Qu'est-ce que le caoutchouc de silicone ? Types, propriétés et applications

Qu'est-ce que le caoutchouc de silicone ?

Le caoutchouc de silicone est un type d'élastomère , un matériau semblable au caoutchouc. Sa principale composante est le silicone, qui est lui-même un polymère. Les fabricants utilisent différentes formulations pour mélanger ce silicone à d'autres matériaux comme l'oxygène, le carbone et l'hydrogène. On obtient ainsi plusieurs types de caoutchouc de silicone adaptés à diverses applications.

La composition unique et la polyvalence du caoutchouc de silicone offrent de nombreux avantages. En ajustant ses charges et autres propriétés, il est possible de réduire les coûts sans compromettre la qualité.

Cette flexibilité permet également le développement de caoutchoucs de silicone sur mesure répondant aux exigences strictes des normes alimentaires et médicales . Cette combinaison d' adaptabilité, de flexibilité et de conformité réglementaire fait du caoutchouc de silicone un matériau optimal pour une large gamme d'applications dans divers secteurs industriels.

Sa polyvalence n'est qu'une des nombreuses qualités qui expliquent la popularité actuelle du caoutchouc de silicone. Il est également précieux pour sa durabilité, sa stabilité et son inertie chimique , même après une exposition à des températures extrêmes.

Il peut résister à des températures de −55 à 300 °C (−70 à 570 °F) sans perdre ses propriétés les plus importantes.

Le moulage par injection du caoutchouc silicone est également très simple. C'est pourquoi on le trouve sous diverses formes et tailles. On peut y ajouter de la couleur et ajuster la transparence selon les besoins du design.

Le silicone peut répondre à toutes les exigences en matière d'applications automobiles, de réparations domestiques, de joints d'étanchéité , de conservation des aliments , d'ustensiles de cuisine , voire même aux exigences médicales.

Comment est né le caoutchouc de silicone ?

Le tout premier élastomère de silicone était initialement destiné aux moteurs et générateurs électriques. L'objectif était de trouver un matériau isolant plus performant que les fibres de verre imprégnées de résine, alors très répandues. Le problème à résoudre était l'incapacité de la résine phénolique à résister aux hautes températures fréquemment rencontrées dans les petits moteurs électriques.

Les chimistes de General Electric et de Corning Glass se sont mis en quête de matériaux plus résistants à la chaleur pour résoudre ce problème. Leurs recherches les ont finalement conduits à tester des polymères de silicone. Ce nouveau matériau a démontré que sa structure lui permet de résister à des températures extrêmes.

Suite à cette découverte, les chimistes ont trouvé un moyen de produire du silicone à l'échelle industrielle . Ils ont décidé de nommer ce matériau « silicone », ce qui est un abus de langage.

Le suffixe « -one » servait à désigner la substance dont le squelette est constitué d'atomes d'oxygène à double liaison . En effet, les chimistes pensaient initialement, à tort, que les atomes d'oxygène se liaient différemment dans le silicone. Mais après des études plus approfondies, les caoutchoucs de silicone ont été nommés polysiloxanes.

Avec la popularité croissante du caoutchouc de silicone, ses applications se sont multipliées. Au début des années 1950, la production de masse de silicone s'était considérablement développée.

Types de caoutchouc de silicone

Il existe deux façons de classer le caoutchouc de silicone. L'une est par sa structure moléculaire , et l'autre par sa forme primaire.

Classement par composition

Le caoutchouc de silicone est si polyvalent qu'il peut être fabriqué à partir de différents groupes organiques : méthyle, phényle, vinyle, etc. Le choix du groupe dépend généralement de l'application prévue.

Selon la norme ASTM D1418 qui classe officiellement le caoutchouc, le caoutchouc de silicone possède ces classifications en fonction de sa structure moléculaire.

• Groupe méthyleCe groupe comporte d'autres identifications, notamment élastomère de diméthylsilicone, caoutchouc de méthylsilicone ou la plus courte référence MQ. C'est le structure de base et la plus simple de silicone.
• Groupe méthyle et vinyleCe groupe porte également d'autres noms, comme élastomère de vinyle méthyl silicone. Il peut être identifié comme VMQ. Ceux-ci sont idéaux pour les deux applications à haute et basse températureIl est non toxique, peut conserver sa structure d'origine malgré l'exposition au soleil et est très résistant à la pourriture fongique.
• Groupe méthyle et phényle. Ce produit est appelé élastomère de silicone méthyl-phényle. Un nom plus courant est caoutchouc de silicone phényle. Également connu sous le nom de PMQ, cette composition est excellent pour les applications à basse température.

• Groupe méthyle, phényle et vinyle. Cela porte également le nom PVMQ, Connu pour sa performance exceptionnelle à basse température, le caoutchouc de silicone a vu ses propriétés thermiques considérablement améliorées grâce à l'introduction du phényle, lui permettant de conserver sa structure malgré une exposition à des températures glaciales.
• Groupe fluoro, vinyle et méthyleLe caoutchouc fluorosilicone, caoutchouc fluoré ou FVMQ, possède des propriétés qui le rendent très résistant aux produits chimiques comme l'huile, le carburant, les acides, les alcalins et autres solvants non polairesIl s'agit d'un type d'élastomère durable qui relativement stable et résistant à la compression à travers des températures extrêmes.

