矽膠固化不完全發黏問題終極指南

在使用RTV-2矽膠製作模具時，固化不完全導致矽膠呈現黏糊糊的狀態，常常困擾初學者。儘管模具表面看似成型，但與母模接觸的介面卻依然是未固化的凝膠狀態。本文將詳細分析矽膠固化不完全的根本原因，並提供有效的解決方案，幫助您解決這一常見問題。

1. 矽膠發黏概述

「矽膠發黏」本質上是矽膠固化不完全的直接表現。它指的是在達到甚至超過製造商建議的固化時間後，矽膠依然部分或全部處於液體或凝膠狀態。

典型案例：很多創客在使用光固化（SLA/DLP）3D列印件作為母模時，遇到加成型矽膠固化不完全的問題。矽膠與列印件接觸的部分總是無法固化，形成了無法修復的黏稠物。根本原因並非光固化樹脂本身，而是列印件中殘留的未完全反應的化學物質。

固化不完全發黏的矽膠模具

導致固化失敗的原因：

化學物質遷移：光敏樹脂中的光起始劑（如TPO類）和未反應的單體會從樹脂中遷移到表面，影響固化過程。這就是為什麼一個看似已經固化並清洗乾淨的列印件，在幾天後仍然會導致固化抑制。

催化劑中毒：這些滲出的化學物質，會使催化劑「中毒」永久失活，從而阻斷固化反應。

2. 主要原因

導致矽膠固化失敗的原因可以將其歸結為三大核心因素：操作不當、環境因素和化學抑制。

a. 操作不當

1.錯誤的混合比例：RTV-2矽膠的固化是A、B組分精確的化學反應。必須嚴格按照製造商規定的重量比進行混合。任何目測估算、按體積配比或為延長操作時間而隨意減少固化劑（B組分）的行為，都會導致反應不完全，最終使整個矽膠體發軟、發黏。

2.混合不均：高黏度矽膠在攪拌時，容器的側壁和底部極易形成「混合死角」。這些未被充分混合的部分會導致局部未固化的黏性斑點。

3.組分錯配：每個型號的A組分和B組分都是一個精密配對的化學體系。混用不同型號、品牌或批次的組分，可能導致固化失敗。

4.工具污染：母模表面若有灰塵、油污、水氣，或者攪拌工具上有殘留物，都會物理或化學性地影響固化。

b. 環境因素

溫度影響：RTV意為「室溫硫化」，這個「室溫」特指一個最佳範圍，通常是20-25°C (68-77°F)。當溫度低於15°C/60°F，固化速度將大幅減慢；低於10°C/50°F時，反應甚至可能完全停滯。

濕度影響：縮合型（錫催化）矽膠依賴空氣中的水氣進行固化，在極端乾燥環境下可能導致固化失敗。加成型（鉑金催化）矽膠固化不依賴水氣，但極端濕度可能會導致母模表面形成水膜，影響固化效果。

c. 固化抑制

固化抑制是加成型矽膠固化失敗的常見原因，指的是某些化學物質「毒害」了鉑金催化劑，阻止了固化反應的發生。典型的失敗表現是，與母模接觸的矽膠層無法固化，而暴露在空氣中的部分則能正常固化。

加成型矽膠

常見的鉑金催化劑抑制物：

• 含硫 (S) 化合物： 如硫基塑形油土、乳膠手套、天然橡膠、部分硫化橡膠製品。
• 含錫 (Sn) 化合物： 如縮合型矽膠及其固化劑、某些PVC塑膠、有機錫穩定劑、焊錫膏殘留物。
• 含氮 (N) 化合物： 如胺類固化劑的環氧樹脂和聚氨酯、某些中和胺、醯胺、腈類、瞬間膠（氰基丙烯酸酯）。
• 含磷 (P) 化合物： 如磷酸鹽、亞磷酸鹽、某些UV光敏樹脂中的光起始劑（如氧化膦，TPO）。
• 特定材料與物質：某些木材（特別是松木、椴木）、補土（Bondo）/聚酯樹脂、某些油漆和清漆、膠帶（如管道膠帶）、丙酮、丁酮（MEK）。

有趣的是，有時候即使看似無關的物品也會成為抑制源。舉個例子，一些品牌的透明膠帶或標籤紙，其背膠中含有的化學成分也可能導致加成型矽膠固化失敗。

3. 診斷步驟

遇到矽膠固化失敗時，建議遵循以下診斷流程：

第一步：耐心等待

許多RTV矽膠產品在幾小時內能達到表乾狀態，但內部的交聯反應可能需要更長時間（24小時甚至更久）。如果48小時後矽膠依然黏稠，則可確認固化失敗。

第二步：嘗試升溫

如果矽膠有固化跡象但進程緩慢，嘗試將環境溫度提升至30°C左右。若幾小時內固化程度明顯改善，則問題基本可確定為環境溫度過低。若毫無變化，則問題指向混合不當或化學抑制。

