Algunos materiales poliméricos comparten características similares, pero tienen propiedades únicas que los definen. La silicona y el caucho son ejemplos de estos polímeros. Ambos presentan similitudes, ya que son elastómeros. Sin embargo, son diferentes a nivel molecular y tienen aplicaciones específicas. Este artículo destaca estas diferencias y similitudes.
Silicona y caucho como materiales elastoméricos
En la ciencia de los polímeros, las sustancias se clasifican en función de factores como las fuerzas moleculares, las fuentes, el modo de síntesis, etc. Las fuerzas moleculares se utilizan ampliamente para clasificar los polímeros. Esta clasificación nos da los elastómeros, entre otros tipos de polímeros.
Generalmente, el término elastómero se utiliza para describir polímeros viscoelásticosEstos son polímeros que pueden estirarse y volver a su forma original sin deformarse. Los elastómeros tienen enlaces cruzados intermoleculares que mantienen unidos los enlaces monoméricos. Estos enlaces son débiles para permitir que el elastómero se estire cuando se tira de ellos.
Los elastómeros pueden ser naturales o sintéticos. Mientras que el caucho se considera un ejemplo perfecto de un elastómero natural, la silicona es un gran ejemplo de un elastómero sintético. Como verá a lo largo del artículo, ambos tienen muchas similitudes y diferencias si consideramos sus propiedades.
¿Qué es la silicona?
El término químico para la silicona es polisiloxano, lo que significa que es un polímero formado por unidades repetidas de siloxanos. Estos siloxanos son compuestos sintéticos formados por elementos de silicona y oxígeno. Por lo tanto, se puede decir que la silicona es un polímero sintético formado por compuestos de silicona y oxígeno.
Lo que describimos aquí es la base material de siliconaEs decir, existen muchas variantes de silicona según los métodos de síntesis y los elementos añadidos. Por ejemplo, existen varios grados de silicona fabricados para soportar condiciones específicas.
¿Cómo se sintetiza la silicona?
La arena de sílice es el ingrediente principal en la síntesis de silicona. Mediante diversos procesos, se extrae el compuesto de silicio de esta arena.
El silicio sufre otras series de reacciones, entre ellas la adición de cloruro de metilo, la destilación, la hidratación y, por último, la polimerización. Este proceso tiene pasos estándar, pero dependen principalmente del fabricante. El paso final es la polimerización, que da lugar al polisiloxano, el polímero de silicona.
La silicona fabricada se someterá a procesos de vulcanización para mejorar su elasticidad a determinadas temperaturas. Además, este último paso implica la clasificación de la silicona y su preparación para la molienda de productos a base de silicona.
¿Qué es el caucho?
Para este artículo, el término caucho se utiliza para significar caucho natural. Es fundamental especificar esto para aclarar la diferencia, ya que la silicona se considera un tipo de caucho.
En términos generales, el caucho es un material elástico que posee muchas propiedades deseables. Existe de forma natural en el extracto de látex de varios árboles. Históricamente, se descubrió por primera vez en Hevea brasiliensis, un árbol indígena brasileño.
El polímero de caucho natural está formado por unidades repetidas de monómeros de isopreno. Por eso, el caucho natural también se conoce como poliisopreno.
Cómo se convierte el látex en caucho
El proceso de fabricación del caucho natural comienza después de extraer la suspensión de látex de la corteza de Hevea brasiliensis. La sustancia acuosa de color blanco lechoso se limpia y se le añaden ácidos para ayudar a coagular las partículas de caucho presentes en el látex. Este proceso inicial puede variar en función de los estándares de producción seguidos.
El caucho coagulado se mastica para mejorar su elasticidad. También se añaden determinados productos químicos para mejorar aún más sus propiedades inherentes. Sin embargo, el producto final en este paso sigue estando en condiciones inestables.
