Il existe plusieurs terminologies utilisées pour désigner les matériaux utilisés dans la fabrication de produits à base de silicone. Il peut donc être assez déroutant de vouloir comprendre un certain matériau à des fins de prise de décision. L'un de ces termes est celui d'élastomères de silicone. Dans cet article, vous apprendrez tout ce que vous devez savoir sur ce terme.
Qu'est-ce qu'un élastomère de silicone ?
La définition d'un élastomère de silicone peut être construite à partir de deux parties : le silicone et l'élastomère. Tout d'abord, le silicone est techniquement du plastique. Cependant, sa formation, sa structure moléculaire et ses propriétés sont différentes de celles des plastiques ordinaires. Chimiquement, il peut être classé comme un polymère synthétique composé de composés silicium-oxygène avec des groupes méthyles répétitifs.
Les élastomères, en revanche, sont des matériaux semblables au caoutchouc. Chimiquement, ce sont des polymères mais ils ont des composés faiblement réticulés. C'est ce qui leur donne une nature élastique. Le caoutchouc synthétique est un exemple d'élastomère.
En gardant cela à l'esprit, nous pouvons en déduire que les élastomères de silicone sont des polymères synthétiques faiblement réticulés. La principale différence entre les élastomères de silicone et le plastique est que le processus de durcissement crée une liaison permanente qui ne peut pas être modifiée sous une chaleur élevée.
En d'autres termes, les termes silicone et élastomère de silicone peuvent être utilisés de manière interchangeable pour désigner la même chose. En science des matériaux, les termes polysiloxanes et siloxanes sont également utilisés pour désigner les élastomères de silicone. Enfin, la communauté internationale utilise VMQ, PMQ et PVMQ comme abréviations standard du silicone.
Aperçu des élastomères de silicone
Le silicone possède plusieurs propriétés et caractéristiques qui le distinguent des autres types de polymères synthétiques. Il possède des qualités uniques qui le rendent adapté à une utilisation dans des environnements spécifiques. Découvrons ces propriétés.
Propriétés chimiques des élastomères de silicone
La propriété chimique d'une substance indique comment sa structure moléculaire est affectée lorsqu'elle est soumise à certaines conditions. La formule des élastomères de silicone présente les propriétés chimiques suivantes.
Résistance chimique
La résistance chimique du silicone est sa capacité à résister aux environnements corrosifs sans se dégrader. On l'appelle aussi inertie. En général, les élastomères de silicone sont compatibles avec de nombreux produits chimiques. Cela signifie que sa tolérance chimique est élevée. Cependant, il convient de noter que dans certaines limites, la résistance s'estompe.
UN tableau de résistance est utilisé pour indiquer les niveaux de résistance du silicone aux produits chimiques. Ce tableau décrit les produits chimiques auxquels le silicone est résistant et dans quelle mesure. En général, les produits chimiques peuvent être présents dans les acides, les graisses, les huiles et les composés organiques. Vous pouvez déterminer la tolérance spécifique du silicone en fonction de l'environnement dans lequel vous prévoyez d'utiliser le matériau.
Résistance thermique
Bien que les élastomères ne soient techniquement pas affectés par la chaleur, un produit à base de silicone peut conserver l'énergie thermique dans certaines limites. Par exemple, les élastomères de silicone peuvent rester indéformés à des températures allant jusqu'à 150 °C.ou C. La plupart des polymères de la même classe de plastiques fondent à des températures très basses.
L'excellente résistance thermique ou à la chaleur du silicone le rend adapté à la fabrication de produits utilisés dans des environnements à haute température. Un bon exemple est ustensiles de cuisine.
Résistance aux ultraviolets
Un autre terme utilisé pour désigner la résistance aux UV est la résistance aux intempéries. Elle détermine le comportement du silicone lorsqu'il est exposé aux rayons ultraviolets, principalement ceux du soleil. La résistance aux UV est essentielle étant donné que la plupart des produits en silicone sont conçus pour des applications extérieures.
La capacité de résistance aux rayons UV est essentielle pour garantir que la structure moléculaire du silicone reste intacte. Une exposition prolongée aux rayons UV affecte l'élasticité des élastomères de silicone qui sont utiles dans la fabrication de produits d'étanchéité et de joints statiques. Heureusement, les élastomères de silicone sont très résistants à la dégradation par les UV.
