Certains matériaux polymères partagent des caractéristiques similaires. Ils possèdent néanmoins des propriétés uniques qui les définissent. Le silicone et le caoutchouc sont des exemples de ces polymères. Tous deux présentent des similitudes puisqu'ils sont des élastomères. Cependant, ils sont différents au niveau moléculaire et ont des applications spécifiques. Cet article met en évidence ces différences et similitudes.
Silicone et caoutchouc comme matériaux élastomères
En science des polymères, les substances sont classées en fonction de facteurs tels que les forces moléculaires, les sources, le mode de synthèse, etc. Les forces moléculaires sont largement utilisées pour classer les polymères. Cette classification nous donne les élastomères, entre autres types de polymères
Généralement, le terme élastomère est utilisé pour décrire polymères viscoélastiques. Ce sont des polymères qui peuvent s'étirer et reprendre leur forme sans déformation. Les élastomères ont des liaisons croisées intermoléculaires qui maintiennent les liaisons monomères ensemble. Ces liaisons sont faibles pour permettre à l'élastomère de s'étirer lorsqu'il est tiré.
Les élastomères sont naturels ou synthétiques. Alors que le caoutchouc est considéré comme un parfait exemple d'élastomère naturel, le silicone est un excellent exemple d'élastomère synthétique. Comme vous le verrez tout au long de l'article, les deux présentent de nombreuses similitudes et différences, lorsque l'on considère leurs propriétés.
Qu'est-ce que le silicone ?
Le terme chimique pour le silicone est polysiloxane. Cela signifie qu'il s'agit d'un polymère constitué d'unités répétitives de siloxanes. Ces siloxanes sont des composés synthétiques constitués d'éléments silicone et oxygène. On peut donc dire que le silicone est un polymère synthétique constitué de composés silicone-oxygène.
Ce que nous avons décrit ici est la base matériau en silicone. Cela signifie qu'il existe de nombreuses variantes de silicone en fonction des méthodes de synthèse et des éléments ajoutés. Par exemple, il existe plusieurs qualités de silicone fabriquées pour résister à des conditions spécifiques.
Comment le silicone est-il synthétisé ?
Le sable siliceux est l'ingrédient principal de la synthèse du silicone. À l'aide de divers procédés, le composé de silicium est extrait de ce sable.
Le silicium subit d'autres séries de réactions, notamment l'ajout de chlorure de méthyle, la distillation, l'hydratation et enfin la polymérisation. Il existe des étapes standard dans ce processus, mais elles dépendent principalement du fabricant. L'étape finale est la polymérisation qui donne le polysiloxane, le polymère de silicone.
Le silicone fabriqué sera soumis à des processus de vulcanisation pour améliorer son élasticité à des températures données. De plus, cette dernière étape consiste à classer le silicone et à le préparer pour le broyage de produits à base de silicone.
Qu'est-ce que le caoutchouc ?
Pour cet article, le terme caoutchouc est utilisé pour désigner caoutchouc naturel. Il est essentiel de le préciser pour clarifier la différence. En effet, le silicone est considéré comme un type de caoutchouc.
D'une manière générale, le caoutchouc est un matériau élastique qui possède de nombreuses propriétés intéressantes. Il existe naturellement dans l'extrait de latex de divers arbres. Historiquement, il a été découvert pour la première fois en Hévéa brasiliensis, un arbre indigène brésilien.
Le polymère de caoutchouc naturel est constitué d'unités répétitives de monomères d'isoprène. C'est pourquoi le caoutchouc naturel est également connu sous le nom de polyisoprène.
Comment le latex est transformé en caoutchouc
Le processus de fabrication du caoutchouc naturel commence après que la suspension de latex soit extraite de l'écorce de Hévéa brasiliensis. La substance aqueuse blanche laiteuse est nettoyée et des acides y sont ajoutés pour favoriser la coagulation des particules de caoutchouc présentes dans le latex. Ce processus initial peut varier en fonction des normes de production suivies.
Le caoutchouc coagulé subit une mastication pour améliorer son élasticité. Certains produits chimiques sont également ajoutés pour améliorer encore les propriétés inhérentes. Cependant, le produit final de cette étape est toujours dans un état instable.