第三步：模式分析

觀察失敗的具體模式，對照下表，快速定位原因。

4. 解決方案

一旦確認固化失敗，特別是化學抑制，黏性層是不可逆的。我們的目標是徹底清除污染物，並修復母模，確保下次使用順利。

階段1. 徹底清除

1.物理清除：使用刮刀或不起毛的布，盡可能刮除黏稠的矽膠。

2.化學清洗：使用溶劑溶解殘留物。務必在通風處操作，穿戴防護用具，並在不顯眼處測試溶劑對母模的相容性。

• 溫和級（首選）：高純度異丙醇（IPA >90%）、礦物油精。
• 中等級：丙酮。高效但可能損傷某些塑膠和油漆。
• 強力級（慎用）：甲苯、二甲苯。毒性與可燃性高，僅在其他方法無效且具備專業防護條件的情況下，才應考慮使用。

3.最終清洗：溶劑清洗後，必須用肥皂和清水將母模再次洗淨，去除所有殘留物。

階段2. 強化後固化

1.水下固化：將3D列印件浸沒在清水中進行UV照射。其科學原理在於，水不僅能隔絕氧氣（氧氣會抑制表面的自由基聚合，導致表面發黏），更重要的是，水可以作為一種溶劑，在UV照射過程中幫助溶出和溶解樹脂中水溶性的光起始劑及其副產物。推薦的水下固化時間為30至60分鐘，甚至更長。

2.長時間UV照射：將列印件放入UV固化箱中，進行至少6小時的固化，確保紫外線照射到所有表面，特別是凹槽和倒勾區域。使用透明或半透明樹脂列印，可以顯著提高UV光的穿透深度和固化效率。

3.烤箱烘烤：UV處理後，將列印件放入烤箱，在45°C至60°C的低溫下烘烤4小時以上，以促進完全反應並揮發殘留物質。注意，大多數標準樹脂在超過60°C時會開始軟化變形，因此必須嚴格控制溫度。

階段3. 物理隔離

如果後固化後仍擔心存在抑制風險，可在母模表面噴塗一層已知的非抑制性塗層，如 Krylon水晶透明漆 或專用的 Inhibit X™ 抑制阻斷劑，建立物理屏障。注意這種方法可能會犧牲掉母模表面的部分細節。

階段4. 間接翻模法

當母模極其珍貴或上述方法均無效時，可考慮採用間接翻模法：

1.製作中間模具：使用對抑制不敏感的縮合型（錫固化）矽膠，為原始母模製作一個模具。

2.鑄造複製品：用做好的錫固化矽膠模具，澆注一個化學性質穩定的模型（如環氧樹脂或聚氨酯樹脂）。

3.製作最終模具：使用這個化學性質「乾淨」的樹脂複製品，來製作您最終需要的加成型矽膠模具。

5. 預防措施

為避免固化失敗的發生，建議遵循以下基於科學原理和豐富實踐經驗的黃金法則：

法則一：了解材料

動手前，明確您使用的是縮合型還是加成型矽膠。若是後者，必須對抑制物清單保持高度警惕。

法則二：樣品測試

在投入大量材料前，永遠、永遠、永遠要做一個樣品測試。混合少量矽膠，塗抹在母模的一角或相同材質的廢料上。

法則三：細心準備

表面：確保母模乾淨、乾燥、無污染。

工具：為加成型和縮合型矽膠準備完全獨立的、明確標示的工具。

個人防護：使用乙烯基（Vinyl）手套是風險最低的选择。絕對避免使用含硫的乳膠手套。

法則四：規範操作

按重量測量：按照重量而非體積進行配比，務必使用精度至少為0.1克的電子秤。

充分混合：使用「二次混合法」，在一個容器中充分攪拌後，將全部混合物轉移到第二個乾淨的容器中，用新的攪拌棒再次徹底攪拌。這是系統性消除混合死角的最佳實踐。

6. 總結

矽膠固化不完全導致的黏性問題並非神秘現象，而是操作失誤、環境因素或化學抑制的直接結果。透過規範的操作和嚴謹的預防措施，您可以有效避免這一問題，製作出完美的矽膠模具。