Résistance à l'huile et aux solvants
Les huiles et les solvants sont compatibles avec les élastomères de silicone et ont un impact minimal sur leur structure et leur forme. En d'autres termes, ce matériau n'est pas affecté par les agents de structure chimique présents dans les huiles minérales et les composés organiques polaires. En particulier, le silicone présente une excellente résistance à la plupart des huiles inférieures à 100ouC.
Il convient toutefois de noter que le silicone gonfle lorsqu'il n'est pas exposé à des composés organiques non polaires tels que le benzène, le toluène et l'essence. La bonne nouvelle est que le gonflement disparaîtra une fois qu'il aura été retiré du composé.
Résistance au courant électrique
Le silicium, un élément du silicone, est un mauvais conducteur d'électricité. Par conséquent, cela suggère que le silicone a une résistance élevée au courant électrique. Cette propriété chimique en fait un excellent matériau isolant pour les équipements électriques. La résistance est rarement affectée par des facteurs externes comme la température et les conducteurs électriques comme l'eau. Pour cette raison, l'élastomère de silicone peut être considéré comme un matériau diélectrique.
Propriétés mécaniques des élastomères de silicone
Ces propriétés montrent comment les élastomères de silicone se comportent lorsqu'ils sont soumis à une contrainte externe sous forme de force. Dans la plupart des cas, elles sont mesurées sur des élastomères de silicone durcis pour obtenir les valeurs réelles que les produits présenteront.
Allongement à la rupture
Si le silicone présente une excellente élongation, cela signifie qu’il peut résister à la contrainte attendue induite par l’étirement d’un produit en silicone.
L'allongement à la rupture est la longueur sur laquelle l'élastomère s'étend avant de se rompre. Dans ce cas, plus la distance est longue, meilleure est la résistance à la rupture. Différents élastomères de silicone ont des pourcentages d'allongement à la rupture variables, qui sont généralement élevés. Cette propriété est testée conjointement avec les résistances à la déchirure et à la traction, car elles sont liées.
Dureté
La dureté est une mesure de la résistance à la déformation sous pression de compression. En d'autres termes, comment un élastomère de silicone résiste-t-il à la force de compression ? On l'appelle également duromètre et on lui attribue différentes échelles en fonction de la résistance.
Les élastomères de silicone peuvent être souples ou durs. Cela dépend de la densité des agents de réticulation et d'autres caractéristiques. La raison des différentes échelles de duromètres est que les matériaux souples et denses sont tous deux utiles dans des applications spécifiques.
Résistance à la déchirure
La résistance à la déchirure est une mesure cruciale de la performance du silicone sous contrainte mécanique. Il s'agit d'une mesure de la facilité de déchirure du silicone qui a été ébréché. Étant donné que le silicone nécessite moins de force pour se déchirer, cela implique qu'il a une faible résistance à la déchirure.
Cette propriété simule les conditions d'usure attendues lors de l'utilisation d'un produit en silicone. Plus la résistance est élevée, plus le produit peut supporter des environnements à haute tension. La résistance à la déchirure est mesurée en livres par pouce (ppp).
Résistance à la traction
La force nécessaire pour casser le silicone lorsqu'il est sous tension est appelée résistance à la traction. Lorsqu'un matériau a une résistance à la traction élevée, cela signifie qu'il faut beaucoup de force pour le casser. C'est le cas du silicone. Bien que la résistance générale soit généralement élevée, la force spécifique dépendra du type spécifique d'élastomère de silicone en question.
Résistance à l'abrasion
Alors que certains types d'élastomères présentent une excellente résistance à l'abrasion, le silicone est incapable de supporter les environnements abrasifs. L'abrasion est l'usure provoquée par l'agression répétée de la surface extérieure d'un matériau.
Les élastomères de silicone ont une faible résistance à l'abrasion en raison de leur faible résistance à la déchirure. C'est pourquoi le silicone est recommandé pour les produits qui sont principalement statiques plutôt que dynamiques. Si le mouvement du produit est limité, le silicone peut fonctionner de manière optimale sans s'user rapidement.
