硅膠材料特性、加工工藝及其應(yīng)用
2023-12-19 20:12:17
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硅膠材料具有吸附性能高、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、有較高的機(jī)械強(qiáng)度等特性，被廣泛應(yīng)用在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。并進(jìn)行了材料改性制成特種硅膠以適應(yīng)不同產(chǎn)品的功能需求，例如夜光，負(fù)離子，變色等特性。
硅膠的簡(jiǎn)介
硅膠是一種高活性吸附材料，屬非晶態(tài)物質(zhì)，里面含有聚硅氧烷，硅油，白炭黑（二氧化硅），偶聯(lián)劑及填料等等，主要成分是二氧化硅。不溶于水和任何溶劑，無毒無味，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，除強(qiáng)堿、氫氟酸外不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。各種型號(hào)的硅膠因其制造方法不同而形成不同的微孔結(jié)構(gòu)。硅膠的化學(xué)組分和物理結(jié)構(gòu)，決定了它具有許多其他同類材料難以取代的特點(diǎn)：吸附性能高、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、有較高的機(jī)械強(qiáng)度等。
硅膠的分類
硅膠可以根據(jù)各種特點(diǎn)進(jìn)行分類：
按組成不同可分為：?jiǎn)谓M分和雙組分硅膠。
按硫化溫度可以分為：高溫硫化和室溫硫化硅膠。
按產(chǎn)品的形態(tài)可以分為：液體狀和固體狀硅膠。
按硫化反應(yīng)可以分為：縮合反應(yīng)型、鉑加成反應(yīng)型和過氧化物固化型。
按主鏈結(jié)構(gòu)可分為：純硅膠和改性硅膠。
按產(chǎn)品特性可分為：耐高低溫型、防靜電型、耐油耐溶劑型、導(dǎo)電型、發(fā)泡海綿型、高強(qiáng)度抗撕裂型、阻燃防火型、低壓縮變形型等。
硅膠作為醫(yī)療器械設(shè)計(jì)材料最佳選擇的8個(gè)理由
1. 硅氧主鏈能提供優(yōu)異的熱穩(wěn)定性
有機(jī)硅具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，即使在滅菌后也能使設(shè)備保持關(guān)鍵性能。有機(jī)硅可通過高溫蒸汽消毒，環(huán)氧乙烷消毒（EtO）或γ輻射進(jìn)行滅菌。
2. 硅膠是一種惰性材料
有機(jī)硅通常對(duì)體液和藥物呈惰性，并沒有氣味。有機(jī)硅的化學(xué)結(jié)構(gòu)符合USP Class VI和ISO 10993標(biāo)準(zhǔn)。
3. 硅膠不含增塑劑或其他有機(jī)添加劑
增塑劑或其他有機(jī)添加劑可能對(duì)輸送的藥物產(chǎn)生負(fù)面影響，如果添加劑存在，就有可能遷移到藥液中。而硅膠不含添加劑如增塑劑或有機(jī)添加劑。
4. 硅膠經(jīng)久耐用
有機(jī)硅在穿刺后具有良好的彈性和恢復(fù)性，以減少材料疲勞。這些關(guān)鍵特性使硅膠具有較長(zhǎng)的使用壽命，即使在動(dòng)態(tài)應(yīng)力下也是如此。
5. 硅膠具有低模量
有機(jī)硅需要最小的插入力來提高設(shè)備的平穩(wěn)操作 - 或者在結(jié)合其他組件時(shí)更容易組裝。
6. 硅膠可配制成各種硬度
硅膠可以被塑造成各種各樣的硬度，以適應(yīng)過硬或者過軟的材料，從而提高改善人體工程學(xué)和舒適性的可能性。
7. 硅膠具有良好的設(shè)計(jì)美感
許多有機(jī)硅彈性體本質(zhì)上是透明的，并且易于著色。
8. 硅膠易于加工
除了硬度舒適且兼具美學(xué)功能外，有機(jī)硅還提供一系列定制選項(xiàng)。可將材料應(yīng)用于各種設(shè)備和設(shè)計(jì)，從輸注類導(dǎo)管到切口閥到呼吸面罩等。其他可定制的選項(xiàng)包括拉伸強(qiáng)度，摩擦系數(shù)，固化時(shí)間和伸長(zhǎng)率。
硅膠的加工工藝
一.模壓
