RTV-2(双组分室温硫化)硅胶是一种专业的模具制作材料,它由A、B两种液态组分构成,在室温下混合后便能固化成型为富有弹性的硅胶模具 。尽管其操作简便,但在使用过程中仍需注意多个操作细节,以确保模具质量和操作安全。
1. 基础知识
在使用RTV-2硅胶之前,首先要了解两种主要的RTV-2硅胶体系:缩合型(锡催化)和加成型(铂催化)。它们的化学原理、性能和操作要求截然不同,混用或误用可能导致严重问题。
缩合型硅胶:此类硅胶固化时有约0.3%-0.5%的收缩率,且模具长期存放会老化变脆。注意: 它不适用于要求高尺寸精度或需要长期保存的项目。但其对操作环境容错率高,不易“中毒”,适合常规翻模。
缩合型模具硅胶
加成型硅胶: 此类硅胶收缩率极低(<0.1%),精度高,可达食品级。但请高度注意: 它对杂质极为敏感,极易发生“固化中毒”,对操作要求远高于缩合型。
加成型液体硅胶
注意避免“越贵越好”的误区: 并非所有项目都需要加成型硅胶。请根据您的最终用途(精度要求、是否接触食物、成本预算、模具使用寿命)来做决策,避免不必要的成本和操作风险。缩合型硅胶的初始抗撕裂强度(一项衡量材料韧性的即时物理指标,符合ASTM D624标准)可能更高,但加成型硅胶的“存档寿命”(衡量材料长期化学稳定性的指标)却更久。这是因为锡固化过程中释放的副产物会随着时间推移持续降解硅胶的聚合物结构,导致其最终变脆。
2.安全防护
虽然大多数RTV-2硅胶在固化后是无毒的,但在液态时,尤其是缩合型硅胶的锡固化剂可能对皮肤和眼睛产生刺激。为确保安全,建议采取以下防护措施:
手部防护:虽然接触硅胶导致过敏的人群概率极低,但是依然建议佩戴乙烯基或丁腈手套,也方便清洗。若不慎接触皮肤,应立即用肥皂和水冲洗。
通风:工作区域应保持良好通风,缩合型(锡固化)硅胶在混合与固化过程中,可能会释放微量的化学副产物(如醇类)或气味 。持续的空气流通,能够有效驱散这些挥发物,维持空气质量,避免操作人员因长时间吸入而感到不适 。
眼部防护:佩戴带有侧护罩的安全眼镜或护目镜,以防止液体硅胶意外飞溅入眼 。
身体防护:穿着长袖工作服或化学防护服,以最大程度减少皮肤暴露的风险 。
3. 混合比例
这是最容易出错的环节,使用RTV-2硅胶时应严格按照产品说明书中的推荐比例进行混合。通常,缩合型硅胶的混合比例为100:2至100:4,而加成型硅胶则为1:1或10:1。
精确称量: 使用精度至少为0.1克的电子秤,严格按照重量比进行配比,而非体积比。用量杯估算体积极易导致比例误差。
预搅拌:在使用白色液体硅胶前,应分别充分搅拌A组分和B组分,特别是A组分,因为其中的填料在储存期间可能会发生沉降。
4. 混合搅拌
均匀混合是确保硅胶固化效果的关键。以下是搅拌时需要注意的要点:
刮边刮底: 使用干净的搅拌棒,反复刮擦容器的侧壁和底部,确保没有未混合到的死角。
颜色判断: 搅拌至混合物颜色完全均匀,无任何条纹或色差。建议搅拌2-3分钟。
容器分离: 混合不同类型的硅胶(特别是缩合型和加成型)时,必须使用不同的容器和工具,避免交叉污染。
5. 真空脱泡
搅拌过程不可避免地会带入大量气泡。要想获得镜面般光滑、无瑕疵的模具表面,真空脱泡是必不可少的步骤。可使用真空脱泡机,将混合物放入真空室中,抽真空至-0.1MPa,保持1-2分钟左右,直到气泡完全消失。
6. 正确浇注
浇注时应选择模具的最低点,以细细的、连续的线流方式将硅胶缓慢倒入。让硅胶自然地覆盖原型,这样可以最大限度地减少新气泡的产生。不要直接倒在原型的最高点,这很容易将空气带入进去。