La chimie d'un élastomère de silicone
Comprendre le silicone au niveau moléculaire est bénéfique à bien des égards. D’une part, vous comprendrez comment le matériau est synthétisé. D’autre part, vous différencierez facilement les différentes formes de silicones.
Dans la définition des élastomères de silicone, nous avons déjà établi que les silicones sont des polymères avec des composés silicium-oxygène et des groupes méthyles. Le silicium existe naturellement dans diverses roches et il est extrait à l'aide de procédés spéciaux.
Le silicium se combine à l'oxygène pour former du dioxyde de silicium (SiO2). En laboratoire, ce composé subit une polymérisation, qui implique l'ajout de groupes méthyles, pour former du silicone ou un polymère de silicone. C'est l'explication de base de la synthèse du silicone. Bien entendu, il subit d'autres procédures de purification et de raffinage pour le rendre utilisable.
Élastomères thermoplastiques (TPE) vs thermodurcissables
Les organismes de réglementation qui supervisent l'utilisation des polymères synthétiques ont élaboré une classification pour distinguer les différentes formes d'élastomères. Dans ce contexte, nous avons deux classes étroitement liées mais différentes. Il s'agit des élastomères thermoplastiques et des thermodurcissables. Tous deux ont des propriétés de caoutchouc telles que l'étirement.
La principale différence entre ces deux classes d'élastomères est que les élastomères thermoplastiques peuvent être déformés par la chaleur, alors que les thermodurcissables ne le peuvent pas. En d'autres termes, les thermoplastiques peuvent fondre à certaines températures.
La technique de réticulation utilisée pour lier les élastomères thermodurcissables crée une liaison covalente permanente pendant le durcissement. Cette liaison est lâche pour la rendre flexible mais suffisamment solide pour éviter toute déformation sous des températures élevées.
Élastomères de silicone comme thermodurcissables
Les caractéristiques des thermodurcissables que nous avons évoquées ci-dessus définissent les élastomères de silicone. Le silicone est l'un des nombreux exemples de thermodurcissables. Les élastomères de silicone sont un type particulier de plastique connu sous le nom de plastique thermodurcissable. Ce qui les distingue des plastiques ordinaires est le processus de durcissement.
Au cours du processus de durcissement du silicone, les agents de durcissement modifient la structure moléculaire et la liaison des différents groupes. La liaison covalente créée est permanente, ce qui signifie qu'elle est difficile à modifier, contrairement aux thermoplastiques. C'est pourquoi le silicone est pratiquement impossible à fondre et présente une tolérance élevée à la température.
Essais sur les élastomères de silicone
La présence des propriétés du silicone doit être vérifiée avant le début des processus de fraisage ou de fabrication. De plus, d'autres tests sont effectués au cours des processus de fabrication.
Normes de test ASTM pour les élastomères de silicone
L'ASTM est un organisme international qui réglemente les normes de manipulation de divers matériaux, dont le silicone. Cet organisme dispose de lignes directrices pour les tests d'élastomères de silicone qui indiquent les valeurs approuvées et d'autres mesures réglementaires.
Les normes de test des élastomères de silicone se trouvent sous normes sur le caoutchouc. Il fournit des directives générales pour les tests. Les tests spécifiques seront déterminés en fonction du type particulier d'élastomère de silicone utilisé.
Tests des principales propriétés des élastomères de silicone
L'application, le procédé de fabrication et le type de silicone déterminent principalement les tests appropriés. En effet, ces tests confirmeront les propriétés requises et dicteront la méthode de fabrication.
Une autre raison pour laquelle les tests sont restreints est qu'il existe autant de tests disponibles que de propriétés du silicone. Pour expliquer cela, pratiquement toutes les propriétés peuvent être testées à l'aide de plusieurs tests. Par exemple, la résistance aux UV seule peut être testée dans plusieurs tests chimiques et physiques. Cliquez ici pour découvrir les Normes de test de résistance aux UV pour silicone.
Les tests généraux effectués sur tous les élastomères de silicone comprennent la dureté, le module d'élasticité et le module d'allongement. Ces tests simulent avec précision la manière dont le produit en silicone va gérer les contraintes mécaniques.
