液体硅胶(LSR)包覆聚碳酸酯(PC)是一项成熟的工艺,液体硅胶包塑胶要获得牢固可靠的粘接效果,需要特别注意材料选择、预处理和工艺参数。
下面我将从注意事项和PC材料选择两个方面为您详细解答。
一、 液体硅胶(LSR)包PC的核心注意事项
LSR与PC是两种极性差异极大的材料。PC是极性硬的工程塑料,而LSR是非极性软的弹性体。它们本身无法自然粘接,必须通过一系列手段来促成化学键合。
1. 粘接的核心:PC表面预处理
这是整个工艺中最关键的一步,目的是在PC表面创造能与LSR发生化学反应的活性基团。
等离子处理(Plasma Treatment):
原理:通过高频高压在真空或大气环境下产生等离子体,这些高能粒子会轰击PC表面,一方面进行物理清洁(去除油污),更重要的是能在PC分子链上引入羟基(-OH)、羧基(-COOH)等活性基团。
优点:效果最好、最稳定、环保、处理均匀。是业界首选的方案。
注意:处理后需在数小时(通常建议8小时内) 内进行注塑包覆,否则活性表面会失效(称为“衰减效应”)。
火焰处理(Flame Treatment):
原理:利用高温火焰的瞬时灼烧,使PC表面分子氧化并产生活性基团。
优点:成本较低,适用于大型、形状简单的工件。
缺点:处理均匀性难以控制,容易因过度灼烧导致产品变形或性能下降。
底涂处理(Primer Application):
原理:在PC表面喷涂一层专用的硅胶粘接剂(底涂液)。底涂液一端与PC相容,另一端含有能与LSR的硅氢键反应的基团,起到“桥接”作用。
优点:对PC本身要求低,无需昂贵的等离子设备,粘接效果可靠。
缺点:增加了工序和成本,需要等待底涂溶剂挥发,且有VOC排放问题。
结论:对于高质量要求的产品,推荐使用“等离子处理”或“等离子处理+底涂”的双重保险方案。
2. 模具与注塑工艺
模具温度:非常关键。PC的模温需要预热到一个较高的温度,通常建议在100°C - 130°C之间。
作用:
确保PC件在放入模具时是干燥和热的,避免表面吸附水汽影响粘接。
高温有助于LSR与PC表面的活性基团在接触瞬间发生快速反应,形成牢固的化学键(Si-O-C键)。
防止因PC件过冷而导致LSR过早固化(“冷塞”效应),影响包覆的完整性和外观。
LSR注射参数:采用较低的注射速度,以避免裹入空气产生气泡。保压压力和时间的设置要确保产品充填饱满。
排气设计:LSR流动性极好,模具必须有充分的排气槽(通常深度0.001-0.003英寸),否则极易产生缺料或烧焦。
3. PC件的设计与处理
设计:PC件应设计有可靠的机械互锁结构,如倒扣、孔洞、凹槽等。即使化学粘接在某些区域稍弱,机械互锁也能提供强有力的补充。
清洁度:PC件必须保持绝对清洁,无脱模剂、油污、指纹等。任何污染都会彻底破坏粘接效果。操作时需佩戴手套。
干燥:PC是吸湿性材料。在预处理和包胶前,必须进行充分烘烤(如110°C-120°C,2-4小时),去除内部水分。潮湿的PC在高温模腔内会产生蒸汽,导致粘接界面产生气泡或失效。
二、 适合包硅胶的PC材料型号选择
并非所有PC都适合包LSR。选择时需重点关注其耐温性和成分纯度。
关键选择原则:
高耐热性(High Heat Resistance): 必须选择高温型号的PC。因为LSR包胶时模具温度很高(100-130°C),且LSR本身硫化温度也在180-200°C。普通PC会在此环境下软化、变形甚至降解。
不含或慎用脱模剂/润滑剂(No Release Agent/Lubricant): 许多PC为了便于脱模,会添加内部脱模剂(如脂肪酸酯类)。这些添加剂会迁移到产品表面,形成一层“弱界面层”,严重阻碍硅胶的粘接。必须选择“无添加”或“适合二次粘接/喷涂”的牌号。
玻璃纤维增强(可选): 对于结构件,可以选择玻璃纤维增强的PC,其耐热性和刚性更高,在包胶过程中尺寸更稳定。但需注意玻璃纤维可能外露影响表面处理效果。
推荐的具体PC型号示例(需以最新供应商技术资料为准):
品牌 | 型号 | 特点 | 备注 |
---|---|---|---|
Covestro (科思创) | Bayblend® FR3010 | 阻燃、耐高温、流动性好,广泛用于电子电气件包胶。 | 非常经典的包胶PC/ABS牌号 |
Makrolon® 2405, 2458 | 中高粘度,通用性好的纯PC,耐热性好。 | 需确认具体牌号是否适合二次加工 | |
Makrolon® RX系列 | 专门为免表面处理的二次粘接(如与LSR、TPU粘接)而开发 | 首选推荐,但成本较高 | |
SABIC (沙伯基础) | LEXAN™ EXL系列 | PC硅共聚物,耐低温、高韧性,抗化学性更好。 | |
LEXAN™ F6000系列 | 阻燃、耐高热、适合电子外壳。 | ||
Chi Mei (奇美) | PC-110, PC-110IR | 奇美的经典耐热PC牌号,应用广泛。 | 需与供应商确认其包胶适用性 |
Teijin (帝人) | Panlite® AD-5503 | 帝人推出的免底涂粘接LSR的专用PC牌号。 | 首选推荐,技术领先 |
Lotte Chemical (乐天化学) | LUPOY® GN-5002RF | 高耐热、高流动,适用于薄壁制品。 |
如何选择?
首选免处理型号:如果预算允许,Teijin的Panlite® AD-5503 或 Covestro的Makrolon® RX系列是最佳选择,能极大简化工艺,提高良率。
次选高性能通用型号:如Covestro的Bayblend® FR3010 (PC+ABS) 或 Makrolon® 2405系列,但它们必须配合严格且稳定的等离子处理。
务必咨询供应商:在最终决定前,一定要将您的需求(LSR包覆)告知塑料供应商,他们能提供最新、最准确的牌号推荐和技术支持(如干燥条件、加工温度等)。
液态硅胶包塑胶PC总结流程建议:
选材:选择耐高温、无迁移性脱模剂的PC牌号(优先考虑免处理专用料)。
干燥:将PC件充分烘烤除湿。
预处理:对PC粘接面进行等离子处理(最佳)或火焰处理。
预热:将处理好的PC件放入高温模具(100-130°C)中。
注塑:注射LSR,采用适当的工艺参数(模温、注射速度、压力等)。
硫化:完成硫化周期后顶出。
通过严格遵守以上要点,您就能成功地实现液体硅胶与PC的牢固包覆。