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液態硅膠包膠與pc塑料注塑成型

發布時間：2025-04-25點擊：

液態硅膠（LSR）包膠與 PC 塑料注塑成型是兩種應用廣泛的材料加工技術，分別適用于不同場景。以下從材料特性、工藝原理、核心技術難點、應用領域及成本效益等方面進行深度對比分析：

一、材料特性對比

特性	液態硅膠（LSR）	PC 塑料
基礎成分	由硅氧鍵（Si-O）構成的高分子聚合物，添加鉑催化劑交聯固化。	聚碳酸酯（PC），屬熱塑性工程塑料，含雙酚 A 結構。
物理性能	- 耐溫范圍：-60℃~260℃（特殊配方可達 300℃） - 硬度：Shore A 10~80 - 彈性模量：0.5~5 MPa - 拉伸強度：3~12 MPa - 斷裂伸長率：300%~800% - 壓縮永久變形率：<10%（100℃×22h）	- 耐溫范圍：-40℃~130℃ - 硬度：Shore D 80~90 - 彈性模量：2.2~2.4 GPa - 拉伸強度：60~70 MPa - 斷裂伸長率：120%~150% - 壓縮永久變形率：<5%（130℃×22h）
化學穩定性	抗臭氧、紫外線、耐候性優異，耐弱酸堿，對多數有機溶劑穩定。	耐油、耐脂肪族烴，但易受芳香族溶劑（如甲苯）侵蝕，長期暴露于高溫高濕環境易水解。
生物相容性	符合 FDA、ISO 10993（細胞毒性、致敏性、植入毒性）認證，可用于醫療、食品接觸場景。	需通過 FDA 21 CFR 177.1580 認證，部分牌號含雙酚 A，醫療級需額外處理。
熱膨脹系數	200×10??/℃（顯著高于 PC）	67×10??/℃

二、工藝原理與核心技術難點

1. 液態硅膠包膠（LSR Overmolding）

工藝步驟：
1. 基材預處理：金屬 / 塑料基材需噴砂（Ra 0.8-1.6μm）或涂覆硅烷偶聯劑（如 KH-560）增強粘結力。
2. 模具設計：采用 S136 不銹鋼模具，表面鍍硬鉻（厚度 5-10μm），型腔精度 ±0.01mm，澆口直徑 0.3-0.8mm。
3. 注塑成型：
  - 設備：高精度 LSR 注塑機（如 KraussMaffei），配備真空系統（真空度＜10mbar）。
  - 參數：料筒溫度 25-40℃，模具溫度 60-90℃，注射壓力 50-100bar，固化時間 10-30s。
4. 后處理：冷凍去毛邊（-80℃液氮）、EO 滅菌（殘留量＜10ppm）或輻照滅菌（25-50kGy）。
技術難點：
- 粘結力不足：LSR 與 PC 極性差異大，需使用底涂劑（如道康寧 DC-3-6075）或等離子體活化基材表面。
- 氣泡缺陷：需優化模具排氣設計（如分型線開槽深度 0.004-0.005mm），結合真空注塑減少氣泡。
- 尺寸偏差：LSR 熱膨脹系數高，模具需預留收縮率（2.5%-3%），采用模流分析（Moldflow）優化填充路徑。

2. PC 塑料注塑成型

工藝步驟：
1. 原料干燥：PC 吸水性強，需在 120℃干燥 4 小時（含水率＜0.02%）。
2. 模具設計：采用 P20 或 H13 鋼材，表面拋光（Ra≤0.05μm），流道短而粗（直徑≥1.2mm）。
3. 注塑成型：
  - 設備：普通注塑機（如海天 MA 系列），螺桿長徑比 18:1-20:1。
  - 參數：料筒溫度 280-320℃，模具溫度 80-100℃，注射壓力 130-180MPa，保壓壓力 60-90MPa。
4. 后處理：噴涂 UV 漆（硬度≥3H）、電鍍或激光打標。
技術難點：
- 熔體粘度高：PC 流動性差，需高溫高壓注射，易產生熔接痕，需優化澆口位置。
- 內應力控制：成型后需退火處理（120℃×2h）消除內應力，避免開裂。
- 表面缺陷：易產生銀紋、氣痕，需降低注射速度（30-50mm/s）并優化冷卻水路。

三、應用領域對比

行業	液態硅膠包膠典型應用	PC 塑料注塑典型應用
汽車	- 新能源汽車電池包密封（IP68 防水） - 車載傳感器護套 - 方向盤防滑握把	- 車燈外殼（透光率＞88%） - 儀表盤面板 - 安全氣囊罩
消費電子	- 手機防水按鍵（IP68） - 智能手表表圈密封 - 耳機耳塞（舒適性貼合）	- 手機中框（抗跌落強度＞1.5m） - 筆記本電腦外殼 - VR 眼鏡鏡片（抗刮擦硬度＞3H）
醫療	- 注射器活塞密封 - 導管頭端包膠金屬接頭 - 手術器械防滑握柄	- 醫用面罩（抗沖擊強度＞50J/m） - 培養皿 - 血液透析器外殼
工業設備	- 真空泵密封圈（耐化學腐蝕） - 高壓管道密封件（耐 1000kPa 壓力） - 機器人關節緩沖墊	- 工業相機防護罩（耐 UV 老化） - 流量計外殼 - 電機端蓋（阻燃等級 UL94 V-0）
日用品	- 嬰兒奶瓶奶嘴（FDA 認證） - 保溫杯密封圈 - 潛水鏡防水墊圈	- 運動水壺（抗摔性＞3m） - 智能門鎖面板 - 電動工具外殼（耐油性）

