Existen varios términos que se utilizan para referirse a los materiales que se utilizan en la fabricación de productos a base de silicona. Por ello, puede resultar bastante confuso si intenta comprender un determinado material para tomar decisiones. Uno de estos términos es elastómero de silicona. En este artículo, aprenderá todo lo que necesita saber sobre este término.
¿Qué es un elastómero de silicona?
La definición de un elastómero de silicona se puede construir a partir de dos partes: silicona y elastómero. En primer lugar, la silicona es técnicamente un plástico. Sin embargo, su formación, estructura molecular y propiedades son diferentes a las de los plásticos comunes. Químicamente, se puede clasificar como un polímero sintético hecho de compuestos de silicio y oxígeno con grupos metilo repetidos.
Los elastómeros, por otra parte, son materiales similares al caucho. Químicamente son polímeros, pero tienen compuestos poco reticulados, lo que les confiere una naturaleza elástica. El caucho sintético es un ejemplo de elastómero.
Teniendo esto en cuenta, podemos deducir que los elastómeros de silicona son polímeros sintéticos débilmente reticulados. La principal diferencia entre los elastómeros de silicona y el plástico es que el proceso de curado crea una unión permanente que no se puede modificar con altas temperaturas.
En otras palabras, los términos silicona y elastómero de silicona se pueden utilizar indistintamente para referirse a lo mismo. En la ciencia de los materiales, los términos polisiloxanos y siloxanos también se utilizan para referirse a los elastómeros de silicona. Por último, la comunidad internacional utiliza VMQ, PMQ y PVMQ como abreviaturas estándar de silicona.
Descripción general de los elastómeros de silicona
La silicona tiene varias propiedades y características que la distinguen de otros tipos de polímeros sintéticos. Tiene cualidades únicas que la hacen adecuada para su uso en entornos específicos. Exploremos estas propiedades.
Propiedades químicas de los elastómeros de silicona
La propiedad química de una sustancia indica cómo se ve afectada su estructura molecular cuando se la somete a determinadas condiciones. La fórmula de los elastómeros de silicona tiene las siguientes propiedades químicas.
Resistencia química
La resistencia química de la silicona es su capacidad de soportar entornos corrosivos sin degradarse. También se la conoce como inercia. En general, los elastómeros de silicona son compatibles con muchos productos químicos. Esto significa que su tolerancia química es alta. Sin embargo, cabe señalar que hay ciertos grados en los que la resistencia se desgasta.
A gráfico resistente Se utiliza para indicar los niveles de resistencia de la silicona a los productos químicos. Esta tabla describe los productos químicos a los que es resistente la silicona y en qué medida. En términos generales, los productos químicos se pueden encontrar en ácidos, grasas, aceites y compuestos orgánicos. Puede determinar la tolerancia específica de la silicona en función del entorno en el que desee utilizar el material.
Resistencia térmica
Si bien los elastómeros no se ven afectados técnicamente por el calor, hay ciertos niveles en los que un producto a base de silicona puede soportar la energía térmica. Por ejemplo, los elastómeros de silicona pueden permanecer indeformados a temperaturas de hasta 150o C. La mayoría de los polímeros de la misma clase de plásticos se funden a temperaturas significativamente bajas.
La excelente resistencia térmica o al calor de la silicona la hace adecuada para la fabricación de productos utilizados en entornos de altas temperaturas. Un buen ejemplo es batería de cocina.
Resistencia a los rayos ultravioleta
Otro término que se utiliza para referirse a la resistencia a los rayos ultravioleta es la resistencia a la intemperie. Esta determina el comportamiento de la silicona cuando se expone a los rayos ultravioleta, principalmente del sol. La resistencia a los rayos ultravioleta es vital, ya que la mayoría de los productos de silicona están fabricados para aplicaciones en exteriores.
La capacidad de resistir la luz ultravioleta es esencial para garantizar que la estructura molecular de la silicona permanezca intacta. La exposición prolongada a la luz ultravioleta afecta la elasticidad de los elastómeros de silicona, que son útiles para fabricar selladores y juntas estáticas. Afortunadamente, los elastómeros de silicona son muy resistentes a la degradación por rayos ultravioleta.