Facteurs affectant les performances des élastomères de silicone
Bien que le silicone soit quasiment insensible à de nombreux facteurs de stress, certaines circonstances compromettent grandement ses performances. Certains facteurs déterminent la qualité ou la médiocrité des performances d'un produit en silicone. Voici quelques-uns de ces facteurs.
Accélérateurs de vieillissement et de dégradation
Au fil du temps, la qualité d'un produit en silicone se détériore, que ce soit lors de son utilisation ou de son stockage. La perte de qualité peut être accélérée ou ralentie par l'environnement, les conditions de stockage et la qualité.
Des conditions défavorables peuvent faire vieillir prématurément un produit en silicone. Pour clarifier, si le silicone est utilisé dans un environnement qu'il ne tolère pas, il vieillira et se dégradera plus rapidement que prévu. De même, s'il est stocké dans un environnement soumis à certains facteurs de stress comme l'ozone, il a tendance à diminuer à un rythme beaucoup plus élevé. En d'autres termes, ses propriétés déclinent.
Le type d'élastomère de silicone
Il existe plusieurs types d'élastomères de silicone. Les plus courants sont le caoutchouc à haute consistance (HCR), la vulcanisation à température ambiante (RTV) et le caoutchouc de silicone liquide (LSR). Chacun de ces types a ses atouts en fonction de sa composition moléculaire et de ses propriétés uniques.
Le type d'élastomère affecte ses performances de plusieurs façons. Par exemple, les différents types ont des méthodes de durcissement différentes pendant la fabrication. Comme nous l'avons vu précédemment, le durcissement influence les propriétés du caoutchouc. De plus, le type dicte le produit qui peut être fabriqué, ce qui à son tour contrôle le cadre dans lequel il sera utilisé. Les performances sont influencées par l'environnement.
Processus de durcissement et de fabrication
Les élastomères de silicone sont durcis de différentes manières. Les systèmes de durcissement courants comprennent les systèmes au peroxyde, les systèmes catalysés au platine, les systèmes à condensation et les systèmes à oxime. Ces systèmes de durcissement sont renforcés par l'ajout de chaleur ou de pression.
Le durcissement étant destiné à durcir l'élastomère, il peut avoir des effets négatifs ou positifs sur ses performances. Le type de système de durcissement utilisé a un impact sur la stabilité du silicone au niveau moléculaire. Cela se reflète sur les propriétés du produit final. Heureusement, la stabilité peut être améliorée en effectuant un post-durcissement sur un produit en silicone.
Facteurs environnementaux
Les produits en silicone sont conçus pour diverses applications. Cela signifie que le matériau peut être soumis à des conditions difficiles ou favorables au cours de sa durée de vie. Le silicone maintient ses performances en fonction de la gravité des conditions extérieures.
Les facteurs de stress tels que la température, les rayons UV et la tension réduisent les propriétés mécaniques du silicone. Cependant, si le produit en silicone peut être entretenu, suivez les pratiques recommandées pour obtenir les meilleurs résultats.
Compatibilité avec d'autres matériaux
La compatibilité avec d'autres matériaux est un aspect important qui a un impact sur les performances des élastomères de silicone. La compatibilité signifie dans ce cas la capacité à coexister ou à interagir avec d'autres matériaux sans perdre ses propriétés. En général, le silicone est compatible avec la plupart des matériaux tels que les acides et bases inorganiques dilués et les huiles minérales.
Bien qu'il soit compatible, sa capacité à supporter ou à tolérer certains matériaux est limitée. Cette limitation peut avoir un impact négatif sur ses performances. Par conséquent, il est recommandé d'utiliser du silicone compatible avec l'environnement pour des performances prolongées.
Avantages des élastomères de silicone
Le silicone est le matériau de référence pour de nombreuses raisons. Plus précisément, il présente plusieurs avantages qui le rendent supérieur aux autres matériaux de sa catégorie. La plupart de ces avantages se retrouvent dans ses propriétés suprêmes. Résumons-les comme suit :
- Matériau de haute qualité : Le silicone possède de nombreuses propriétés qui sont recherchées pour diverses applications. Sa qualité est adaptée à une utilisation à hautes performances et dans des environnements hostiles car il est assez résistant.
