Si lopren* LSR 7000超高透明有机硅弹性体O liver Franssen Thorsten Hauser Heiko Bayerl Dieter W robel Ni Kefan

迈图高新材料集团公司

Si lopren* LSR 7000超高透明有机硅弹性体O liver Franssen Thorsten Hauser Heiko Bayerl Dieter W robel Ni Kefan

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介绍了Silopren*LSR 7000系列新型高透明液体硅橡胶的材料性能特点和加工工艺性能，并与现有的无定形热塑性工程塑料光学材料做了比较，展示了该材料的透明制品样件，并讨论了该系列产品在医疗领域的潜在应用。

0 前言

聚碳酸酯(PC)和聚甲基丙烯酸酯(PMMA)类的无定形热塑性工程塑料在很多年前已经取代玻璃用于各种领域。与玻璃相比，这些聚合材料的主要优势在于加工过程中能耗更低，并且可免除如打磨和抛光等后处理工艺。

液态硅橡胶通常具有优异的物理性能(如低温柔韧性(低于-50˚C)与高温稳定性(超过200˚C)，卓越的耐紫外线稳定性等)，使得液态硅橡胶可以作为在极端工作环境下使用的一种极好的材料，并具有极佳的反应惰性和优良的生物相容性。这些独有的特征来源于该交联聚硅氧烷聚合物具有无机材料特性的聚合物主链。

迈图高新材料集团推出创新的高透明Silop ren*LSR 7000 系列液体硅橡胶在一些领域可以作为PC和PMMA的一种替代材料。

1 材料介绍

Silop ren*LSR 7000 系列高透明液体硅橡胶材料具有“玻璃一样的透明”特点，如图1所示。其高透明度(达到95%透光度)并且结合了出色的物理性能和液态硅橡胶的加工性能，使得Silopren*LSR 7000系列材料成为一个值得令人关注并具有很大应用潜力的材料，用于汽车、民用及医疗行业。举例子来说，室内照明产品要求所用光学材料具有很高的综合性能，材料必须经得起苛刻的蓝光照射测试，其中含有显著的紫外线照射，包括在照射灯温度达150˚C下10万小时的老化测试。基于硅橡胶材料具有无机材料主链的分子结构，Silopren*LSR 7000 系列材料比其他热塑性塑料材料具有更好的潜能来满足这些极端环境下的应用要求。正因为如此，在医疗器械材料的选择中，此材料也具备了替代传统的PC和PMM A的一些特殊的优良性能，并为在特殊环境下使用高透明材料提供了可能。

图1 Silopren* LSR 7000 具有高透明度

2 加工工艺性能

在加工工艺方面，Silopren*LSR 7000 系列材料使得采用具有潜在成本优势的液体硅橡胶注射成型工艺用于生产光学部件成为可能。Silopren*LSR 7000本身具有快速硫化交联的特性，如图1 中的镜片样件，可在模温155˚C和硫化时间130s的工艺条件下注射成型，并且产品没有内应力(如图2)。

图2 镜片样件注射成型

当使用热塑性塑料加工时仍需要设计较大的流道来保证较长时间的保压以弥补产品的热收缩(存留在流道内的材料量有时可能达到总射出量的50%以上)。而Silop ren*LSR 7000材料可采用冷流道液体注射成型(LIM)，不需要长流道，因此可减少材料浪费，并且该材料的热膨胀率小，通常对保压和长流道系统无特别要求，且无流道废边。

另外，模具温度和材料的硫化速度影响着产品成型周期。厚壁透明的热塑性塑料(如壁厚5mm及以上)要求高的模温以减少内应力和由此引起的双折射现象，因此需要长的冷却时间和长成型周期。采用Silop ren*LSR 7000 材料制备透明光学部件，具有成型周期短，且没有影响视觉效果的内应力。

备注：热膨胀会增加材料由于残存的空气而造成的降解的风险，因此模具的排气对于LIM成型光学产品是必要的。

液体硅橡胶注射成型工艺(LSR/LIM )与热塑性塑料的注射成型受温度的影响是不同的。热塑性塑料注射时材料在热的料筒内可能会产生降解。而LSR采用LIM工艺加工时，因料筒里是冷却的，所以可避免材料产生热降解。LSR材料可以在料筒里存留很多小时而不会对最终制件质量产生影响。

