工业设计师的材料库——硅胶篇

发表时间:2020-09-08 18:46

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产品设计中硅胶被广泛运用,硅胶材料具有吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等特性。并进行了材料改性制成特种硅胶以适应不同产品的功能需求,例如夜光,负离子,变色等特性。

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简介

硅胶是一种高活性吸附材料,属非晶态物质,里面含有聚硅氧烷,硅油,白炭黑(二氧化硅),偶联剂及填料等等,主要成分是二氧化硅。不溶于水和任何溶剂,无毒无味,化学性质稳定,除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。各种型号的硅胶因其制造方法不同而形成不同的微孔结构。硅胶的化学组分和物理结构,决定了它具有许多其他同类材料难以取代的特点:吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。

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硅胶的分类


硅胶可以根据各种特点进行分类:

1、 按组成不同可分为:单组分和双组分硅胶。

2、 按硫化温度可以分为:高温硫化和室温硫化硅胶。

3、 按产品的形态可以分为:液体状和固体状硅胶。

4、 按硫化反应可以分为:缩合反应型、铂加成反应型和过氧化物固化型。

5、 按主链结构可分为:纯硅胶和改性硅胶。

6、 按产品特性可分为:耐高低温型、防静电型、耐油耐溶剂型、导电型、发泡海绵型、高强度抗撕裂型、阻燃防火型、低压缩变形型等。

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硅胶特性

1、 耐高低温性能:硅胶具体明显的耐高温能力,硅原子主要连接甲基,分子呈螺旋状结构,键角和键长比较大,这种独特的分子结构使其具有很高的热稳定性。一般硅胶可以在120℃的条件下使用寿命达到20年。

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2、 耐化学性能:硅胶可以在油性物质或极性溶剂挥发后迅速恢复其本身性能,能避免软化和膨胀,所以具有极佳的耐化学能力,很少发生相应的体积变化。

3、 低表面活性和生理惰性:硅胶作为一种半无机高分子材料,不具有活性的化合物,通过特殊改性可以达到防火阻燃、抗老化的性能,结合工厂硫化后可以达到绿色环保、无毒无味,对环境和人体基本无害。由于硅胶分子链的柔顺性,使得也具有良好的润滑防粘、疏水消泡等优良特性。

4、 耐压缩变形:无论在高温250℃或低温-60℃严苛环境下,硅胶都具有良好的抗压缩变形性能,均能保持较好的稳定状态,还可以根据市场要求调制更高要求的产品,比如运用于密封橡胶圈之类的产品。

5、 抗氧化:硅胶由于其主链无双键的存在,所以不容易被外界的臭氧、紫外线等降解,所以具有很好的耐辐射性能,可以在室外长期使用几十年依然能保持良好的性能。

6、 透气性:硅胶分子由于兼备无机和有机结构,其原子之间的距离较长,具有很大的自由度,所以对气体有很好的溶解性,从而获得了极好的透气性,容易透过气体分子。可以用于农业生产和医学器官等领域

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加工工艺

一.模压

模压成型的工艺主要是通过模具在相关的机器中压制而成的一种生产工艺,比如生产硅胶手机套、硅胶冰格等。主要生产过程是由硅胶原料或者是橡胶原料在闭合模腔内凭借加热、加压而成型为制品的硅胶加工。通常是将原料经过混炼机均匀搅拌成混炼胶,将模具再移入硫化成型机内。然后闭模加压,使其成型并固化或硫化,再经脱模得硅胶制品,这种工艺适合于热固性材料加工。

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二.注射

这种工艺是对品质要求比较高的,是液态硅胶和塑胶的结合。其产品表现为较好的热稳定性、抗寒性,优良的电绝缘性能,燃烧时不会产生有毒的物质等。因此在健康用品、汽车、婴儿用品、医疗用品、潜水用品、厨房用具以及密封件等的生产设计中成为不可替代的材料。

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三.挤压

挤出成型,挤出硅胶制品通常是通过挤出机器挤压硅胶成型的,一般挤出硅胶形状是长条的,管状的可随意裁剪,挤出做出来的产品形状比较单一,多为条状。硅胶管在医疗、机械设备领域运用较为广泛。也可以用于包材中起缓存作用。

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四.压延

硅橡胶在加白炭黑、硅油等捏合混炼做成混炼胶后再经压延出片材。通过压延制得的胶片,其纵向与横向的物理机械性能有明显的差异,这种现象为压延效应。具体表现为,胶片纵向拉伸强度大于横向,胶片横向扯断伸长率大于纵向,胶片纵向收缩率大于横向。压延效应是胶料中大分子和针状、片状配合剂在压延过程中沿压延方向定向结果。压延效应的大小,与胶料的组成、压延温度、速度、速比等有关。用于较大的产品,比如硅胶片,硅胶板。

五.灌注

充模或浇注模的操作方法:浇注模或浇注模用于相对平滑或简单的产品,没有模具线可节省人力和时间,即你要复制的产品或模型被橡胶板或玻璃板包围,通过真空泵出的硅胶直接倒进产品中。硅胶干燥成型后,取出产品

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在产品设计中的运用

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硅胶材料产品中运用广泛,对于产品的造型有较强的可塑性。在设计过程中将材料结合工艺才能做好产品设计。



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