El paso final es la vulcanización. Este paso implica tratar el caucho calandrado con azufre y calor para endurecerlo. La vulcanización es necesaria para garantizar que el caucho sea lo suficientemente resistente para aplicaciones que requieren caucho duro. Sin embargo, este proceso no afecta la elasticidad del caucho natural.
Silicona vs. caucho: comparación de propiedades comunes
La mejor manera de entender la diferencia entre la silicona y el caucho es comparar las propiedades comunes. En otras palabras, hay características que ambos elastómeros comparten, pero cada uno tiene un grado de la propiedad. Esto quedará más claro cuando comencemos a comparar las similitudes y diferencias.
Elasticidad
Se sabe que los elastómeros son viscoelásticos, es decir, que pueden estirarse cuando se les tira de ellos. Veamos qué tan elástica es la silicona en comparación con el caucho.
Silicona
La silicona es bastante elástica y flexible. La estructura helicoidal de las moléculas de silicona contribuye a esta alta elasticidad. La reticulación de los monómeros forma una forma cónica o cilíndrica. En pocas palabras, la elasticidad de la silicona tiene su raíz en su estructura molecular.
La silicona conserva su elasticidad tanto a bajas como a altas temperaturas, lo que amplía el rango de aplicaciones de alta tensión adecuadas para la silicona.
La elasticidad de la silicona se mide mediante una prueba conocida como módulo de elasticidad o módulo de Young (E). El módulo se expresa en megapascales (MPa) y los valores varían según las condiciones de la prueba y el grado de silicona utilizado.
Cabe señalar que la elasticidad del caucho, como la mayoría de sus propiedades, se puede mejorar durante su síntesis. Por lo tanto, se puede obtener una elasticidad personalizada si se pretende utilizar silicona en entornos de alta tensión.
Goma
La principal razón por la que los elastómeros como las correas de caucho natural son elásticos es porque su estructura polimérica está formada por largas cadenas de monómeros. Además, las reticulaciones creadas por los agentes vulcanizantes también contribuyen a la elasticidad.
El caucho es muy elástico y no se deforma ni a nivel físico ni molecular cuando se estira. Esta propiedad mecánica del caucho lo convierte en un material muy recomendable para utilizar en situaciones en las que el movimiento es inevitable.
La elasticidad del caucho se observa cuando el material se somete a una fuerza externa. En tales casos, el material se estira hasta una longitud considerable y se deforma o aumenta de longitud. Cuando se libera la fuerza, el material vuelve a su estado inicial sin sufrir daños.
El caucho tiene un límite de estiramiento que se mide por el alargamiento de rotura. Esto representa el aumento porcentual de longitud que el caucho puede soportar antes de romperse. El alargamiento de rotura depende de factores como la resistencia a la tracción y al desgarro. En particular, el alargamiento de rotura del caucho es 700%.
Diferencias
La principal diferencia entre la elasticidad de la silicona y la del caucho es que el caucho es más elástico que la silicona en sus configuraciones estándar. Si se altera químicamente la composición molecular de la silicona, el alargamiento de rotura puede aumentar drásticamente, lo que hace que la silicona sea más elástica.
Otras diferencias entre estos dos elastómeros en relación a la elasticidad incluyen;
- Las siliconas son más rígidas cuando se estiran en comparación con el caucho natural.
- La elasticidad de la silicona puede verse influenciada por los cambios de temperatura, mientras que el caucho mantiene su capacidad de estiramiento en todas las condiciones.
- El caucho natural recupera su forma física original mejor y más rápido después de un estiramiento en comparación con la silicona.
- La elasticidad de la silicona no se puede ver afectada por los productos químicos, el caucho natural puede verse afectado significativamente dependiendo de los productos químicos.
Similitudes
La silicona y el caucho tienen suficiente elasticidad para soportar la tensión. Además, su elasticidad se mide utilizando los mismos estándares, ya que ambos se consideran viscoelásticos. Por eso tienen distintos valores de módulo de Young. No hay muchas similitudes debido a las diferencias en la composición molecular y el método de síntesis.