由于LSR具有弹性特征，所以在制件上可以设计些小的切口。而这对于必须使用滑块和模芯的热塑性塑料材料来讲，有切口是非常不合适的。这使得塑料的复杂制品模具非常昂贵并且增加了废边和划痕带来的危险。而用于LSR的模具，这些都不需要担心，由于脱模很容易，使得LSR模具的设计更为简单而不需要可能会造成问题的模芯和滑块。

3 物理性能

Silopren*LSR 7000 系列材料在很宽泛的波长范围内具有95%的透光度(表3a)，它的外观透明性非常接近“玻璃般的透明”，与PC相比，通常该LSR材料的透明度明显高，而且长时间暴露在高温下也很稳定(表3b)。这些特点让Silopren*LSR 7000 系列产品在应用方面有可能开拓更多有价值的新应用。

图3 a Silopren* LSR 7000 具有95%的透光度

图3 b 稳定性对比

LSR 具有无机物主链骨架，其Si-O键的键能在451k J/mo l，这比热塑性塑料C-C键的键能高约30%。高键能使得材料有良好的稳定性，特别在耐紫外线和耐高温方面。LSR的透明度受温度的影响很小，而PC在150˚C的热环境下暴露504h透明度损失可达7%。

热老化对于光学性能的明显影响可以用在150˚C条件下老化的黄变指数(Y I)变化来评估(图4)。在150˚C×504h老化测试后，所测试的所有热塑性塑料均表现出黄变指数明显增加，而Silopren*LSR 7000 系列的黄变指数则非常稳定，基本保持在约2到3的水平。聚甲基丙烯酰胺(PMM I)的起始黄变指很低(YI<1)，但是在504h后YI增加到5。

图4 老化测试结果

折光指数(RI)或者说材料对光的折射对很多光学应用来说很重要。折光指数与温度和光的波长相关。如图5所示，Silopren*LSR 7000典型的折光指数比常用的光学塑料如PC(1.6)和PMM A(1.5)低。RI也直接受产品热膨胀的影响，RI值随制品的温度上升而减小。在加热的情况下，这影响了镜片中光的折射。RI的这些变化必须通过镜片的正确设计加以补偿。

表1列出了Silopren*LSR 7000 系列的基本的物理性能。

备注：Silop ren*LSR 7000 系列材料不是为膜片、密封、高热抗撕或者低压缩形变形制品而设计的材料。Silopren*LSR 7000 系列材料提供的是高透明度的有机硅弹性体，可作为超越玻璃、RTV或者热塑性塑料材料的性能用于批量生产的可选材料。

图5 折光指数

表1 Silopren* LSR 7000 基本物理性能

图6 长期热老化实验结果

4 长时间测试

图6列出了我们做的很多长期老化研究的其中一组试验结果。该试验比较了Silopren*LSR7000材料与热塑性塑料在长期热老化中(150˚C×6480h)的耐黄变性，外观的变化。

5 小结

Silopren*LSR7000 系列作为新型高透明液体硅橡胶材料，具有很高的透明性等独特的材料性能特点和优异加工性能特点，为替代普通的透明塑料材料提供了可能，在医疗领域也具有许多潜在的应用和良好的前景。

说明：

Silopren*是Bayer AG公司的商标，且经授权使用。

迈图和M形标识是迈图高新材料集团的商标。

“The science behind the solution” 是迈图高新材料集团的商标。 ■

Silop ren*LSR 7000 系列材料在一些领域现在可以作为聚碳酸酯(PC)和聚甲基丙烯酸酯(PMMA)的一种替代材料。这一系列的材料综合了典型的液态硅橡胶(LSR)的性能，如优异的高温稳定性和加工性能、达到95%的透光度和卓越的耐紫外线和蓝光稳定性。这些优异的性能特点使得Silopren*LSR 7000系列产品成为诸多行业的理想选材。

Silop ren*LSR 7000 系列产品的优点不但表现在很高的透明性能，而且还表现在加工工艺方面。该系列材料可以采用液体硅橡胶注射成型的方式来加工光学镜片。当使用热塑性塑料加工镜片时仍需要设计较大的流道来保证较长时间的保压以弥补产品的热收缩，而Silopren*LSR 7000材料使用冷流道模具为基础注射成型工艺，制品没有材料废边，所以材料的浪费被减低到最少。

1006-6586(2010)08-0024-03

R318.08

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2010-08-02