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中国赛宝实验室 张莹洁女士
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有机硅FIPFG发泡胶兼具硅胶泡棉的高回弹和密封胶的自动化点胶性能而备受关注,但因其对设备适配性要求极高而一直尚未普及。
不过随着技术进步具备更宽设备适配性的有机硅FIPFG发泡胶907已被材料厂商安品开发出来,并成功导入车载无人机 电动尾翼 动力电池等高端应用!
(国家知识产权局网站)
比如最为主流的FIPG密封胶,虽然用起来简单又灵活,但就是“粘住”之后很难返修;而同样广为应用的硅胶泡棉密封圈虽然返修容易,但加工和使用却又很麻烦……
于是为了得到一种性能上“没有短板”的密封方案,有机硅FIPFG发泡胶就被他们开发出来了!

那么问题就来了,性能如此全面的有机硅FIPFG发泡胶,为什么诞生都三十年了却依然未能在市场上大规模应用呢?
而这次出现在车载无人机库中的有机硅FIPFG(安品907)又是获得了什么“新技能”,怎么又突然拿下了车载“黑科技”的密封方案呢?
正所谓百因必有果,一切的根源就在于有机硅FIPFG虽然在性能上没有短板,但是它的发泡工艺却实在太“难搞”了!
毫不夸张地说,有机硅FIPFG的发泡就是一场发生在胶水各成分之间的“零和博弈”!
表面看来发泡的过程是波澜不惊,但实际上在胶体内部有两个独立的化学反应正在同步进行——其中一个是负责生成氢气气泡的“发泡反应”,它是由配方中的羟基硅油领衔;而另一个则是让胶水固化成硅橡胶的“交联反应”,它是由成分中的乙烯基硅油主导。
理想情况下这两个反应应该是步调一致地协同推进,也就是当气泡膨胀到合适大小之后,胶体也要刚好交联出足够强度,这样才能将气泡均匀稳定地锁定在胶体之中,最终得到一条柔韧Q弹且光滑匀称的硅胶泡绵密封条。
(加成型 RTV-2 液体发泡硅橡胶的制备及性能研究_梁江华)
然而“难搞”的地方在于,这两个反应虽然表面看来各自独立,但实际上却都要用到配方中的同一种非常关键的成分——硅氢。
硅氢在这件事情中扮演的角色堪比中美两国眼中的稀土资源:一方面它在胶体里的含量非常有限,另一方面缺少它的配合无论“发泡反应”还是“交联反应”就都玩不转。
于是在这样的背景之下,本应是伙伴关系的两个反应,最终反而演变成了一种“你多吃一口我就会挨饿”的竞争关系!
(加成型 RTV-2 液体发泡硅橡胶的制备及性能研究_梁江华)
特别是“发泡反应”,它吃起硅氢来要比“交联反应”快上5到10倍,所以在某些硅氢相对稀薄的区域,往往还不等“交联反应”动筷子,硅氢就已经被“发泡反应”吃得差不多了!
一旦出现这个情况,一方面胶体强度迟迟上不去,而另一边气泡却一直在快速生成,结果就是大量气泡冲出胶体白白散逸到空气中,最终留给这一区域的也只能是塌陷和大小不一的空洞了!
(加成型 RTV-2 液体发泡硅橡胶的制备及性能研究_梁江华)
所以说,要想保证有机硅FIPFG发出来的胶条匀称绵密,一个很重要的前提就是必须让硅氢与乙烯基硅油和羟基硅油实现“分子级别”的均匀混合。
然而到了这一步另一件很“难搞”的事情又出现了,那就是有机硅材质的胶水普遍粘度偏高,要想将它混合均匀并不容易。
就以某头部材料大厂的产品线为例,同样是用在动力电池壳体密封的FIPFG发泡胶,有机硅材质的产品粘度要比聚氨酯产品高出70,000cps!
(https://www.sonderhoff.com/fileadmin/assets/downloadcenter/1_Broschueren_final/EN/HE24022_KSI_EMobility_Sonderhoff_WEB_EN-GB.pdf)
面对如此粘稠的胶水,必须请出动态混合器才行。但问题是动态混合器的桨叶转速很高会让混合腔急剧升温,而这又很容易让本就以秒计时的发泡反应被提前激活!
于是事情就陷入了死胡同——混合不充分发泡会失败,但是充分混合带来的热量又会让反应的时间窗口急剧变窄进而导致反应失控……
到了这个阶段貌似单靠材料本身已经无法解决问题,必须引入设备方案的帮助才行了!