La dernière étape est la vulcanisation. Cette étape consiste à traiter le caoutchouc calandré avec du soufre et de la chaleur pour le durcir. La vulcanisation est nécessaire pour garantir que le caoutchouc est suffisamment résistant pour les applications qui nécessitent du caoutchouc dur. Cependant, ce processus n'affecte pas l'élasticité du caoutchouc naturel.
Silicone vs caoutchouc : comparaison des propriétés communes
La meilleure façon de comprendre la différence entre le silicone et le caoutchouc est de comparer les propriétés communes. En d'autres termes, les deux élastomères partagent des caractéristiques, mais chacun possède un certain degré de propriété. Cela deviendra plus clair lorsque nous commencerons à comparer les similitudes et les différences.
Élasticité
Les élastomères sont connus pour être viscoélastiques. En d'autres termes, ils sont capables de s'étirer lorsqu'ils sont tirés. Voyons comment le silicone est élastique par rapport au caoutchouc.
Silicone
Le silicone est très élastique et extensible. La structure hélicoïdale des molécules de silicone contribue à cette grande élasticité. La réticulation des monomères forme une forme conique ou cylindrique. En termes simples, l'élasticité du silicone est ancrée dans sa structure moléculaire.
Le silicone conserve son élasticité à basse comme à haute température. Il élargit ainsi la gamme des applications à forte sollicitation adaptées au silicone.
L'élasticité du silicone est mesurée à l'aide d'un test appelé module d'élasticité ou module de Young (E). Le module est exprimé en mégapascals (MPa) et les valeurs varient en fonction des conditions d'essai et de la qualité du silicone utilisé.
Il convient de souligner que l'élasticité du caoutchouc, comme la plupart de ses propriétés, peut être améliorée lors de sa synthèse. Par conséquent, vous pouvez obtenir une élasticité personnalisée si vous envisagez d'utiliser du silicone dans des environnements à fortes contraintes.
Caoutchouc
La principale raison pour laquelle les élastomères comme les bandes en caoutchouc naturel sont élastiques est que leur structure polymère est constituée de longues chaînes de monomères. De plus, les réticulations créées par les agents de vulcanisation contribuent également à l'élasticité.
Le caoutchouc est très élastique et ne se déforme pas physiquement ni au niveau moléculaire lorsqu'il est étiré. Cette propriété mécanique du caoutchouc en fait un matériau très recherché pour une utilisation dans des situations où le mouvement est inévitable.
L'élasticité du caoutchouc est observée lorsque le matériau est soumis à une force externe. Dans de tels cas, le matériau s'étire considérablement et se déforme ou s'allonge. Lorsque la force est relâchée, le matériau revient à son état initial sans aucun dommage.
Le caoutchouc a une limite d'étirement qui est mesurée par l'allongement à la rupture. Cela représente le pourcentage d'augmentation de longueur que le caoutchouc peut supporter avant de se casser. L'allongement à la rupture dépend de facteurs tels que la résistance à la traction et à la déchirure. En particulier, l'allongement à la rupture du caoutchouc est de 700%.
Différences
La principale différence entre l'élasticité du silicone et celle du caoutchouc est que le caoutchouc est plus élastique et plus extensible que le silicone, dans leurs configurations standard. Si la composition moléculaire du silicone est modifiée chimiquement, l'allongement à la rupture peut augmenter considérablement, ce qui rend le silicone plus élastique.
D'autres différences entre ces deux élastomères en ce qui concerne l'élasticité comprennent :
- Les silicones sont plus rigides lorsqu'ils sont étirés que le caoutchouc naturel.
- L'élasticité du silicone peut être influencée par les changements de température tandis que le caoutchouc conserve son extensibilité dans toutes les conditions.
- Le caoutchouc naturel retrouve sa forme physique d'origine mieux et plus rapidement après un étirement par rapport au silicone.
- L'élasticité du silicone ne peut pas être affectée par les produits chimiques, tandis que le caoutchouc naturel peut être considérablement affecté en fonction des produits chimiques.
