Propriétés et applications du caoutchouc de silicone

Le caoutchouc de silicone est un marché en pleine croissance qui peut se transformer en un marché de 3.83 milliards de dollars. Pourquoi les gens préfèrent-ils l'utiliser plutôt que d'autres matériaux en caoutchouc organique ? Quelles propriétés en font un élastomère performant ?

Table des matières

Ce ne sont là que quelques-unes des questions auxquelles cet article tentera de répondre.

Qu'est-ce que le caoutchouc de silicone ?

Caoutchouc de silicone est un type d'élastomère ou de matériau caoutchouteux. Sa composition principale est le silicone, qui est en soi un type de polymère. Les fabricants utilisent différentes formulations pour mélanger ce silicone avec d'autres matériaux comme l'oxygène, le carbone et l'hydrogène. Il en résulte plusieurs types de caoutchouc de silicone idéaux pour diverses applications.

produits en caoutchouc de silicone

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 sacrifier la qualité. Cette flexibilité permet également le développement de caoutchoucs de silicone personnalisés qui répondent 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 gamme d'applications dans diverses industries.

Sa polyvalence n'est qu'une des nombreuses qualités qui ont rendu le caoutchouc de silicone populaire aujourd'hui. Il est également précieux en raison de sa durabilité, de sa stabilité et de son état non réactif, même après une exposition à des températures et à des produits chimiques 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 du caoutchouc de silicone est également très facile. C'est pourquoi vous pouvez le voir sous différentes formes et tailles. Vous pouvez ajouter de la couleur et ajuster la transparence en fonction des exigences de conception. Le silicone peut répondre à toutes les exigences des applications automobiles, de la réparation domestique, de l'étanchéité, du stockage des aliments, des produits de cuisson/pâtisserie ou même des implants et dispositifs médicaux.

Comment est né le caoutchouc de silicone ?

Le tout premier élastomère de silicone était initialement destiné aux moteurs et générateurs électriques. L'intention était de rechercher un meilleur matériau isolant qui pourrait remplacer les fibres de verre infusées de résine qui étaient alors populaires. Le problème qu'ils essayaient de résoudre était l'incapacité de la résine phénolique à résister à l'exposition à des températures élevées qui étaient courantes parmi les petits moteurs électriques.

mélange de couleurs de caoutchouc de silicone

Les chimistes de General Electric et Corning Glass ont commencé à chercher de meilleurs matériaux résistants à la chaleur pour résoudre ce problème. Cela les a finalement amenés à essayer des polymères de silicone. Le nouveau matériau a prouvé que sa structure peut résister à des températures extrêmes.

Après cette découverte, les chimistes ont trouvé un moyen de produire commercialement du silicone. Ils ont décidé d'appeler cette découverte silicone - ce qui est un abus de langage. Le -un devait désigner la substance avec l'atome à double liaison de l'oxygène comme squelette.

En effet, les chimistes pensaient initialement à tort que les atomes d'oxygène se lient différemment dans le silicone. Mais après d'autres études, les caoutchoucs de silicone devraient porter le nom de polysiloxanes.

Au fur et à mesure que le caoutchouc de silicone gagnait en popularité, il pouvait être davantage utilisé pour différentes applications. Au début des années 1950, la production de masse de silicone était devenue plus importante.

Types de caoutchouc de silicone

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

Classement par composition

Le caoutchouc de silicone est si polyvalent que vous pouvez le créer en utilisant différents groupes organiques. Il peut s'agir de groupes méthyle, phényle, vinyle ou autres. Habituellement, le choix dépendra de l'application spécifique du caoutchouc de silicone.

Basé sur ASTM D1418 norme qui classe officiellement le caoutchouc, le caoutchouc de silicone a ces classifications en fonction de sa structure moléculaire.

produits en caoutchouc de silicone
  • Groupe méthyle. Ce groupe porte d'autres identifications, y compris l'élastomère de diméthylsilicone, le caoutchouc de méthylsilicone ou la référence la plus courte de MQ. C'est la base et la structure la plus simple du silicone.
  • Groupe méthyle et vinyle. Ce groupe a également d'autres noms comme l'élastomère de silicone méthyl vinylique. Il peut être identifié comme VMQ. Ils sont idéaux pour les applications à haute et basse température. Il est non toxique, peut conserver sa structure d'origine malgré l'exposition au soleil et est très résistant à la décomposition fongique.
  • Groupe méthyle et phényle. Celui-ci porte le nom d'élastomère de silicone méthyl-phényle. Un nom plus courant est le caoutchouc de silicone phényle. De plus, sous le nom de PMQ, cette composition est excellente pour les applications à basse température.
  • Groupe méthyle, phényle et vinyle. Cela porte également le nom de PVMQ, connu pour sa capacité à bien fonctionner à basse température. Avec l'introduction du phényle, les propriétés thermiques du caoutchouc de silicone subissent des améliorations significatives, ce qui lui permet de conserver sa structure malgré l'exposition à des températures glaciales.
  • Groupe fluoro, vinyle et méthyle. Le 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 polaires. Il s'agit d'un type d'élastomère durable, relativement stable et résistant à la compression à des températures extrêmes.

