具有良好的柔性和弹性，能够克隆结构复杂、花纹精细和具有一定倒拔模斜度的零件。硅橡胶快速模具制作周期短，制件质量高，可在短期内获得多个零件，以满足前期的研发验证工作。

模具用硅橡胶应具备变形小、耐高温、耐酸碱、膨胀系数低的特点。收缩率低，表面分子惰性强，复模次数多，模具硅胶收缩率在2%。抗拉力、弹力好，撕裂度好，不仅能使产品漂亮，而且能使产品不变形。硅胶耐高温在200 ℃都没有问题，-50 ℃下模具硅胶仍不脆，依然很柔软，仿真效果非常好，是POLI 工艺品、树脂工艺品、灯饰、蜡烛等工艺品的复模及精密的模具原料。

模具硅胶、矽胶，统称双组分室温硫化硅橡胶，它具有优异的流动性、良好的操作性，室温下加入固化剂2%～10%，30 分钟还可操作，2～3 小时后生成模具，其固化后的萧氏硬度（SHore A）从10～60 不等，抗拉强度达4～6 MPa，抗撕裂强度为5～23 kN/m。

硅橡胶在没添加固化剂前是一种糊状流动性半透明或不透明物体。在按比例添加固化剂搅拌均匀抽真空去除气泡后，倒入模框。硅橡胶会在所有空间包裹住母件，待固化后开模即可得到所需要的模具制造。

透明硅橡胶模具，在开模、制模、零件制造过程中可清晰地看到模具内情况，可以方便地随时掌握工作进展状态。不与浇注树脂发生化学反应，易脱模。保质期较长，性价比高。