模壓成型的工藝主要是通過模具在相關(guān)的機(jī)器中壓制而成的一種生產(chǎn)工藝，比如生產(chǎn)硅膠手機(jī)套、硅膠冰格等。主要生產(chǎn)過程是由硅膠原料或者是橡膠原料在閉合模腔內(nèi)憑借加熱、加壓而成型為制品的硅膠加工。通常是將原料經(jīng)過混煉機(jī)均勻攪拌成混煉膠,將模具再移入硫化成型機(jī)內(nèi)。然后閉模加壓,使其成型并固化或硫化，再經(jīng)脫模得硅膠制品，這種工藝適合于熱固性材料加工。
二.注射
這種工藝是對(duì)品質(zhì)要求比較高的，是液態(tài)硅膠和塑膠的結(jié)合。其產(chǎn)品表現(xiàn)為較好的熱穩(wěn)定性、抗寒性,優(yōu)良的電絕緣性能,燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生有毒的物質(zhì)等。因此在健康用品、汽車、嬰兒用品、醫(yī)療用品、潛水用品、廚房用具以及密封件等的生產(chǎn)設(shè)計(jì)中成為不可替代的材料。
三.擠壓
擠出成型，擠出硅膠制品通常是通過擠出機(jī)器擠壓硅膠成型的，一般擠出硅膠形狀是長(zhǎng)條的，管狀的可隨意裁剪，擠出做出來的產(chǎn)品形狀比較單一，多為條狀。硅膠管在醫(yī)療、機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域運(yùn)用較為廣泛。也可以用于包材中起緩存作用。
四.壓延
硅橡膠在加白炭黑、硅油等捏合混煉做成混煉膠后再經(jīng)壓延出片材。通過壓延制得的膠片，其縱向與橫向的物理機(jī)械性能有明顯的差異，這種現(xiàn)象為壓延效應(yīng)。具體表現(xiàn)為，膠片縱向拉伸強(qiáng)度大于橫向，膠片橫向扯斷伸長(zhǎng)率大于縱向，膠片縱向收縮率大于橫向。壓延效應(yīng)是膠料中大分子和針狀、片狀配合劑在壓延過程中沿壓延方向定向結(jié)果。壓延效應(yīng)的大小，與膠料的組成、壓延溫度、速度、速比等有關(guān)。用于較大的產(chǎn)品，比如硅膠片，硅膠板。
五.灌注
充模或澆注模的操作方法：澆注模或澆注模用于相對(duì)平滑或簡(jiǎn)單的產(chǎn)品，沒有模具線可節(jié)省人力和時(shí)間，即你要復(fù)制的產(chǎn)品或模型被橡膠板或玻璃板包圍，通過真空泵出的硅膠直接倒進(jìn)產(chǎn)品中。硅膠干燥成型后，取出產(chǎn)品，形成模具(注：灌注模一般采用硬度比較軟的硅膠來做模，這樣脫模比較容易，不會(huì)損壞硅膠模具里面的產(chǎn)品)。屬于固液結(jié)合，運(yùn)用在手機(jī)套、箱包套等產(chǎn)品上。
六.涂層
快速硫化；附著力強(qiáng)；流動(dòng)性好，易消泡。鉑配合物的催化劑無毒無味，成型后具有良好的透氣性、耐熱性和一定的拉伸強(qiáng)度(使用溫度-60℃～200℃)。優(yōu)異的防滑性能；無污染；低硬度；粘合牢固。高撕裂性；高透明度；良好的拉伸性能。耐磨性、耐洗滌性、耐高溫性；立體級(jí)高、光滑、柔軟、彈性好。耐水清洗和干洗。適用于布料，具有抗老化的作用，如硅膠手套、雨鞋等。
硅膠在醫(yī)療器械中的應(yīng)用
人體皮膚接觸的器械：
（1）呼吸面罩：尤其是需要長(zhǎng)期佩戴的面罩。
（2）傷口護(hù)理：硅凝膠更加親膚透氣，不會(huì)對(duì)傷口造成二次傷害。因此，邁圖硅凝膠是泡沫敷貼，疤痕貼等的上佳選擇。
（3）器械手柄：對(duì)于需要抓握的醫(yī)療器械，如手術(shù)刀具等，柔軟且防滑手柄是必須滿足的要求。
人體腔道接觸的器械：
喉罩：與氣管接觸，硅膠柔軟且有強(qiáng)度，以保證氣道暢通。
導(dǎo)尿管：硅膠支持生產(chǎn)柔軟的管體，以及高拉伸強(qiáng)度的球囊。
胃管：適宜的硬度，硅膠胃管對(duì)于病患來說是很好的選擇。
人體血液體液接觸的器械：
輸注器械的導(dǎo)管：如輸液泵的蠕動(dòng)泵管，插入型導(dǎo)管的外管。
輸注器械的部件：如無針接頭的膠塞，腎透析過濾器的O型圈等。
各種與藥液體液接觸的醫(yī)療耗材里的膠塞和止血閥等。
此外，硅膠還有廣闊的應(yīng)用，從隱形眼鏡到可穿戴醫(yī)療檢測(cè)設(shè)備，從生物制藥到疫苗研發(fā)，都是硅膠可以大展宏圖應(yīng)用的領(lǐng)域。
來源:全球有機(jī)硅網(wǎng)