(加成型 RTV-2 液体发泡硅橡胶的制备及性能研究_梁江华)
事实上当年那些开发出有机硅FIPFG的欧洲材料厂商也正是通过对点胶设备的改造才完成的通关。
比如为了消除混合产生的热量,他们为混合腔搭配了双层循环冷却装置,将摩擦温升控制在了±3°C以内;又比如为了拓宽反应的时间窗口,他们选择了转子-定子的高动态剪切混合结构,做到了3秒内的分子级分散……
一套组合拳打下来,原本“难搞”的有机硅FIPFG终于“发”出了美观匀称的硅胶泡棉条。

(加成型 RTV-2 液体发泡硅橡胶的制备及性能研究_梁江华)
只是到了此时人们才发现,原来有机硅FIPFG的成败与否,设备适配度占据了异乎寻常的权重!
于是为了卖胶水,这些欧洲材料厂商们不得不亲自上手,针对自家产品的特点又定向开发出了专用的点胶设备。
结果没想到无心插柳柳成荫,时至今日他们竟然已经成长为全球知名的设备厂商!
不过故事虽然励志,却也告诉我们一个残酷的现实,那就是相较于其他胶水,有机硅FIPFG属于相对封闭的密封方案——哪怕你手头有一款非常不错的产品,但是只要点胶设备未经过专门适配,就很难保证产出预期的效果!
也正是这个原因,有机硅FIPFG虽然在性能上“没有短板”,但却因为存在设备适配性问题,这么多年下来始终处于叫好不叫座的尴尬境地。不仅没能拿下FIPG密封胶和硅胶泡绵密封条的传统用户,更是与新能源车这个近年兴起的蓝海大市场失之交臂……
那么问题又来了,既然有机硅FIPFG存在“设备适配性”的短板,为什么安品开发的907有机硅FIPFG发泡胶这次却能在全新的车载无人机库应用之中脱颖而出,成功拿下它的密封方案呢?
原来,安品已经通过定制化开发,在“设备适配性”问题上取得了突破!
如果单看安品907的TDS并不会发现这款有机硅FIPFG的特别之处,但实际上借助自研的硅油原料安品已经对这款产品的初始粘度进行了有针对性的调整,实现了一种宽域 “剪切-粘度” 适配性。
由此具备的高触变性可以让胶体的粘度在点胶剪切力的作用下从50,000 mPa·s骤降至10,000 mPa·s,进而将各组分的混合难度大大降低,同时混合腔的温度也得到有效抑制。
再结合配方设计,精准调控发泡反应与交联反应的速率差,安品907成功构建了一套 “高宽容度、低敏感度” 的性能体系,从根本上降低了对设备精度、类型、运行参数的依赖。
为了验证实际的效果,安品在前期曾与多家头部发泡胶设备厂商进行过多轮打样,从验证结果来看设备控制难度大大降低,能以相对简单的操作获得更高的良率。
比如在车载无人机库的密封项目上,安品907(G30)与上海善佳的SJ-GF02点胶机搭配,凭借高触变性确保1500–2500rpm转速下胶体在数秒内完成混合,进而得到了表面光滑无气泡断层的泡棉胶条;
而凭借车载无人机库项目的背书,安品907(G30)其后在诸如电动尾翼等车载组件的密封应用上持续拓展出了更多新项目。
相较于有机硅FIPFG常见的混合不均导致的泡孔坍塌局部发泡不足,安品907通过精准调控“发泡反应”与“交联反应”的速率平衡,在不同设备参数条件下仍能输出匀质胶条。
更为重要的进展发生在车载领域最为重头的应用之一——动力电池Pack的密封项目上。
针对这个应用,安品907(G34)与另一家国内知名设备厂商华工创新配套,凭借更高的出胶节奏与更稳定的发泡形态,在帮助客户提升生产效率的同时,更是充分满足了包括IP67、高压缩回弹率以及长期耐老化性能等各项严苛要求。
除此之外,安品907的产品线还覆盖了电子元器件的发泡灌封应用。
比如被某头部Tier 1选中的倒车雷达灌封方案,采用的就是安品907系列中的(W30)发泡灌封胶,而与之配套的设备方案则是苏州亿源宸的SMART402点胶机。
这款产品凭借良好的流动性以及宽温域发泡的特点实现了最高1克/秒的快速出胶,与此同时它的UL阻燃性能及高闭孔率也为倒车雷达提供了更好的密封及防火性能!
由此可见,安品907在“设备适配性”这个问题上的确做了大量工作,并且取得了可观的现实应用成果。
虽然有机硅FIPFG的发泡原理不可改变,但显然通过配方的调整与创新,安品907已经在设备适配性方面取得了难能可贵的进步!
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