Durabilidad
La durabilidad es la medida del tiempo que tarda el caucho o la silicona en perder sus propiedades principales. Estos elastómeros presentan diferencias y similitudes en cuanto a durabilidad.
Silicona
Una de las características definitorias de silicona es su capacidad de soportar duras condiciones sin perder su resistencia, durante períodos prolongados. En particular, un estudio reveló que la silicona puede soportar temperaturas de hasta 200 °C durante más de diez mil horas sin derretirse. Esto explica por qué se utiliza silicona en la automotor y aeroespacial Industrias.
La durabilidad de la silicona también se refleja en que los productos de silicona requieren un mantenimiento mínimo. Esta propiedad es el resultado de la ingeniería innovadora que se aplica durante la síntesis de este elastómero.
Los investigadores destinan recursos a perfeccionar la naturaleza química y molecular de la silicona y hacer que resista condiciones adversas. Además, el ingrediente base de la silicona, la sílice, es naturalmente duradero, lo que hace que el producto final sea igualmente duradero.
Goma
El caucho natural tiene una durabilidad limitada en determinadas condiciones. Por ejemplo, las altas temperaturas hacen que el caucho se derrita después de un tiempo. Las temperaturas más altas que el caucho natural puede soportar sin deformarse son de alrededor de 80 °C, para un uso prolongado.
Este elastómero también se degradará rápidamente si se expone a condiciones con productos químicos corrosivos durante períodos prolongados. Otros factores de degradación incluyen la alta tensión, que acelera el desgaste del caucho.
Básicamente, el caucho natural no puede soportar estas condiciones ya que es biodegradable y orgánico, es decir, sus componentes químicos no son sintéticos ni inorgánicos. Además, sus atributos no pueden alterarse artificialmente, es decir, el caucho conserva las características naturales de sus componentes.
Diferencias
Es evidente que la silicona es mucho más duradera que el caucho natural. Los elementos de silicio que contiene esta sustancia le confieren cualidades superiores. Si las comparamos en cuanto a resistencia a la tracción, el caucho tiene una puntuación más alta que la silicona. La baja dureza y la alta elasticidad del caucho contribuyen en gran medida a su alta resistencia a la tracción.
Similitudes
Básicamente, ambos elastómeros se consideran duraderos. Ambos son duraderos hasta cierto punto. La silicona puede soportar la mayoría de las condiciones, mientras que el caucho está limitado a condiciones ambientales específicas.
Resistencia a la temperatura
La temperatura afecta a los elastómeros de forma diferente según su composición molecular. En este sentido, tanto la silicona como el caucho experimentan la temperatura de forma diferente.
Silicona
La resistencia a la temperatura es exactamente lo que parece: la capacidad de conservar la forma y la naturaleza bajo temperaturas extremas.
La silicona resiste temperaturas de todos los grados, tanto bajas como altas. Al analizar la resistencia de la silicona a la temperatura, debemos tener en cuenta dos factores. En primer lugar, está el impacto del calor en el material. En segundo lugar, debemos considerar la conductividad térmica o el coeficiente de transferencia de calor.
Este material conserva su forma, tanto física como químicamente, a temperaturas ambiente, bajas y altas.
La silicona también es un excelente aislante térmico, es decir, no transfiere calor entre objetos. Esta propiedad la convierte en el material ideal para la fabricación de productos electronicos.
Goma
La resistencia a la temperatura del caucho natural se determina mediante lo que se denomina resistencia de transición vítrea (Tg). Tg es el punto en el que el caucho natural pasa de duro a quebradizo cuando se expone al calor.
Dado que la resistencia a la temperatura del caucho natural es baja, su Tg suele ser también bastante baja, con estimaciones de -70 °C. La incapacidad del caucho para resistir la temperatura es un factor limitante para su gama de aplicaciones. En otras palabras, el caucho no es adecuado para aplicaciones en las que se prevén temperaturas extremas.