Classification par viscosité et méthode de traitement

La classification du caoutchouc de silicone peut également se faire en fonction de sa viscosité et du procédé de fabrication qu'il subit.

• Caoutchouc de silicone solide vulcanisé à haute température (HTV): Ce type de caoutchouc de silicone a une composition qui comprend des polymères avec poids moléculaire élevé et long des chaînes polymères. . Ceux-ci sont généralement non durcis et utilisent des techniques traditionnelles de traitement du caoutchouc organique.
• Caoutchouc de silicone liquide (LSR): Caoutchouc de silicone liquide (LSR) est composé de polymères avec chaînes plus courtes et poids moléculaire plus faible, lui conférant une plus grande flexibilité. Il est produit par moulage par injection or extrusionet conserve sa résistance sur une large plage de températures. Le LSR thermodurcissable est transparent et durable.
• Caoutchouc de silicone vulcanisé à température ambiante (RTV): Ce caoutchouc de silicone présente deux types de composition : RTV-1 (monocomposant) et RTV-2 (bicomposant). Cela affecte la plage de dureté du silicone, allant d'une très grande souplesse à une légère dureté. Il est donc idéal pour les applications d'étanchéité, d'enrobage ou d'encapsulation.

Principales propriétés et caractéristiques du caoutchouc de silicone

Le silicone est la principale référence pour une classe de polymères inorganiques. Ses propriétés et caractéristiques remarquables le rendent idéal pour diverses applications industrielles. Il est possible de modifier ses propriétés en ajoutant différents groupes méthyles à sa chaîne moléculaire.

Cela signifie qu'il est possible de rendre le caoutchouc de silicone plus flexible, soluble ou résistant aux produits chimiques ou aux températures en y ajoutant un matériau approprié.

Mais quelles sont ces propriétés ? Explorons-les individuellement afin que vous puissiez mieux les comprendre.

Propriétés générales du caoutchouc de silicone

Voici les propriétés générales que vous pouvez trouver dans le silicone.

• Il est très doux et malléable. Sa durabilité lui permet de conserver sa structure d'origine sans fissures, durcissement et fatigue. Cela le rend idéal pour les applications à haute pression qui incluent des chargements et des déchargements répétitifs.
• Il a des propriétés hydrophobes qui peuvent repousser l'eau. Cela garantit que des pièces ou des zones spécifiques sont protégées contre les fuites. Cela fait du caoutchouc de silicone un scellant efficace, revêtement imperméable, ou isolation. Il peut le faire sans restreindre la respirabilité.
• Ses chaînes moléculaires présentent de faibles barrières d’énergie de rotation. Cela lui permet de se déplacer avec une grande flexibilité même lorsqu'une petite quantité d'énergie est appliquée.
• Il est très résistant au vieillissement. La durabilité du caoutchouc de silicone est due à sa capacité à résister aux rayons UV, températures extrêmes et exposition aux produits chimiques.

Propriétés physiques du caoutchouc de silicone

La composition précise du silicone permet son utilisation dans différents procédés pour créer des pièces de tailles et de formes variées : tubes , feuilles, joints , etc. Malgré cela, ses précieuses propriétés physiques restent intactes. Ces propriétés sont les suivantes :

• Souplesse:La combinaison de silicone et d'oxygène dans la chaîne principale confère au matériau une flexibilité incroyable. Il peut bouger, plier, courber et tordre même après la prise et le moulage sans endommager sa structure d'origine.
• Dureté:La dureté du silicone est mesurée à l'aide de deux échelles : Shore OO pour le silicone souple et spongieux, et Shore A Pour les types plus denses. La plage courante pour les silicones plus épais est de 30A à 70A, tandis que les grades haute performance peuvent atteindre 10A ou 90A.
• Couleur et finitionÀ l'origine, le silicone est blanc translucide. Cependant, selon le modèle, il peut apparaître différentes couleurs et textures.

• Propriétés électriques:Le silicone possède d'excellentes propriétés d'isolation électrique, avec une rigidité diélectrique généralement comprise entre 20 et 30 kV/mm, ce qui le rend idéal pour les applications haute tension. Le silicone peut également accepter des charges conductrices, ce qui en fait un mastic efficace pour appareils électroniques. Vous pouvez l'utiliser comme Joints toriques EMI ou tampons de transfert de chaleur.
• Propriétés thermiques: Le caoutchouc de silicone est à la fois un isolant thermique et un conducteur, selon sa formulation. Sa conductivité thermique varie généralement de 0.2 à 0.3 W/(m·K). Cela le rend adapté aux produits à faible transfert de chaleur, tels que les tubes pour applications de four ou autres appareils liés à l'alimentation.
• Point de fusion élevé: Étant donné que le silicone est un élastomère thermodurcissable, iIl ne fond pas. Il conserve sa structure mécanique même à des températures élevées. jusqu'à 300 °C.