Similitudes
Le silicone et le caoutchouc ont une élasticité suffisante pour supporter la tension. De plus, leur élasticité est mesurée selon les mêmes normes puisque les deux sont considérés comme viscoélastiques. C'est pourquoi leurs valeurs de module de Young varient. Il n'y a pas beaucoup de similitudes en raison des différences de composition moléculaire et de méthode de synthèse.
Durabilité
La durabilité est la mesure du temps nécessaire au caoutchouc ou au silicone pour perdre ses principales propriétés. Ces élastomères présentent des différences et des similitudes en termes de durabilité.
Silicone
L’une des caractéristiques déterminantes de silicone est sa capacité à supporter des conditions difficiles sans perdre sa résistance, pendant des périodes prolongées. En particulier, une étude a révélé que le silicone peut résister à des températures allant jusqu'à 200 °C pendant plus de dix mille heures sans fondre. Cela explique pourquoi le silicone est utilisé dans la fabrication de produits en silicone. automobile et aérospatial industries.
La durabilité du silicone se reflète également dans le fait que les produits en silicone nécessitent un entretien minimal. Cette propriété résulte d'une ingénierie innovante appliquée lors de la synthèse de cet élastomère.
Les chercheurs consacrent des ressources à affiner la nature chimique et moléculaire du silicone et à lui permettre de résister à des conditions difficiles. De plus, l'ingrédient de base du silicone, la silice, est naturellement durable, ce qui rend le produit final tout aussi durable.
Caoutchouc
Le caoutchouc naturel a une durabilité limitée dans certaines conditions. Par exemple, une température élevée fait fondre le caoutchouc au bout d'un certain temps. Les températures les plus élevées que le caoutchouc naturel peut supporter sans se déformer sont d'environ 80°C, pour une utilisation prolongée.
Cet élastomère subit également une dégradation rapide lorsqu'il est exposé à des conditions avec des produits chimiques corrosifs pendant des périodes prolongées. D'autres facteurs de dégradation incluent une tension élevée, qui accélère l'usure du caoutchouc.
Le caoutchouc naturel ne peut pas résister à ces conditions car il est biodégradable et organique. En d'autres termes, ses produits chimiques ne sont pas synthétiques ou inorganiques. De plus, leurs attributs ne peuvent pas être modifiés artificiellement. Cela signifie que le caoutchouc conserve les caractéristiques naturelles de ses composants.
Différences
Il est évident que le silicone est plus durable que le caoutchouc naturel. Les éléments de silicium contenus dans le silicium confèrent à cette substance des qualités supérieures. En termes de résistance à la traction, le caoutchouc obtient des scores plus élevés que le silicone. La faible dureté et la grande élasticité du caoutchouc contribuent grandement à sa résistance élevée à la traction.
Similitudes
Fondamentalement, les deux élastomères sont considérés comme durables. Ils sont tous deux durables dans une certaine mesure. Le silicone peut supporter la plupart des conditions, tandis que le caoutchouc est limité à des conditions environnementales spécifiques.
Résistance à la température
La température affecte les élastomères de manière différente en fonction de leur composition moléculaire. À cet égard, le silicone et le caoutchouc réagissent différemment à la température.
Silicone
La résistance à la température est exactement ce que son nom indique : la capacité de conserver sa forme et sa nature sous des températures extrêmes.
Le silicone résiste à toutes les températures, qu'elles soient basses ou élevées. Pour évaluer la résistance du silicone à la température, nous devons prendre en compte deux facteurs. Le premier est l'impact de la chaleur sur le matériau. Le deuxième est la conductivité thermique ou le coefficient de transfert de chaleur.
Ce matériau conserve sa forme, à la fois physiquement et chimiquement, à température ambiante, basse et élevée.
Le silicone est également un excellent isolant thermique, ce qui signifie qu'il ne transfère pas la chaleur entre les objets. Cette propriété en fait le matériau idéal pour la fabrication de produits électroniques.
Caoutchouc
La résistance à la température du caoutchouc naturel est déterminée par ce que l'on appelle la résistance à la transition vitreuse (Tg). La Tg est le point auquel le caoutchouc naturel passe de dur à cassant lorsqu'il est exposé à la chaleur.