Diferencias
Es evidente que la silicona y el caucho tienen distintos grados de resistencia a la temperatura. La silicona tiene la composición molecular necesaria para soportar el calor, mientras que el caucho tiene limitaciones. Además, la silicona tiene una mejor estabilidad térmica en comparación con el caucho. Básicamente, la silicona supera al caucho en términos de resistencia a la temperatura.
Similitudes
Ambos elastómeros comparten el privilegio de tener amplios rangos de temperatura. Esto significa que tienen un rango de valores de temperatura que pueden soportar. La resistencia a la temperatura es una propiedad esencial y deseable para los elastómeros.
Resistencia química
La resistencia química es lo opuesto a la reactividad química. Representa la capacidad de los materiales para resistir la corrosión y la abrasión de los productos químicos. Los elastómeros tienen distintos grados de resistencia. Esto está determinado por factores.
Silicona
La estabilidad de la silicona frente a la exposición a sustancias químicas depende de factores como el período, el tipo de sustancia química y su nivel de reactividad. Las sustancias químicas existen en la naturaleza en diversos compuestos. Los ácidos, por ejemplo, son compuestos químicos corrosivos a los que están expuestas las siliconas.
En general, la silicona no se ve afectada por la mayoría de los ácidos. Esta propiedad también se conoce como inercia química. Es resistente a la oxidación y disolución causadas por sustancias químicas presentes en los ácidos y otras fuentes.
Sin embargo, la silicona no es completamente inerte. En otras palabras, puede verse afectada por ciertas sustancias químicas durante períodos prolongados de exposición. En particular, las sustancias químicas sintéticas o los ácidos altamente reactivos, como los ácidos sulfúricos, pueden corroer la superficie exterior de las siliconas. Afortunadamente, los híbridos de silicona, como la fluorosilicona, tienen una resistencia química mejorada.
Goma
Existe una gran cantidad de sustancias químicas conocidas, por lo que determinar la resistencia del caucho a estas sustancias químicas es un desafío. Algunos recursos como Este gráfico de resistencia le muestra el nivel de resistencia del caucho natural.
El caucho natural se disuelve cuando entra en contacto con soluciones de nafta y trementina. El benceno también puede dañar el caucho en gran medida si se expone a él durante períodos prolongados. Esta sustancia química provoca hinchazón, decoloración y agrietamiento del caucho, todo lo cual afecta a sus propiedades mecánicas.
Diferencias
El nivel de resistencia a los productos químicos varía entre los dos elastómeros. Como es de esperar, los cauchos sintéticos se refuerzan químicamente para hacerlos más resistentes. Esto garantiza que los productos de silicona puedan funcionar de manera óptima en entornos con altos niveles de compuestos químicos reactivos y corrosivos.
Similitudes
Ambos elastómeros resisten a las alteraciones químicas y pueden soportarlas sin perder por completo su rigidez.
La resistencia química de la silicona y el caucho está influida por su composición y estructura molecular. Además, los tipos de enlaces intermoleculares que unen las unidades monoméricas son responsables de la resistencia.
Resistencia a la tracción
En el contexto de los elastómeros, la resistencia a la tracción se define como la cantidad de tensión necesaria para romper el material cuando se estira. Esta propiedad es importante porque indica cuánta fuerza puede soportar la silicona o el caucho.
Silicona
Existen muchos tipos de silicona y cada uno de ellos tiene su propia resistencia a la tracción. Esta fuerza se expresa en megapascales (MPa) e influye en otras propiedades como la resistencia al desgarro y la elongación a la rotura. Estas propiedades tienen un valor mínimo y máximo en función del tipo de silicona ensayada.