对于细节丰富的模型,可先用毛刷蘸取少量硅胶,在模型表面薄薄地涂刷一层,确保覆盖所有角落,然后再进行整体浇注。
模具液体硅胶
7. 固化环境
很多人会忽略环境因素,但其实,温度和湿度是影响固化速度和效果的关键因素。理想的操作温度为20°C至25°C。温度过低,固化反应会变得异常缓慢,甚至停滞;而温度过高,则会急剧缩短你的操作时间,让你手忙脚乱。
高温环境 (>25 °C):会显著缩短硅胶的可操作时间,但同时也会加快固化速度。对于经验丰富的操作者来说,这可以用来有意识地加速铂金硅胶的固化进程,从而提高生产效率 。
低温环境 (<15°C):则会大大延长可操作时间,但固化过程会变得异常缓慢。不过值得注意的是,当环境温度低于 10 C (50°F) 时,固化反应甚至可能停滞。
湿度对缩合型硅胶有着至关重要的影响,这类硅胶依赖空气中的水分进行固化。因此,在过于干燥的环境下,它的固化会不完全。
建议将模具放置在水平、无振动的操作台面固化,,避免外界因素影响其形态和质量。为了减少模具的收缩,建议在室温下固化,若需要加速固化过程,可通过温和的升温(40-60°C)来实现。
8. 固化抑制
缩合型硅胶:对操作环境的容错率高,不易受杂质影响而导致固化失败(即不易“中毒”),更适合初学者或在非理想环境下操作 。
加成型硅胶:其铂金催化剂对杂质极为敏感,极易发生“固化抑制”或“中毒”现象,导致与污染物接触的界面永久发粘、无法固化。这对操作环境、工具和原型材料的洁净度要求远高于缩合型 。
常见抑制名单
以下物质是已知的铂金催化剂抑制剂,必须避免直接接触:
含硫化合物:这是最常见的抑制剂来源。包括:含硫的造型油泥、乳胶手套、天然橡胶、部分硫化橡胶制品 。
含锡化合物:包括:锡催化的缩合型硅胶本身(严禁混用工具)、某些PVC塑料中的稳定剂、有机锡化合物 。
含氮化合物:主要是胺类、酰胺类和聚氨酯(PU)树脂 。
其他常见材料:
某些3D打印光敏树脂:SLA/DLP打印件未完全固化的单体是强效抑制剂,这是近年来非常普遍的问题来源 。
聚酯树脂、某些油漆、清漆、胶带和焊锡膏残留物 。
如何预防中毒?
进行小样测试:在对整个模型进行浇注前,务必先混合少量硅胶,涂抹在模型一个不显眼的角落或一块与模型材质相同的废料上,等待数小时观察其是否能正常固化。这是最可靠的预防方法 。
使用隔离剂/封闭涂层:如果确定原型材质存在抑制风险,最有效的解决办法是在原型表面喷涂一层物理屏障。常用的隔离剂包括PVA(聚乙烯醇)脱模水或丙烯酸清漆 。
针对3D打印件的特殊处理:对于光敏树脂打印件,必须进行彻底的清洗和长时间的二次紫外光固化。在某些情况下,甚至需要对打印件进行低温烘烤,以确保所有挥发性的抑制物被完全去除 。
如果已经发生中毒怎么办?
固化抑制反应是不可逆的,唯一的处理方法是:用工具尽可能地刮除所有未固化的粘稠物,然后用溶剂(如异丙醇)清洗原型。在确认原型被彻底清洁并有效隔离(喷涂隔离剂)之后,才能重新进行浇注。
9. 固化时间
不同类型的硅胶固化时间不同,但RTV-2硅胶通常能在24小时内完成固化,如果24小时后未完全固化或未见固化迹象,需要排查原因,重新制作模具。
请勿过早脱模。必须耐心等待TDS上标明的完全固化时间。注意: 即使表面看似已干,内部可能仍在进行缓慢的交联反应,提前脱模会影响模具最终的物理性能和尺寸。
掌握RTV-2硅胶模具制作的精髓,关键在于理解其核心原理并细心执行每一步。在使用过程中,了解不同类型硅胶的特性、严格遵循混合比例、保障操作安全以及控制固化环境是确保模具质量的关键。