Resistencia al aceite y a los disolventes
Los aceites y disolventes son compatibles con los elastómeros de silicona y tienen un impacto mínimo en su estructura y forma. En otras palabras, este material no se ve afectado por los agentes de estructura química que se encuentran en los aceites minerales y los compuestos orgánicos polares. En particular, la silicona tiene una excelente resistencia a la mayoría de los aceites por debajo de los 100oDO.
Sin embargo, cabe señalar que la silicona se hincha cuando no se expone a compuestos orgánicos no polares como el benceno, el tolueno y la gasolina. La buena noticia es que la hinchazón desaparecerá una vez que se haya retirado del compuesto.
Resistencia a la corriente eléctrica
El silicio, un elemento de la silicona, es un mal conductor de la electricidad, por lo que se sugiere que la silicona tiene una alta resistencia a la corriente eléctrica. Esta propiedad química la convierte en un excelente material aislante para equipos eléctricos. La resistencia rara vez se ve afectada por factores externos como la temperatura y los conductores eléctricos como el agua. Por este motivo, el elastómero de silicona puede considerarse un material dieléctrico.
Propiedades mecánicas de los elastómeros de silicona
Estas propiedades demuestran cómo se comportan los elastómeros de silicona cuando se los somete a una tensión externa en forma de fuerza. En la mayoría de los casos, se miden en elastómeros de silicona curados para obtener los valores reales que exhibirán los productos.
Alargamiento de rotura
Si la silicona tiene una elongación excelente, significa que puede soportar la tensión esperada inducida por el estiramiento de un producto de silicona.
El alargamiento de rotura es la longitud que se extiende el elastómero antes de romperse. En este caso, cuanto mayor sea la distancia, mejor será la resistencia a la rotura. Los distintos elastómeros de silicona tienen distintos porcentajes de alargamiento de rotura, que suelen ser altos. Esta propiedad se prueba junto con la resistencia al desgarro y a la tracción, ya que están relacionadas.
Dureza
La dureza es una medida de la resistencia a la deformación bajo presión de compresión. En otras palabras, ¿cómo soporta un elastómero de silicona la fuerza de compresión? Esto también se denomina durómetro y se le asignan diferentes escalas en función de la resistencia.
Los elastómeros de silicona pueden ser blandos o duros, dependiendo de la densidad de los agentes reticulantes y otras características. La razón de las diferentes escalas de durómetros es que tanto los materiales blandos como los densos son útiles en aplicaciones específicas.
Resistencia al desgarro
La resistencia al desgarro es una medida crucial del rendimiento de la silicona bajo tensión mecánica. Es una medida de la facilidad con la que se desgarra la silicona que se ha descascarillado. Dado que la silicona requiere menos fuerza para desgarrarse, implica que tiene poca resistencia al desgarro.
Esta propiedad simula las condiciones de desgaste que se esperan cuando se utiliza un producto de silicona. Cuanto mejor sea la resistencia, más podrá soportar el producto entornos de alta tensión. La resistencia al desgarro se mide en libras por pulgada (ppi).
Resistencia a la tracción
La fuerza necesaria para romper la silicona cuando está bajo tensión se denomina resistencia a la tracción. Cuando un material tiene una alta resistencia a la tracción, significa que se requiere mucha fuerza para romperlo. Este es el caso de la silicona. Si bien la resistencia general suele ser alta, la fuerza específica dependerá del tipo específico de elastómero de silicona en cuestión.
Resistencia a la abrasión
Si bien algunos tipos de elastómeros tienen una excelente resistencia a la abrasión, la silicona no puede soportar entornos abrasivos. La abrasión es el desgaste causado por la agresión repetida de la superficie exterior de un material.
Los elastómeros de silicona tienen una resistencia a la abrasión deficiente debido a su baja resistencia al desgarro. Por este motivo, se recomienda la silicona para productos que son en su mayoría estáticos en lugar de dinámicos. Si el movimiento del producto es limitado, la silicona puede funcionar de manera óptima sin tener que desgastarse rápidamente.