Étant donné que la résistance à la température du caoutchouc naturel est faible, sa Tg est généralement assez basse également, avec des estimations de -70 °C. L'incapacité du caoutchouc à résister à la température est un facteur limitant sa gamme d'applications. En d'autres termes, le caoutchouc n'est pas adapté aux applications où des températures extrêmes sont prévues.
Différences
Il est clair que le silicone et le caoutchouc ont des degrés de résistance à la température différents. Le silicone a la composition moléculaire nécessaire pour résister à la chaleur, tandis que le caoutchouc a des limites. De plus, le silicone a une meilleure stabilité thermique que le caoutchouc. En gros, le silicone surpasse le caoutchouc en termes de résistance à la température.
Similitudes
Les deux élastomères ont en commun le privilège de posséder de larges plages de température. Cela signifie qu'ils peuvent supporter une gamme de valeurs de température. La résistance à la température est une propriété essentielle et souhaitable pour les élastomères.
Résistance chimique
La résistance chimique est l'opposé de la réactivité chimique. Elle représente la capacité des matériaux à résister à la corrosion et à l'abrasion des produits chimiques. Les élastomères ont des degrés de résistance variables. Elle est déterminée par des facteurs.
Silicone
La stabilité du silicone exposé aux produits chimiques dépend de facteurs tels que la durée, le type de produit chimique et son niveau de réactivité. Les produits chimiques existent dans divers composés naturels. Les acides, par exemple, sont des composés chimiques corrosifs auxquels les silicones sont exposés.
En règle générale, le silicone n'est pas affecté par la plupart des acides. Cette propriété est également connue sous le nom d'inertie chimique. Il résiste à l'oxydation et à la dissolution causées par les produits chimiques présents dans les acides et d'autres sources.
Cependant, le silicone n'est pas totalement inerte. En d'autres termes, il peut être affecté par certains produits chimiques sur des périodes d'exposition prolongées. En particulier, les produits chimiques synthétiques ou les acides hautement réactifs tels que les acides sulfuriques peuvent corroder la surface extérieure des silicones. Heureusement, les hybrides de silicone comme le fluorosilicone présentent une résistance chimique améliorée.
Caoutchouc
Il existe un grand nombre de produits chimiques connus. Il est donc difficile de déterminer la résistance du caoutchouc à ces produits chimiques. Certaines ressources comme ce tableau de résistance je vous montre le niveau de résistance du caoutchouc naturel.
Le caoutchouc naturel se dissout lorsqu'il entre en contact avec des solutions de naphta et de térébenthine. Le benzène peut également endommager considérablement le caoutchouc s'il est exposé pendant des périodes prolongées. Ce produit chimique entraîne le gonflement, la décoloration et la fissuration du caoutchouc, ce qui affecte ses propriétés mécaniques.
Différences
Le niveau de résistance aux produits chimiques varie selon les deux élastomères. Comme on peut s'y attendre, les caoutchoucs synthétiques sont renforcés chimiquement pour les rendre plus résistants. Cela garantit que les produits en silicone peuvent fonctionner de manière optimale dans des environnements présentant des niveaux élevés de composés chimiques corrosifs et réactifs.
Similitudes
Les deux élastomères résistent aux perturbations chimiques. Ils peuvent résister aux produits chimiques sans perte totale de rigidité.
La résistance chimique du silicone et du caoutchouc dépend de leur composition et de leur structure moléculaires. De plus, les types de liaisons intermoléculaires qui maintiennent les unités monomères expliquent la résistance.
Résistance à la traction
Dans le contexte des élastomères, la résistance à la traction est définie comme la quantité de contrainte nécessaire pour rompre le matériau lorsqu'il est étiré. Cette propriété est importante car elle indique la force que le silicone ou le caoutchouc peut supporter.
Silicone
Il existe de nombreux types de silicone et chacun possède sa propre résistance à la traction. Cette force est exprimée en mégapascals (MPa) et elle influence d'autres propriétés telles que la résistance à la déchirure et l'allongement à la rupture. Ces propriétés ont une valeur minimale et maximale en fonction du type de silicone testé.