Classification par viscosité et méthode de traitement

La classification du caoutchouc de silicone peut également se faire par sa viscosité et la méthode de traitement qu'il subit.

caoutchouc de silicone
  • HTV ou caoutchouc de silicone solide vulcanisé à haute température. Ce type de caoutchouc de silicone a une composition qui comprend des polymères à haut poids moléculaire et de longues chaînes polymères. Ceux-ci sont généralement non durcis et utilisent des techniques traditionnelles de traitement du caoutchouc organique.
  • LSR ou caoutchouc de silicone liquide. Celui-ci contient des polymères qui ont un poids moléculaire inférieur. Cela signifie qu'il y a des chaînes plus courtes. Cela lui permet d'améliorer ses propriétés d'écoulement. Cela utilise soit le moulage par injection ou processus d'extrusion en production. Ce type de caoutchouc de silicone peut conserver ses propriétés mécaniques malgré une exposition à une large plage de températures. Puisqu'il est thermodurci, ce silicone peut apparaître transparent, a une durabilité et permet une liberté de conception.
  • RTV ou caoutchouc de silicone vulcanisé à température ambiante. Ce caoutchouc de silicone a deux types de composition RTV-1 (monocomposant) ou RTV-2 (bicomposant). Cela affecte la plage de dureté du silicone - d'être très doux à un peu plus dur. Cela le rend 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. Il possède des propriétés et des caractéristiques remarquables qui le rendent idéal pour diverses utilisations industrielles. Vous pouvez manipuler ces propriétés à travers les différents groupes méthyle que vous pouvez substituer le long des bords de son squelette.

Cela signifie qu'il est possible de rendre le caoutchouc de silicone plus flexible, soluble ou résistant aux produits chimiques/à la température en 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 se fissurer, se durcir et se fatiguer. Cela le rend idéal pour les applications à haute pression qui incluent le chargement et le déchargement 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, un revêtement imperméable ou un composant isolant. Il peut le faire sans restreindre la respirabilité.
  • Il a de faibles barrières de rotation. Cela signifie que son squelette moléculaire a une faible énergie de rotation. Cela lui donne la capacité la plus remarquable de rendre le matériau incroyablement flexible.
  • Il est très résistant au vieillissement. La durabilité du caoutchouc de silicone est due à sa capacité à résister aux rayons UV, aux températures extrêmes et à l'exposition aux produits chimiques. Il peut bien prospérer malgré des conditions environnementales insatisfaisantes.
caoutchouc de silicone

Propriétés physiques du caoutchouc de silicone

La composition exacte du silicone lui permet d'utiliser différents processus pour créer différentes tailles et formes - à partir de tubes, de feuilles, de joints, etc. Malgré cela, cela ne compromettra pas ses précieuses propriétés physiques. Ces propriétés incluent les éléments suivants :

  • La flexibilité. La combinaison de silicone et d'oxygène dans le squelette de la chaîne donne au matériau une flexibilité incroyable. Il peut se déplacer, se plier, se plier et se tordre même après le réglage et le moulage sans endommager sa structure d'origine.
  • Dureté. Deux échelles mesurent la dureté du silicone. L'un est Shore 00, qui fait référence à la silicone éponge décrite. L'autre est Shore A qui a une structure plus dense. Pour le matériau en silicone épais, la mesure de dureté idéale est Shore 30A-70A. Il peut descendre jusqu'à 10 Shore A ou jusqu'à 90 Shore A - mais cela ne concerne que les matériaux en silicone de qualité supérieure. La dureté dépend de l'application du silicone.
  • Couleur et finition. Dans son état d'origine, le silicone est blanc translucide. Mais selon la conception, le produit en silicone peut apparaître dans différentes couleurs et textures.
  • Propriétés électriques. Le silicone a des propriétés isolantes et conductrices qui le rendent idéal pour les environnements hautement électriques. Le silicone peut accepter des charges conductrices, ce qui en fait un scellant efficace pour appareils électroniques. Vous pouvez l'utiliser comme joints de blindage EMI ou tampons de transfert de chaleur.
  • Propriétés thermiques. Le silicone est également thermiquement isolant et conducteur. Cela en fait un excellent matériau pour les produits à faible transfert de chaleur, tels que les tubes pour les applications de four ou d'autres appareils et équipements liés à l'alimentation. C'est également un matériau d'interface thermique idéal pour l'électronique.
  • Point de fusion élevé. Le silicone étant un élastomère thermostatique, il ne fondra pas. Il peut conserver sa structure mécanique même à des températures allant jusqu'à 300°C.