La química de un elastómero de silicona
Comprender la silicona a nivel molecular es beneficioso de muchas maneras. En primer lugar, podrá apreciar cómo se sintetiza el material. En segundo lugar, podrá diferenciar fácilmente entre las distintas formas de siliconas.
En la definición de elastómeros de silicona ya hemos establecido que las siliconas son polímeros con compuestos de silicio-oxígeno y grupos metilo. El silicio existe de forma natural en diversas rocas y se extrae mediante procesos especiales.
El silicio se combina con el oxígeno para formar dióxido de silicio (SiO2). En el laboratorio, este compuesto sufre una polimerización, que implica la adición de grupos metilo, para formar silicona o polímero de silicona. Esa es la explicación básica de cómo se sintetiza la silicona. Obviamente, se somete a otros procedimientos de purificación y refinamiento para que sea utilizable.
Elastómeros termoplásticos (TPE) frente a termoestables
Los organismos reguladores que supervisan el uso de polímeros sintéticos idearon una clasificación para distinguir las distintas formas de elastómeros. En este contexto, tenemos dos clases estrechamente relacionadas pero diferentes: los elastómeros termoplásticos y los termoestables. Ambos tienen propiedades de caucho, como la elasticidad.
La principal diferencia entre estas dos clases de elastómeros es que los elastómeros termoplásticos pueden deformarse con el calor, mientras que los termoestables no. En otras palabras, los termoplásticos pueden fundirse a determinadas temperaturas.
La técnica de reticulación utilizada para unir los elastómeros termoendurecibles crea un enlace covalente permanente durante el curado. Este enlace es flexible, pero lo suficientemente fuerte como para evitar la deformación a altas temperaturas.
Elastómeros de silicona como termoendurecibles
Las características de los termoendurecibles que hemos analizado anteriormente definen a los elastómeros de silicona. En todo caso, la silicona es uno de los muchos ejemplos de termoendurecibles. Los elastómeros de silicona son un tipo especial de plástico conocido como plástico termoendurecible. Lo que los diferencia de los plásticos normales es el proceso de curado.
Durante el proceso de curado de la silicona, los agentes de curado modifican la estructura molecular y la unión de los distintos grupos. El enlace covalente creado es permanente, lo que significa que es difícil de cambiar, a diferencia de lo que ocurre con los termoplásticos. Básicamente, esta es la razón por la que la silicona es casi imposible de fundir o tiene una alta tolerancia a la temperatura.
Prueba de elastómeros de silicona
La presencia de propiedades de la silicona debe verificarse antes de comenzar los procesos de molienda o fabricación. Además, existen otras pruebas que se llevan a cabo durante los procesos de fabricación.
Normas de prueba ASTM para elastómeros de silicona
ASTM es un organismo internacional que regula las normas para el tratamiento de diversos materiales, incluida la silicona. Este organismo cuenta con directrices para las pruebas de elastómeros de silicona que indican los valores aprobados y otras medidas reglamentarias.
Los estándares de prueba de elastómeros de silicona se encuentran en normas de cauchoProporciona pautas generales para las pruebas. Las pruebas específicas se determinarán en función del tipo particular de elastómero de silicona que se utilice.
Pruebas de las principales propiedades de los elastómeros de silicona
La aplicación, el proceso de fabricación y el tipo de silicona son los principales factores que determinan las pruebas adecuadas, ya que estas pruebas confirmarán las propiedades necesarias y dictarán el método de fabricación.
Otra razón por la que se limitan las pruebas es que hay tantas pruebas disponibles como propiedades de la silicona. Para explicarlo mejor, prácticamente todas las propiedades se pueden probar utilizando múltiples pruebas. Por ejemplo, la resistencia a los rayos UV por sí sola se puede probar en múltiples pruebas químicas y físicas. Haga clic aquí para explorar la Normas de prueba de resistencia a los rayos UV para silicona.