Avantages du caoutchouc de silicone

Grâce à la liste précédente de propriétés, le caoutchouc de silicone possède les avantages incroyables suivants.

• Résistance à la vapeur et ignifuge:La résistance générale du caoutchouc de silicone à la vapeur, aux flammes et à la chaleur en fait un matériau idéal pour applications à haute température comme la préparation des aliments. Cela le rend également adapté aux applications industrielles utiliser des machines et des procédés induisant de la chaleur.
• Haute résistance à la déformation rémanente après compression:En raison de son processus de durcissement, le caoutchouc de silicone présente généralement une faible déformation rémanente après compression moins de 10 % à 150 °CAinsi, il peut conserver sa forme d'origine et sa force d'étanchéité pendant une longue période après avoir été comprimé.
• Cotes de qualité alimentaire et de qualité médicaleParmi les autres matériaux en caoutchouc, le caoutchouc de silicone résiste aux tests rigoureux permettant de le déclarer acceptable pour des applications alimentaires ou médicales. Il ne contient pas non plus de substances nocives comme plastifiants ou des produits chimiques comme BPA.

• Inertie:C'est l'une des propriétés qui font du caoutchouc de silicone idéal à des fins médicales. Il ne réagit pas, même en cas d'interaction avec des éléments biologiques et chimiques. Cela signifie qu'il ne déclenche pas des réactions allergiques même en cas de contact avec la peau.
• Résilience et rebond: Le caoutchouc de silicone est flexible et s'adaptera toujours revenir à sa forme initiale Même après torsion, pliage ou cintrage, cela dépendra néanmoins de la dureté initiale du silicone avant son application.
• Résistance à la traction: La résistance à la traction du caoutchouc de silicone standard est comprise entre 5 et 10 MPaCertains types de haute qualité peuvent atteindre jusqu'à 1,500 XNUMX psi. Leur allongement à la rupture peut varier de 200% à 700%.

Applications des produits en caoutchouc de silicone

Les propriétés des produits en caoutchouc de silicone les rendent idéaux pour diverses applications. Parmi les applications typiques, on peut citer :

Automobile

C'est probablement l'application la plus courante du caoutchouc silicone. Grâce à sa résistance à la température et aux produits chimiques, à la déchirure, à l'isolation électrique, etc., l'industrie automobile l'utilise pour de nombreuses pièces.

Parmi ses utilisations, on peut citer les joints, les garnitures d'étanchéité , les produits d'étanchéité, les pneus de bougies d'allumage, les échangeurs de chaleur, les couvercles de moteur, les radiateurs, les couvercles de soupapes et bien d'autres encore.

Produits alimentaires et de consommation

Le caoutchouc de silicone est sans danger pour le contact alimentaire. Sa capacité à résister aux moisissures et ses propriétés d'étanchéité garantissent l'absence de fuites et empêchent la prolifération bactérienne. C'est pourquoi il constitue un excellent matériau pour les emballages alimentaires, les ustensiles de préparation, les plateaux, les moules à pâtisserie et autres appareils de cuisine.

Vitrines et Écrans Numériques

Les propriétés électriques du caoutchouc de silicone en font le matériau ou le composant idéal pour les connecteurs, les isolateurs, les unités de commande, etc. Il convient également aux applications d'éclairage telles que les diffuseurs, les réflecteurs, les projecteurs , les moules de lentilles, etc.

Le caoutchouc de silicone est efficace dans ces applications car ses propriétés de vieillissement et sa résistance à la température le rendent résistant à l'effondrement sous vide.

Santé

Grâce à son inertie, le caoutchouc de silicone peut être classé comme matériau de qualité médicale. Cette inertie lui confère des propriétés de biocompatibilité qui le rendent sûr pour la fabrication de tubes, joints, cathéters, joints toriques , joints d'étanchéité, membranes, masques, etc.

La propriété de biocompatibilité rend également le silicone sans danger pour toute application en contact avec la peau humaine. Cela inclut les embouts buccaux, les lunettes, les bandes, etc.

Conclusion

Polyvalent, durable et sûr, le caoutchouc de silicone est le choix idéal pour des solutions de produits fiables et sur mesure. Doté d'une résistance à la température, d'une flexibilité et d'une biocompatibilité exceptionnelles, il surpasse de nombreux autres matériaux. Il est donc couramment utilisé dans les secteurs de l'automobile, de la médecine, de l'agroalimentaire et de l'électronique.

Prêt à donner vie à votre projet en silicone personnalisé ?

Que vous ayez besoin d'une conception sur mesure ou que vous en possédiez déjà une, Hongju Silicone est votre partenaire idéal. Nous sommes spécialisés dans la production de produits en caoutchouc silicone haute performance et proposons une large gamme de services OEM et ODM de haute qualité.

Contactez-nous pour profiter de nos faibles quantités minimales de commande, de notre prototypage rapide (3 à 5 jours !) et de nos décennies d'expertise en moulage pour donner vie à votre projet !