Le HTV et le LSR sont des silicones couramment utilisés. En général, le LSR a une meilleure résistance à la traction que le HTV. Cela est principalement dû à la faible déformation rémanente après compression, un paramètre utilisé pour déterminer la vitesse à laquelle le silicone récupère après que sa force de compression a été exercée sur lui. Le silicone a également une dureté élevée par rapport aux autres silicones.
Caoutchouc
Comme la plupart des élastomères, la résistance à la traction est mesurée après vulcanisation ou durcissement. Le caoutchouc a une résistance à la traction relativement bonne et peut supporter la tension dans une certaine mesure.
Voici quelques valeurs spécifiques liées à la résistance à la traction du caoutchouc naturel.
| Propriété | Valeurs |
| Plage de dureté du duromètre | 30 – 90 Shore A |
| Plage de résistance à la traction | 500 – 3600 PSI |
| Allongement à la rupture (%) | 300 – 900% |
Si le caoutchouc est destiné à être utilisé dans des conditions de faible tension, ces valeurs sont fiables. Cela signifie que le matériau peut supporter des forces de compression et de tension sans se casser ni se rompre.
Différences
Le caoutchouc a une meilleure résistance à la traction que le silicone. En effet, sa structure moléculaire est plus dense que celle du silicone. Les liaisons croisées du caoutchouc sont constituées de liaisons intermoléculaires solides qui renforcent sa dureté. Le silicone résiste à la rupture lorsqu'il est étiré, mais pas autant que le caoutchouc.
Similitudes
Il n'y a pas beaucoup de similitudes entre le silicone et le caoutchouc en ce qui concerne la résistance à la traction. Néanmoins, les deux élastomères sont assez extensibles et flexibles. Cette propriété leur permet de supporter la tension.
Résilience au rebond
La résilience renseigne sur la vitesse de récupération des élastomères après l'application d'une force. Techniquement, cette propriété s'exprime comme un rapport entre l'énergie exercée et l'énergie dissipée après qu'une déformation s'est produite en raison d'une force.
Silicone
Considérer la résilience du silicone est une décision judicieuse. Cela vous aidera à décider si le matériau est adapté aux applications prévues.
Cette propriété est influencée par des facteurs tels que les spécifications du polymère, notamment le poids et le rapport des monomères utilisés.
Le silicone a une faible résilience de rebond. Cela est dû au fait que les réticulations du silicone affectent la libre circulation des molécules dans la structure. Cette limitation entraîne un taux de récupération plus lent après l'impact causé par la force. Cependant, cette propriété peut être améliorée en ajustant la composition moléculaire du silicone.
Caoutchouc
La structure polymère du caoutchouc naturel est essentiellement linéaire. Cela donne aux molécules suffisamment de liberté pour se déplacer. Ce mouvement contribue ainsi à un taux de récupération plus rapide. En d'autres termes, le caoutchouc présente une excellente résilience au rebond.
Différences
La principale différence est que le caoutchouc naturel a une meilleure résilience que le silicone. Il récupère plus rapidement grâce à sa structure moléculaire linéaire. La structure moléculaire non linéaire du silicone limite le mouvement des molécules, ce qui entrave la vitesse de récupération après déformation.
Similitudes
Le silicone et le caoutchouc ont la capacité de reprendre leur forme après déformation. En d'autres termes, ils sont tous deux résilients. De plus, cette propriété se mesure de manière similaire. Le test est physique avec des outils spécialisés. Au niveau international, les tests sont décrits par ISO 4662:2009.
Vieillissement et résistance aux intempéries
Les scientifiques ont mené divers tests, comme l'irradiation, pour tester le vieillissement des élastomères synthétiques et naturels. Ces tests ont révélé des résultats intéressants qui peuvent nous indiquer comment vieillissent le silicone et le caoutchouc.
Silicone
Ce étude Des expériences ont montré que le silicone pouvait supporter des radiations pendant 1000 heures sans que sa surface ne soit modifiée. Cependant, la surface est devenue considérablement poreuse, mais sans que cela affecte trop sa fonction.