Las pruebas generales que se realizan en todos los elastómeros de silicona incluyen la dureza, el módulo de elasticidad y el módulo de elongación. Estas pruebas simulan con precisión cómo el producto de silicona resistirá la tensión mecánica.
Factores que afectan el rendimiento de los elastómeros de silicona
Si bien la silicona es casi inmune a muchos factores estresantes, existen circunstancias que ponen en gran riesgo su rendimiento. Existen factores que determinan qué tan bueno o malo será el rendimiento de un producto de silicona. A continuación, se enumeran algunos de estos factores.
Aceleradores del envejecimiento y la degradación
Con el tiempo, la calidad de un producto de silicona se deteriora, independientemente de si se encuentra en uso o almacenado. La pérdida de calidad puede acelerarse o ralentizarse según el entorno, las condiciones de almacenamiento y la calidad.
Las condiciones desfavorables pueden hacer que un producto de silicona envejezca prematuramente. Para aclarar, si la silicona se utiliza en un entorno que no tolera, envejecerá y se degradará más rápido de lo esperado. De manera similar, si se almacena en un entorno con ciertos factores estresantes como el ozono, tiende a disminuir a un ritmo mucho mayor. En otras palabras, sus propiedades disminuyen.
El tipo de elastómero de silicona
Existen varios tipos de elastómeros de silicona. Los más comunes son el caucho de alta consistencia (HCR), el caucho de vulcanización a temperatura ambiente (RTV) y el caucho de silicona líquida (LSR). Cada uno de estos tipos tiene sus puntos fuertes en función de su composición molecular y sus propiedades únicas.
El tipo de elastómero afecta su rendimiento de muchas maneras. Por ejemplo, los distintos tipos tienen distintos métodos de curado durante la fabricación. Como vimos anteriormente, el curado influye en las propiedades del caucho. Además, el tipo determina el producto que se puede fabricar, lo que a su vez controla el entorno en el que se utilizará. El rendimiento se ve afectado por el entorno.
Proceso de curado y fabricación
Los elastómeros de silicona se curan de distintas maneras. Los sistemas de curado más comunes incluyen: sistemas de peróxido, catalizados con platino, condensación y sistemas de oxima. Estos sistemas de curado se mejoran añadiendo calor o presión.
Dado que el curado tiene como objetivo endurecer el elastómero, puede tener efectos adversos o positivos en su rendimiento. El tipo de sistema de curado utilizado tiene un impacto en la estabilidad de la silicona a nivel molecular. Esto se refleja en las propiedades del producto final. Afortunadamente, la estabilidad se puede mejorar realizando un poscurado en un producto de silicona.
Factores ambientales
Los productos de silicona están fabricados para diversas aplicaciones, lo que significa que el material puede estar expuesto a situaciones adversas o favorables durante su vida útil. La silicona mantiene su rendimiento según la severidad de las condiciones externas.
Los factores estresantes como la temperatura, la luz ultravioleta y la tensión reducen las propiedades mecánicas de la silicona. Sin embargo, si el producto de silicona puede repararse, siga las prácticas recomendadas para obtener mejores resultados.
Compatibilidad con otros materiales
La capacidad de ser compatible con otros materiales es un aspecto importante que afecta el rendimiento de los elastómeros de silicona. En este caso, compatibilidad significa la capacidad de coexistir o interactuar con otros materiales sin perder sus propiedades. En general, la silicona es compatible con la mayoría de los materiales, como los ácidos y bases inorgánicos diluidos y los aceites minerales.
Si bien es compatible, su capacidad para soportar o tolerar determinados materiales es limitada. Esta limitación puede afectar negativamente a su rendimiento. Por lo tanto, es recomendable utilizar silicona que sea compatible con el entorno para un rendimiento prolongado.
Ventajas de los elastómeros de silicona
La silicona es el material de referencia por muchas razones. En concreto, tiene varias ventajas que la hacen superior a otros materiales de su categoría. La mayoría de las ventajas se observan en sus propiedades supremas. Resumámoslas de la siguiente manera:
- Material de alta calidad: La silicona posee muchas propiedades deseables para diversas aplicaciones. Su calidad es adecuada para un uso de alto rendimiento y en ambientes hostiles, ya que es bastante resistente.
