液态硅胶发展历史
液态硅胶(LSR)的发展历史是一部从实验室好奇物到现代高科技关键材料的演进史。其发展紧密围绕化学突破、工艺创新和市场需求的推动。以下是其发展的主要阶段:

第一阶段:起源与基础科学(20世纪初 - 1940年代)
这个阶段的核心是硅化学的奠基和第一种有机硅聚合物的诞生。
关键人物与事件:
弗雷德里克·基平:被誉为“硅化学之父”。在19世纪末至20世纪初,他进行了大量硅有机化学的探索性研究,合成了许多硅的有机化合物。尽管当时这些物质大多被视为实验室的“奇珍异宝”,没有实际用途,但他为后来的研究奠定了坚实的理论基础。
康宁玻璃公司与通用电气的合作:在1930年代,受到对耐热、绝缘材料的需求驱动,康宁玻璃公司的J.F. Hyde进行了开创性工作。他在1940年发明了第一种有商业价值的硅酮产品——一种用于电气绝缘的硅树脂。这标志着有机硅从实验室走向工业应用的开始。
材料状态: 此时的硅胶主要是固态高温硫化硅橡胶,需要通过高温高压的模压工艺成型,加工周期长,无法实现复杂的流动成型。
第二阶段:液态硅胶的诞生与工艺萌芽(1950年代 - 1970年代)
这是LSR作为一种独立材料形态出现的时期。
技术突破:
铂金催化体系的发现:早期的硅橡胶使用过氧化物作为交联剂,反应副产物可能影响产品性能和外观。铂金催化加成固化体系的开发是LSR诞生的关键技术。该体系具有以下革命性优点:
无副产物:反应是纯粹的加成反应,不产生小分子副产物。
快速固化:在加热条件下能极快地完成硫化。
深度固化:可以实现厚制品的均匀固化。
双组分泵送与混合系统:为了利用铂金催化体系,工程师开发了专用的双组分(A/B组分)计量、混合和注射设备。A组分包含硅生胶和铂金催化剂,B组分包含硅生胶和含氢硅油交联剂。两者在进入模具前被精确计量并静态混合,然后注入热模具中快速固化。
市场驱动: 最初的应用主要集中在航空航天和军事领域,对材料在极端温度下的稳定性和可靠性要求极高。
第三阶段:工艺成熟与市场拓展(1980年代 - 1990年代)
随着设备技术的进步和成本的降低,LSR开始从高端领域走向更广泛的工业应用。
工艺成熟:
全自动LSR注射成型机的出现,使得大规模、高效率、高质量的生产成为可能。
模具技术不断进步,能够处理LSR极低的粘度,并实现多腔、高精度的生产。
市场拓展:
婴儿奶嘴和餐具:利用LSR的无毒、无味、耐高温蒸煮、柔软的特性,成为其第一个大规模民用消费品应用。
汽车工业:用于制造点火线缆、火花塞罩、传感器密封件等,利用其耐高温、耐老化和绝缘性能。
医疗领域:开始用于导管、面罩、阀门等短期植入物和医疗设备部件,得益于其生物相容性和可灭菌性。
第四阶段:高性能化与多元化创新(2000年代 - 2010年代)
LSR不再仅仅是一种“弹性体”,而是演变成一个高性能材料家族。
材料创新:
自粘性LSR:开发出能与PC、PBT等工程塑料通过二次注塑成型牢固结合的LSR,广泛应用于软触感电子设备外壳、防水密封件、汽车按键等。
高透明、高抗撕、高硬度、导电、导热等特种LSR牌号不断涌现,满足不同场景的特定需求。
医疗级LSR:通过USP Class VI、ISO 10993等生物相容性认证的LSR成为植入式医疗器械(如整形假体、导管、心脏瓣膜)的关键材料。
应用爆发:
消费电子:智能手机的防水密封、手表表带、耳机套等。
新能源:太阳能组件密封、电动汽车电池包密封垫等。
LED照明:用于LED透镜和封装,因其高透光率和耐紫外线性。
第五阶段:当前趋势与未来展望(2020年代至今及未来)
LSR技术正朝着更智能、更可持续、性能极限更远的方向发展。
数字化与智能化制造:
集成传感器和IoT技术的LSR生产设备,实现工艺参数的实时监控和自适应优化,提升产品质量和一致性。
人工智能和机器学习被用于预测和解决生产中的缺陷。
可持续性:
开发生物基LSR,使用可再生资源作为原料。
研究可回收和可降解的硅胶体系。
优化生产工艺以降低能耗。
高性能复合材料:
将LSR与织物、薄膜、其他塑料或金属结合,创造具有多重功能的结构件。
开发用于3D打印(增材制造)的LSR材料,突破传统模具的限制,实现更复杂的设计。
极端应用探索:
在柔性可穿戴电子设备、软体机器人、微流控芯片等前沿科技领域,LSR因其优异的柔韧性、化学惰性和生物相容性而成为首选材料之一。
液态硅胶的发展史,是一部从好奇驱动的化学探索,到需求牵引的工艺创新,再到技术推动的应用爆发的典型科技产业化史。它从一个解决特定工业难题的“特种材料”,已经成长为渗透到我们日常生活方方面面、并持续推动前沿科技发展的“关键材料”。其未来的潜力,依然广阔。