El HTV y el LSR son siliconas de uso común. En general, el LSR tiene una mejor resistencia a la tracción que el HTV. Esto se debe principalmente a su baja deformación por compresión, un parámetro que se utiliza para determinar la rapidez con la que la silicona se recupera después de que se ejerce una fuerza de compresión sobre ella. La silicona también tiene una dureza alta en comparación con otras siliconas.
Goma
Como ocurre con la mayoría de los elastómeros, la resistencia a la tracción se mide después de su vulcanización o curado. El caucho tiene una resistencia a la tracción relativamente buena y puede soportar la tensión hasta cierto punto.
A continuación se muestran algunos valores específicos relacionados con la resistencia a la tracción del caucho natural.
| Propiedad | Valores |
| Rango de dureza del durómetro | 30 – 90 costa A |
| Rango de resistencia a la tracción | 500 – 3600 PSI |
| Alargamiento de rotura (%) | 300 – 900% |
Si el caucho está destinado a utilizarse en condiciones de baja tensión, estos valores son fiables. Esto significa que el material puede soportar fuerzas de compresión y tensión sin romperse ni quebrarse.
Diferencias
El caucho tiene una mayor resistencia a la tracción que la silicona. Esto se debe a que su estructura molecular es más densa en comparación con la de la silicona. Los enlaces cruzados del caucho están formados por fuertes enlaces intermoleculares que refuerzan su durómetro. La silicona resiste la rotura cuando se estira, pero no en comparación con el caucho.
Similitudes
No existen muchas similitudes entre la silicona y el caucho en cuanto a resistencia a la tracción y a la tracción. No obstante, ambos elastómeros son bastante elásticos y flexibles. Esta propiedad les permite soportar la tensión.
Resiliencia de rebote
La resiliencia informa la velocidad de recuperación que presentan los elastómeros después de que se les aplica una fuerza. Técnicamente, esta propiedad se expresa como una relación entre la energía ejercida y la energía disipada después de que se produce una deformación debido a la fuerza.
Silicona
Es una decisión inteligente tener en cuenta la resistencia al rebote de la silicona, ya que le ayudará a decidir si el material es adecuado para las aplicaciones previstas.
Esta propiedad está influenciada por factores como las especificaciones del polímero, incluido el peso y la proporción de monómeros utilizados.
La silicona tiene una baja resiliencia al rebote. Esto se debe a que los enlaces cruzados de silicona afectan el libre movimiento de las moléculas en la estructura. Esta limitación provoca una velocidad de recuperación más lenta del impacto causado por la fuerza. Sin embargo, esta propiedad se puede mejorar ajustando la composición molecular de la silicona.
Goma
La estructura polimérica del caucho natural es en su mayor parte lineal, por lo que las moléculas tienen suficiente libertad para moverse. En consecuencia, este movimiento contribuye a una tasa de recuperación más rápida. En otras palabras, el caucho tiene una excelente capacidad de recuperación.
Diferencias
La principal diferencia es que el caucho natural tiene mayor capacidad de recuperación que la silicona. Se recupera más rápido debido a su estructura molecular lineal. La estructura molecular no lineal de la silicona limita el movimiento de las moléculas, lo que dificulta la velocidad de recuperación después de la deformación.
Similitudes
La silicona y el caucho tienen la capacidad de recuperar su forma después de la deformación. En otras palabras, ambos son resistentes. Además, esta propiedad se mide de manera similar. La prueba es física con herramientas especializadas. A nivel internacional, las pruebas se describen como ISO 4662:2009.
Envejecimiento y resistencia a la intemperie
Los científicos han realizado diversas pruebas, como la irradiación, para comprobar el envejecimiento de los elastómeros sintéticos y naturales. Las pruebas han revelado resultados interesantes que pueden indicarnos cómo envejecen la silicona y el caucho.
Silicona
Este estudiar Se demostró que la silicona puede soportar la radiación durante 1000 horas y su superficie no sufriría cambios. Sin embargo, la superficie se volvió considerablemente porosa, pero no mucho como para afectar su función.