- Durable: Esto implica que la silicona puede funcionar en zonas exigentes durante períodos prolongados sin perder sus propiedades. Los materiales duraderos son rentables y respetuosos con el medio ambiente.
- Versátil:En términos de aplicación, los elastómeros de silicona son versátiles, ya que se pueden utilizar en múltiples casos de uso. La versatilidad es fundamental, ya que significa que las propiedades de la silicona se pueden aplicar a muchas áreas.
Tenga en cuenta que la mayoría de estos beneficios dependerán del tipo de elastómero de silicona utilizado, lo que significa que los beneficios variarán de un tipo a otro.
Desventajas de los elastómeros de silicona
Si bien este material es bastante beneficioso, tiene sus desventajas. Hay una serie de desventajas que limitan su uso, accesibilidad e idoneidad. Algunas de estas desventajas incluyen las siguientes:
- Relativamente costoso: Gracias a sus propiedades de primera calidad, la silicona tiene un precio elevado. En particular, el costo inicial que se incurre con la silicona es alto. Sin embargo, el lado positivo es que este costo se compensa con su rendimiento óptimo y sus necesidades de mantenimiento reducidas.
- Falta de compatibilidad: Aunque la silicona es compatible con algunos materiales, puede perder sus propiedades con el paso del tiempo. Además, algunos materiales deforman completamente la naturaleza de la silicona casi instantáneamente después del contacto.
La mayoría de las desventajas de la silicona se pueden mejorar o evitar en el proceso de fabricación. Por ejemplo, algunas propiedades como la resistencia al desgarro se pueden mejorar mediante el uso de determinados sistemas de curado.
Cómo elegir el elastómero de silicona adecuado
Con tantas opciones para elegir y tantos factores a tener en cuenta, puede resultar abrumador elegir el tipo de silicona adecuado para sus productos. Si ese es el caso, puede basar su decisión en los siguientes factores:
- Dureza: La silicona tiene dos escalas de dureza: blanda y rígida. La suavidad o rigidez de su producto estará determinada por estas escalas. Por lo tanto, tiene sentido seleccionar la dureza adecuada.
- Resistencia química: Hemos comentado que la silicona es selectivamente resistente a determinados productos químicos. La razón por la que este factor es vital es que la mayoría de los entornos tienen una combinación de productos químicos naturales o sintéticos que pueden afectar a la silicona.
- Método de curado: El fabricante de su producto de silicona decide el método de curado en función de sus conocimientos. Sin embargo, usted puede influir en esta decisión solicitando un sistema específico, siempre que sea aplicable.
- Directrices y reglamentos: Varios organismos, como la ASTM, la FDA y otros, establecen medidas regulatorias que controlan el uso de silicona. Por ejemplo, la FDA aprueba grados específicos de silicona para la fabricación de productos alimenticios de silicona. Debe seguir estas pautas para cumplir con las normas.
La lista de consideraciones anterior no es exhaustiva. En cualquier caso, no hemos hablado de los presupuestos ni de la disponibilidad de materiales, que son igualmente cruciales. En definitiva, basar tus decisiones en estos factores te garantiza resultados positivos.
Diferentes tipos de elastómero de silicona para diferentes usos
- Polvo de elastómero de silicona
- Elastómero de silicona en cosmética
- Lente de contacto de elastómero de silicona
- Catéter de elastómero de silicona
- Mezcla de elastómero de silicona
- Elastómero de silicona sds
- Gel elastómero de silicona
- Láminas de elastómero de silicona
- Kit de elastómero de silicona
Conclusión
Este artículo completo le ha proporcionado una visión detallada de las definiciones, propiedades, beneficios, desventajas y condiciones que afectan el rendimiento de los elastómeros de silicona. Ahora tiene una mejor comprensión de este material y todo lo relacionado con él. Contáctenos Para obtener más información sobre los elastómeros de silicona.
Más recursos:
17 aplicaciones de elastómeros de silicona para dispositivos electrónicos en la industria moderna – Fuente: Legenday