En tant qu'élastomère synthétique, le silicone présente une composition moléculaire presque parfaite pour éviter les altérations dues aux radiations et autres facteurs de stress externes. La température est un autre accélérateur de vieillissement des élastomères. À condition que le silicone puisse supporter des conditions de température élevée et basse, il est légèrement vieilli par la température.
Caoutchouc
Le caoutchouc vieillit plus vite que le silicone. Il s'altère également plus rapidement. Le vieillissement peut être défini de plusieurs façons. Pour le caoutchouc, le durcissement après une longue exposition au soleil est considéré comme un vieillissement.
Quelques des études ont révélé Le caoutchouc durcit lorsqu'il est exposé aux rayons du soleil pendant une période prolongée. Ce durcissement entraîne une diminution de l'allongement à la rupture, ce qui rend le matériau cassant et moins extensible.
La décoloration est une autre caractéristique du vieillissement observée dans le caoutchouc. En fait, la plupart des facteurs environnementaux affectent l'intégrité structurelle du caoutchouc naturel.
Différences
Le silicone vieillit moins vite que le caoutchouc naturel. L'effet des radiations, par exemple, est beaucoup plus important sur le caoutchouc que sur le silicone. En effet, contrairement au caoutchouc, les éléments inorganiques du silicone, comme le silicium, résistent aux effets des radiations.
Similitudes
La principale similitude entre le silicone et le caoutchouc est que les deux ont une durée de vie. Il arrive que le silicone ait une durée de vie plus longue que le caoutchouc en raison de ses propriétés supérieures. Dans leurs formulations standard, ils sont affectés par une exposition trop importante aux rayons infrarouges.
Silicone vs caoutchouc : avantages et inconvénients
En quoi le caoutchouc ou le silicone sont-ils bénéfiques ou désavantageux ? C'est une question que vous devez vous poser si vous envisagez d'utiliser ces matériaux pour votre entreprise. Passons en revue ces avantages et inconvénients en fonction des propriétés des élastomères.
Comparaison des avantages et des inconvénients du silicone et du caoutchouc
| Avantages | Inconvénients | |
| Silicone | – Résistance à haute température
– Haute résistance chimique – Haute résistance à l’eau – Capable de conserver sa forme après une déformation – Longue durée de vie – Nécessite un entretien minimal – Haute stabilité thermique – Résistance électrique élevée |
– Relativement coûteux
– Faible résistance à la traction, à la déchirure et à l’allongement |
| Caoutchouc | – Allongement à la rupture élevé chez 700%
– Résistance élevée au rebond – Excellente résistance à la traction – Biodégradable – Rentable en termes de prix |
– Disponibilité limitée
– Vieillit vite – Faible inertie chimique – Faible résistance à la chaleur élevée – Sujet à la dégradation de l’ozone |
Quel matériau vous convient le mieux ?
Choisir entre le silicone et le caoutchouc peut s'avérer difficile. En effet, les deux ont leurs points forts et leurs points faibles. Une approche plus simple pourrait consister à évaluer leurs avantages et leurs inconvénients en fonction de l'application prévue.
Par exemple, si l'environnement d'utilisation nécessite une tolérance élevée à la chaleur, le silicone sera le mieux adapté à ce scénario. Dans la plupart des cas, vous devrez prendre en compte les propriétés comme facteurs de base.
D'autres facteurs tout aussi importants sont les cas d'utilisation. Certaines industries bénéficient davantage de matériaux moins toxiques. Par exemple, si vous fabriquez des ustensiles de cuisine, vous devriez envisager d'utiliser des produits en silicone, car ils sont moins toxiques. De plus, la stabilité thermique du silicone est utile dans cette application.
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Conclusion
Cet article complet a décrit comment le silicone et le caoutchouc naturel se comparent en termes de propriétés. Il a révélé que les deux élastomères partagent des différences et des similitudes. Surtout, chacun a ses forces et ses faiblesses. En fait, l'élastomère spécifique est défini par ses propriétés uniques.
Plus de ressources:
Que sont les élastomères de silicone – Source : LEGENDAY