做 加成型液態矽橡膠(LSR) 的朋友,最常遇到、也最頭痛的問題之一,就是矽膠一直不固化。有時候只是表面發黏,有時甚至整桶膠放了很久還是液體,完全沒有反應。
很多人第一個反應就是:「是不是矽膠品質不好?」
其實,大多數情況下並不是。
真正的原因,往往是鉑金催化劑中毒(Platinum Catalyst Poisoning)。
加成型矽膠之所以能固化,是因為鉑金催化劑促進乙烯基與含氫矽油發生加成反應。但鉑金雖然催化效率很高,卻也非常「嬌貴」,只要接觸到某些特定物質,就可能失去活性,整個固化反應也會因此停止。
下面就一起來看看,哪些因素最容易讓鉑金催化劑「中毒」,以及該如何避免。
加成型矽膠的固化,是靠乙烯基矽油與含氫矽油在鉑金催化劑作用下完成交聯反應。
但鉑金對某些化學物質非常敏感。
只要接觸到含有硫(S)、磷(P)、氮(N),或重金屬如錫(Sn)、**鉛(Pb)**等化合物,這些物質就會占據鉑金催化中心,使催化劑失去活性,導致固化速度變慢,甚至完全無法固化。
硫元素是鉑金催化劑最大的敵人。
例如,一般縮合型 RTV 矽膠使用的是有機錫催化劑。
如果之前用過縮合型矽膠的攪拌桶、刮刀、模具沒有徹底清洗,就直接拿來做加成型矽膠,即使只有極少量殘留,也可能讓鉑金催化劑立刻失效。
其他常見來源還包括:
天然橡膠或乳膠手套
含硫肥皂
某些樹脂
含硫橡膠材料
很多環氧樹脂硬化劑、聚氨酯材料,以及胺類化合物,都含有磷或氮成分。
如果把加成型矽膠澆注到這類材料表面,就很容易發生接觸面不固化的情況。
這在複合材料、灌封及翻模應用中非常常見。
除了錫之外,鉛等重金屬同樣會讓鉑金催化劑失去活性。
甚至一些日常容易忽略的污染,也可能造成問題,例如:
手上的汗水
護手霜或保養品
香菸煙霧
工作台上的化學殘留
有時候只有接觸面的矽膠發黏,而裡面其實已經正常固化,就是因為局部受到污染。
一些含有羥基(OH)的化合物,例如甘油、乙二醇,以及部分有機溶劑,也可能與鉑金形成配位化合物。
這會降低催化效率,嚴重時甚至讓整個固化反應完全停止。
根據污染程度不同,一般可分成兩種情況。
矽膠內部已經固化,但與模具或基材接觸的表面仍然發黏、發油,看起來一直乾不了。
通常代表模具上還殘留脫模劑或前一道製程留下的化學物質。
矽膠混合後,即使加熱或放置很久,仍然完全沒有固化。
黏度幾乎沒有變化,依舊保持液態。
通常表示 AB 劑混合時混入了含硫或含錫污染物,導致整個催化系統完全失效。
與其等問題發生,不如事先做好預防。
以下幾個方法,是實際生產中最有效的做法。
所有用於加成型矽膠的攪拌桶、刮刀、攪拌器、點膠設備,都應專用。
不要與縮合型矽膠共用工具。
如果真的需要共用,也一定要經過完整清洗與高溫烘烤處理。
如果需要在可能含有催化毒物的材料上翻模或灌封,例如:
環氧樹脂
聚氨酯
3D列印樹脂
建議先噴塗專用隔離劑或鉑金保護層。
這樣可以阻止污染物接觸鉑金催化劑,提高固化成功率。
抑制劑主要用途是延長操作時間。
不過,有些改良型抑制劑(例如乙炔醇類衍生物),搭配高純度原料使用時,也能提高配方對微量污染物的容忍度。
如果只是受到微量污染,或催化活性稍微下降,有時把固化溫度從室溫提高到 80~100°C,有機會重新啟動固化反應。
但如果已經是嚴重的硫中毒或錫中毒,通常就沒有太大效果了。
加成型矽膠之所以能做到高透明、低氣味、高性能,就是因為它採用了鉑金催化系統。
但也正因如此,它對污染物特別敏感。
只要避開硫、磷、氮、錫、鉛等容易造成中毒的物質,再搭配正確的操作流程,就能大幅降低固化失敗的風險。
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