Como elastómero sintético, la silicona tiene una composición molecular casi perfecta que evita el desgaste por la radiación y otros factores externos estresantes. La temperatura es otro acelerador del envejecimiento de los elastómeros. Siempre que la silicona pueda soportar condiciones de temperatura alta y baja, envejece levemente por la temperatura.
Goma
El caucho envejece más rápido que la silicona y también se desgasta a un ritmo más rápido. El envejecimiento se puede definir de muchas maneras. En el caso del caucho, el endurecimiento tras una exposición prolongada a la luz solar se considera envejecimiento.
Alguno Estudios revelados El caucho se endurece cuando se expone a los rayos solares durante períodos prolongados. Este endurecimiento provoca una disminución de la elongación de rotura, lo que hace que el material se vuelva quebradizo y menos elástico.
La decoloración es otra característica del envejecimiento que se observa en el caucho. Básicamente, la mayoría de los factores ambientales afectan la integridad estructural del caucho natural.
Diferencias
La silicona envejece menos que el caucho natural. El efecto de la radiación, por ejemplo, es mucho más significativo en el caucho que en la silicona. Esto se debe a que, a diferencia del caucho, los elementos inorgánicos de la silicona, como el silicio, son resistentes a los efectos de la radiación.
Similitudes
La principal similitud entre la silicona y el caucho es que ambos tienen una vida útil. Sucede que la silicona tiene una vida útil más larga que el caucho debido a sus propiedades superiores. En sus formulaciones estándar, se ven afectados por una exposición excesiva a la radiación infrarroja.
Silicona vs Caucho: Ventajas y desventajas
¿En qué aspectos el caucho o la silicona son beneficiosos o desventajosos? Esta es una pregunta que debe hacerse si está considerando estos materiales para su negocio. Veamos en una tabla los pros y los contras en función de las propiedades de los elastómeros.
Comparando las ventajas y desventajas de la silicona vs el caucho
| Ventajas | Desventajas | |
| Silicona | – Resistencia a altas temperaturas
– Alta resistencia química – Alta resistencia al agua – Capaz de mantener la forma después de la deformidad. – Larga vida útil – Requiere un mantenimiento mínimo – Alta estabilidad térmica – Alta resistencia eléctrica |
– Relativamente costoso
– Baja resistencia a la tracción, al desgarro y al alargamiento. |
| Goma | – Alto alargamiento de rotura en 700%
– Alta resistencia al rebote – Excelente resistencia a la tracción – Biodegradable – Rentable |
– Disponibilidad limitada
– Envejece rápidamente – Baja inercia química – Baja resistencia al calor elevado – Propenso a la degradación del ozono |
¿Qué material es adecuado para usted?
Elegir entre silicona o caucho puede resultar complicado, ya que ambos tienen sus puntos fuertes y débiles. Un enfoque más sencillo podría ser evaluar sus ventajas y desventajas en función de la aplicación prevista.
Por ejemplo, si el entorno de uso requiere una alta tolerancia al calor, la silicona será la opción más adecuada para este caso. En la mayoría de los casos, deberá tener en cuenta las propiedades como factores básicos.
Otros factores igualmente importantes son los casos de uso. Algunas industrias se benefician más de los materiales menos tóxicos. Por ejemplo, si fabricas utensilios de cocina, deberías considerar productos de silicona, ya que son menos tóxicos. Además, la estabilidad térmica de la silicona es útil en esta aplicación.
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Conclusión
En este artículo completo se ha descrito cómo se comparan la silicona y el caucho natural en términos de sus propiedades. Se ha revelado que ambos elastómeros comparten diferencias y similitudes. Sobre todo, cada uno tiene sus puntos fuertes y débiles. En todo caso, el elastómero específico se define por sus propiedades únicas.
Más recursos:
¿Qué son los elastómeros de silicona? – Fuente: LEGENDAY