四、成本效益分析

成本項	液態硅膠包膠	PC 塑料注塑
模具成本	高（單套模具約 5 萬 - 20 萬元），適用于高精度、復雜結構（如多腔模）。	低（單套模具約 1 萬 - 5 萬元），適合大批量生產。
材料成本	高（液態硅膠約 120-200 元 /kg），但材料利用率達 98%（無流道廢料）。	低（PC 原料約 20-30 元 /kg），但流道廢料需回收（回收率≤50%）。
加工成本	中等（注射周期 10-30s），需真空系統和精密溫控。	低（注射周期 5-15s），普通注塑機即可。
后處理成本	高（冷凍去毛邊 0.5-1 元 / 件 + 滅菌 1-3 元 / 件）。	中等（噴涂 1-3 元 / 件 + 電鍍 5-10 元 / 件）。
單件成本	高（10-50 元 / 件），適合高附加值產品（如醫療、汽車）。	低（1-10 元 / 件），適合大規模量產（如日用品、消費電子）。
規模效應	批量＞10 萬件時成本顯著下降（模具分攤）。	批量＞50 萬件時成本優勢明顯。

五、關鍵技術趨勢

LSR 包膠技術升級：
- 無溶劑底涂技術：如道康寧 Silquest® A-174，通過化學鍵合提升粘結力，減少 VOC 排放。
- 3D 打印定制包膠：采用 LSR 材料直接打印復雜密封結構，無需模具，適用于小批量定制。
- 納米復合 LSR：添加石墨烯或碳納米管，提升導熱性（導熱系數＞1.0 W/m?K），用于新能源汽車電池散熱。
PC 注塑工藝創新：
- 微發泡注塑：通過超臨界 CO?發泡，減重 30% 且保持強度（如特斯拉 Model 3 內飾件）。
- 光學級 PC：透光率＞91%，用于 AR/VR 頭顯透鏡，替代玻璃材料。
- 生物基 PC：采用植物基原料（如甘蔗渣），碳足跡降低 40%，符合歐盟綠色新政。

六、選型決策指南

決策維度	優先選擇 LSR 包膠	優先選擇 PC 注塑
性能需求	- 高彈性（如密封件） - 耐極端溫度（-60℃~260℃） - 生物相容性（醫療、食品） - 抗紫外線老化（戶外應用）	- 高剛性（如結構件） - 透明性（如光學部件） - 抗沖擊（如安全防護） - 阻燃性（如電子外殼）
成本控制	中高成本（單件＞10 元），適合高附加值產品。	低成本（單件＜5 元），適合大規模量產。
生產批量	中小批量（1 萬～10 萬件），模具分攤成本可接受。	大批量（＞50 萬件），規模效應顯著。
環保要求	可回收（LSR 廢料可裂解再生），符合 RoHS、REACH。	可回收（PC 廢料可造粒回用），但含雙酚 A 需特殊處理。
典型案例	特斯拉 Model Y 電池包密封件（IP68 防水）、美敦力心臟起搏器導管接頭。	iPhone 15 中框（抗跌落強度＞2m）、西門子醫療 CT 機外殼（阻燃等級 UL94 V-0）。

七、風險規避建議

LSR 包膠風險：
- 粘結失效：需嚴格控制基材表面粗糙度（Ra 0.4-1.2μm），并進行粘結強度測試（≥2N/mm²）。
- 氣泡缺陷：采用真空注塑（真空度＜10mbar），并優化模具排氣設計（如分型線開槽深度 0.004mm）。
- 滅菌后性能衰減：選擇耐輻照 LSR 牌號（如信越 KE-1310），并驗證滅菌后拉伸強度保留率≥80%。
PC 注塑風險：
- 內應力開裂：成型后需退火處理（120℃×2h），并避免銳角設計（R 角≥1.5mm）。
- 表面銀紋：降低注射速度（30-50mm/s），提高模具溫度（80-100℃）。
- 水解老化：避免長期暴露于高溫高濕環境（如洗碗機），選擇改性 PC（如添加抗水解劑）。

總結

液態硅膠包膠與 PC 注塑成型各有技術優勢和適用場景：

LSR 包膠以高彈性、耐溫性和生物相容性見長，適用于醫療、汽車等高可靠性領域，但成本較高。
PC 注塑以高強度、透明性和經濟性為核心，適合消費電子、工業設備等大規模量產場景。

企業應根據產品性能需求、成本預算和生產規模綜合評估，必要時可采用復合工藝（如 PC 基材 + LSR 包膠），兼顧剛性與密封性能。未來，隨著材料創新（如自修復 LSR、生物基 PC）和工藝升級（如 AI 模流分析、數字化工廠），兩者的應用邊界將進一步拓展。

深圳市利勇安硅橡膠制品有限公司—專注液態硅膠制品精密技術研發24年，聯系電話：134-2097-4883。