目前,液態(tài)硅膠主要應用于孕嬰用品、醫(yī)療用品、電子電氣、汽車和日用消費品等領域,并且隨著各市場需求的變化和技術的進步而不斷發(fā)展。
在有機硅行業(yè)內,液態(tài)硅膠(lsr)一般是指高溫固化的雙組份加成型硅橡膠。通常情況下,液體硅膠制品采用鉑金催化,通過澆注或注射成型。
與高溫硫化固體硅橡膠相比,液體硅膠不需要混煉,能耗低,成型周期短,生產效率高,所需生產場地也小,可實現全自動化的流程。液態(tài)硅膠的固化機理決定了其硫化過程不會產生副產品,制成品收縮率小,能夠深層硫化,物理性能及電氣性能也更好。此外,由于液態(tài)硅膠具有觸變性,在高剪切速率下粘度較低,具有良好的流動性,特別適合制備精細產品,可實現各種復雜形狀產品的制造。
液態(tài)硅膠的諸多性能優(yōu)勢和加工便捷性極大地拓寬了其應用領域,使其成為近年來發(fā)展較快、檔次較高、產品技術含量較高、且具有較高附加值的硅膠材料品種。目前,液態(tài)硅膠主要應用于孕嬰用品、醫(yī)療用品、電子電氣、汽車和日用消費品等領域,并且隨著各市場需求的變化和技術的進步而不斷發(fā)展。
一、低VOC含量是敏感應用的大勢所趨
包含嬰兒護理在內的醫(yī)療健康領域是LSR的第一大應用市場,根據全國硅產業(yè)綠色發(fā)展戰(zhàn)略聯盟(SAGSI)的統(tǒng)計,2019年中國醫(yī)療健康市場的LSR消費量約為2.5萬噸,由于其良好的生物相容性,LSR主要用于奶瓶、奶嘴、醫(yī)用導管、醫(yī)用器具護套和美容假體等方面。

圖:醫(yī)療級液體硅膠制造的呼吸面罩

圖:食品級液體硅膠制成的嬰兒奶嘴
嬰兒護理、醫(yī)療以及食品接觸等均屬于敏感應用領域,相關立法機構都設定了嚴格的純度標準,以確保產品安全,例如德國聯邦風險評估所(BfR)發(fā)布的“XV.有機硅”、法國于1992年11月25日頒布的法令、瑞士食品接觸材料和制品條例817.023.21以及適用于嬰幼兒飲用設備的EN14350-2歐洲標準和適用于安撫奶嘴的EN1400標準等。
以上法規(guī)均采用有機硅制品在經過特殊熱處理(通常是在200°C的溫度加熱4小時)后的重量損失作為衡量VOC含量的方法。在熱處理過程中,成型件樣品干燥后的重量損失不能超過其質量的0.5%。普通液體硅膠的固化產品必須經過二次硫化,才能滿足上述法規(guī)。但是,二次硫化不僅導致大量能耗,會有交叉污染的風險,而且會影響到自動化的生產過程。
為了應對低VOC的趨勢,幫助客戶提高生產效率、降低能耗和成本,全球第二大有機硅制造商瓦克化學已于2019年K展期間宣布:今后其生產的所有液體硅膠產品的VOC含量將顯著減少。以瓦克全系列LSR產品中揮發(fā)物、可遷移、可萃取物質含量最低的ELASTOSIL? LR 5040為例,在無需二段硫化的情況下,由其制成的產品可以達到嬰兒護理、食品接觸和醫(yī)療應用相關法規(guī)的要求,且仍然具有優(yōu)異的機械性能。
二、自粘型、低摩擦應對消費電子產品的發(fā)展需求
電子電氣行業(yè)是目前LSR的第二大應用市場,SAGSI數據顯示,2019年中國電子電氣行業(yè)LSR的消費量約為9800噸,同比增加8.9%,未來五年,電子行業(yè)對LSR的消費量年均增速預計在8.9%,到2024年將達到1.5萬噸。鑒于其優(yōu)良的介電性能,LSR被廣泛用于電子元器件的密封、高壓電路的絕緣保護和消費電子產品的護套等。

圖 自粘型液體硅膠制成的消費電子品部件
近年來,以手機、平板和可穿戴設備為代表的消費電子領域發(fā)展迅猛,液體硅膠由于其出色的防水性能以及彈性、抗老化性、無毒無害等眾多優(yōu)勢,廣泛用于消費電子產品領域,市場潛力巨大。
尤其是隨著消費電子產品功能和性能的不斷升級,其設計也越來越趨于“緊湊化”,憑借與金屬嵌件和塑料復合成型的特殊能力,液體硅膠也成為消費電子產品結構部件的首選材料。
例如,瓦克的自粘型硅膠能粘接大部分熱塑性材料和金屬基材,且不粘附常規(guī)模具內表面的硬化鋼模,能夠通過共注射成型進行加工,非常適合于硬/軟型復合材料應用,可用于消費電子產品的防水密封及結構部件,實現精準成型、無須底涂處理、簡化工序,提高生產效率和產品可靠度。
與此同時,電子消費產品特別是及可穿戴設備的佩戴手感也隨著消費者對品質的需求上升而備受關注。手感爽滑、易清潔除塵的結構件材料也日益受到市場的歡迎。
與此同時,電子消費產品特別是及可穿戴設備的佩戴手感也隨著消費者對品質的需求上升而備受關注。手感爽滑、易清潔除塵的結構件材料也日益受到市場的歡迎。
三、自滲油硅膠助力汽車數字化與智能化
汽車也是液體硅膠的一個重要應用市場,液體硅膠在汽車中的應用主要集中在各種密封件,以及O形環(huán)和火花塞保護罩等。據SAGSI估計,2019年中國汽車領域LSR消費量約2970噸。
近年來,隨著數字化與智能化發(fā)展,汽車需要搭載更多線束,同時對線束密封件的裝配性提出了更高要求。為此,瓦克推出了自滲油液體硅橡膠ELASTOSIL? LR 38XY系列。其獨特的緩釋滲油技術,可以讓線束密封件表面形成硅油膜,從而降低摩擦系數。使用帶有這種硅油膜的線束密封件,可以幫助加工商更輕易地裝配,從而極大提高后期的裝配效率。

圖 自粘滲油液體硅膠制成的汽車連接器部件
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