Propriétés bénéfiques du caoutchouc de silicone

Grâce à la liste de propriétés précédente, le caoutchouc de silicone possède d'incroyables caractéristiques bénéfiques, notamment :

joints toriques en caoutchouc de silicone
  • Résistance à la vapeur et ignifugation. La résistance générale du caoutchouc de silicone à la vapeur, aux flammes et à la chaleur en fait un excellent matériau pour les applications à haute température comme les situations de préparation des aliments. Cela le rend également idéal pour les applications industrielles qui utilisent des machines et des processus induisant de la chaleur.
  • Classement alimentaire et médical. Parmi les autres matériaux en caoutchouc, le caoutchouc de silicone peut résister aux exigences de test rigoureuses pour déclarer un matériau acceptable pour les applications alimentaires ou médicales. Il n'utilise pas non plus de matériaux nocifs comme des plastifiants ou des produits chimiques comme le BPA.
  • Haute résistance au jeu de compression. Ceci est possible grâce au processus de durcissement par lequel passe le caoutchouc de silicone. Il peut conserver ses propriétés mécaniques d'origine pendant longtemps.
  • Inertie. C'est l'une des propriétés qui rend le caoutchouc de silicone idéal à des fins médicales. Il ne réagit pas même s'il interagit avec des éléments biologiques et chimiques. Cela signifie qu'il ne déclenchera pas de réactions allergiques même en cas de contact avec la peau.
  • Résilience et rebond. Le caoutchouc de silicone est flexible et reprendra toujours sa forme d'origine même après torsion, flexion ou pliage. Mais cela dépendra toujours de la mesure de dureté d'origine du silicone avant son application.
  • Résistance à la traction. Certains types de caoutchouc de silicone peuvent supporter un étirement jusqu'à 700 %, mais cela ne concerne que les qualités exceptionnelles. Pourtant, la résistance à la traction habituelle de 200 à 1,500 XNUMX psi en fait un matériau durable.

Applications des produits en caoutchouc de silicone

Les propriétés des produits en caoutchouc de silicone les rendent idéaux pour diverses applications. Les applications typiques incluent les suivantes :

joints d'étanchéité

Automobile

C'est probablement l'application la plus courante du caoutchouc de silicone. L'industrie automobile l'utilise pour de multiples applications et pièces. Parmi les utilisations figurent joints, joints, produits d'étanchéité, pneus de bougies d'allumage, échangeurs de chaleur, couvercles de moteur, radiateurs, couvercles de soupapes et bien d'autres.

Il y a une préférence pour le caoutchouc de silicone simplement parce qu'il a une résistance aux intempéries, à la température, à la résistance chimique, à la déchirure, à l'isolation électrique, etc.

Produits alimentaires et de consommation

Le caoutchouc de silicone est sans danger pour entrer en contact avec les aliments. Sa capacité à repousser la décomposition fongique et ses qualités d'étanchéité pratiques garantissent que les fuites ne se produiront pas et que les bactéries ne pourront pas se développer. C'est pourquoi c'est un excellent matériau pour les emballages alimentaires, les équipements de préparation, les plateaux, les moules de cuisson, les fours, les autres appareils de cuisine, etc.

Electronique

Les propriétés électriques du caoutchouc de silicone en font le matériau ou le composant idéal pour les connecteurs, les isolants, la transmission d'énergie, les unités de commande ou les joints de moteur, etc. Il s'applique également aux applications d'éclairage telles que les diffuseurs, les réflecteurs, projecteurs, moule de lentille, etc.

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

Pros

Le caoutchouc de silicone peut atteindre une cote de qualité médicale en raison de son inertie. Il confère au matériau des propriétés de biocompatibilité qui le rendent sûr en tant que tubulures médicales, joints, cathéters, Joints toriques, joints, membranes, vannes, masques, câbles, 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

Le caoutchouc de silicone est réputé pour ses excellentes propriétés, ce qui en fait un matériau polyvalent adapté à un large éventail d'applications. Au fur et à mesure que l'on se familiarise avec ses propriétés, le degré de sa polyvalence devient évident. Il n'est donc pas surprenant que le caoutchouc de silicone soit largement utilisé dans divers secteurs, notamment les transports, les infrastructures et les soins de santé.

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