- Durable: Cela signifie que le silicone peut fonctionner dans des régions exigeantes pendant de longues périodes sans perdre ses propriétés. Les matériaux durables sont rentables et respectueux de l'environnement.
- Polyvalent:En termes d'application, les élastomères de silicone sont polyvalents dans la mesure où ils peuvent être utilisés dans de nombreux cas d'utilisation. La polyvalence est essentielle car elle signifie que les propriétés du silicone peuvent être étendues à de nombreux domaines.
Notez que la plupart de ces avantages dépendent du type d'élastomère de silicone utilisé. Cela signifie que les avantages varient d'un type à l'autre.
Inconvénients des élastomères de silicone
Bien que ce matériau soit très bénéfique, il présente également des inconvénients. Il présente un certain nombre d'inconvénients qui limitent son utilisation, son accessibilité et son adéquation. Certains de ces inconvénients sont les suivants :
- Relativement coûteux : En raison de ses propriétés haut de gamme, le silicone est vendu à un prix élevé. En particulier, le coût initial du silicone est élevé. Cependant, le bon côté des choses est que ce coût est compensé par ses performances optimales et ses faibles besoins de maintenance.
- Manque de compatibilité : Bien que le silicone soit compatible avec certains matériaux, il peut perdre ses propriétés au fil du temps. De plus, certains matériaux déforment complètement la nature du silicone presque instantanément après contact.
La plupart des inconvénients du silicone peuvent être atténués ou évités au cours du processus de fabrication. Par exemple, certaines propriétés comme la résistance à la déchirure peuvent être améliorées en utilisant certains systèmes de durcissement.
Comment choisir le bon élastomère de silicone
Avec de nombreuses options parmi lesquelles choisir et de nombreux facteurs à prendre en compte, il peut être difficile de choisir le type de silicone adapté à vos produits. Si tel est le cas, vous pouvez baser votre décision sur les facteurs suivants :
- Dureté: Le silicone possède deux échelles de dureté : souple et rigide. La souplesse ou la rigidité de votre produit sera déterminée par ces échelles. Il est donc judicieux de sélectionner la dureté appropriée.
- Résistance chimique : Nous avons discuté du fait que le silicone est sélectivement résistant à certains produits chimiques. La raison pour laquelle ce facteur est essentiel est que la plupart des environnements contiennent une combinaison de produits chimiques naturels ou synthétiques qui peuvent avoir un impact sur le silicone.
- Méthode de séchage : Le fabricant de votre produit en silicone décide de la méthode de durcissement en fonction de ses connaissances. Cependant, vous pouvez influencer cette décision en demandant un système spécifique tant qu'il est applicable.
- Lignes directrices et réglementations : Plusieurs organismes tels que l'ASTM, la FDA et d'autres établissent des mesures réglementaires qui contrôlent l'utilisation du silicone. Par exemple, la FDA approuve des qualités spécifiques de silicone pour la fabrication de produits alimentaires à base de silicone. Vous devez suivre ces directives à des fins de conformité.
La liste de considérations ci-dessus n'est pas exhaustive. En tout cas, nous n'avons pas parlé des budgets et de la disponibilité des matériaux, qui sont tous aussi cruciaux. Dans l'ensemble, baser vos décisions sur ces facteurs est la garantie d'obtenir des résultats positifs.
Différents types d'élastomères de silicone pour différentes utilisations
- Poudre d'élastomère de silicone
- Élastomère de silicone dans les cosmétiques
- Lentille de contact en élastomère de silicone
- Cathéter en élastomère de silicone
- Mélange d'élastomères de silicone
- Élastomère de silicone sds
- Gel élastomère de silicone
- Feuilles d'élastomère de silicone
- Kit élastomère silicone
Conclusion
Cet article complet vous a permis d'avoir un aperçu approfondi des définitions, des propriétés, des avantages, des inconvénients et des conditions qui affectent les performances des élastomères de silicone. Vous avez maintenant une meilleure compréhension de ce matériau et de tout ce qui s'y rapporte. Contactez-nous pour plus d'informations sur les élastomères de silicone.
Plus de ressources :
17 applications des élastomères de silicone pour les appareils électroniques dans l'industrie moderne – Source : Legenday