Некоторые полимерные материалы имеют схожие черты. Тем не менее, они обладают уникальными свойствами, которые их определяют. Силикон и резина являются примерами таких полимеров. Оба демонстрируют сходство, поскольку являются эластомерами. Однако они различаются на молекулярном уровне и имеют определенные области применения. В этой статье рассматриваются эти различия и сходства.
Силикон и резина как эластомерные материалы
В полимерной науке вещества классифицируются на основе таких факторов, как молекулярные силы, источники, способ синтеза и т. д. Молекулярные силы широко используются для классификации полимеров. Эта классификация дает нам эластомеры, среди других типов полимеров
Обычно термин эластомер используется для описания вязкоупругие полимеры. Это полимеры, которые могут растягиваться и возвращаться в свою форму без деформации. Эластомеры имеют межмолекулярные поперечные связи, которые удерживают мономерные связи вместе. Эти связи слабы, чтобы позволить эластомеру растягиваться при натяжении.
Эластомеры бывают натуральными и синтетическими. В то время как резина считается идеальным примером натурального эластомера, силикон — отличный пример синтетического эластомера. Как вы увидите в статье, у этих двух материалов много сходств и различий, если рассматривать их свойства.
Что такое силикон?
Химический термин для силикона — полисилоксан. Это означает, что это полимер, состоящий из повторяющихся звеньев силоксанов. Эти силоксаны — синтетические соединения, состоящие из элементов силикона и кислорода. Поэтому можно сказать, что силикон — это синтетический полимер, состоящий из соединений силикона и кислорода.
То, что мы здесь описали, является основой силиконовый материал. То есть, существует множество разновидностей силикона в зависимости от методов синтеза и добавленных элементов. Например, существует несколько сортов силикона, изготовленных для выдерживания определенных условий.
Как синтезируется силикон?
Кварцевый песок является основным ингредиентом в синтезе силикона. Используя различные процессы, из этого песка извлекается кремнийорганическое соединение.
Кремний проходит ряд других реакций, включая добавление метилхлорида, дистилляцию, гидратацию и, наконец, полимеризацию. В этом процессе есть стандартные этапы, но они в основном зависят от производителя. Последний этап — полимеризация, которая дает полисилоксан — силиконовый полимер.
Изготовленный силикон будет подвергаться процессам вулканизации для улучшения его эластичности при заданных температурах. Также этот последний этап включает сортировку силикона и его подготовку к фрезерованию продуктов на основе силикона.
Что такое резина?
В данной статье термин «резина» используется для обозначения натуральный каучук. Это необходимо указать, чтобы прояснить разницу. Это связано с тем, что силикон считается разновидностью резины.
В широком смысле, резина — это эластичный материал, обладающий многими полезными свойствами. Она существует в природе в латексном экстракте различных деревьев. Исторически впервые она была обнаружена в Гевея бразильская, коренное бразильское дерево.
Натуральный каучуковый полимер состоит из повторяющихся звеньев изопреновых мономеров. Вот почему натуральный каучук также известен как полиизопрен.
Как латекс превращается в резину
Процесс изготовления натурального каучука начинается после того, как латексная суспензия отжимается из коры Гевея бразильская. Молочно-белое водное вещество очищается, и к нему добавляются кислоты, которые способствуют коагуляции частиц резины, присутствующих в латексе. Этот начальный процесс может варьироваться в зависимости от применяемых стандартов производства.
Коагулированная резина подвергается пластикации для улучшения эластичности. Также добавляются определенные химикаты для дальнейшего улучшения присущих свойств. Однако конечный продукт на этом этапе все еще находится в нестабильном состоянии.
Последний этап — вулканизация. Этот этап включает обработку каландрированной резины серой и нагреванием для ее затвердевания. Вулканизация необходима для обеспечения достаточной прочности резины для применений, требующих твердой резины. Однако этот процесс не влияет на эластичность натуральной резины.
Силикон против резины: сравнение общих свойств
Лучший способ понять разницу между силиконом и резиной — сравнить общие свойства. Другими словами, есть черты, которые оба эластомера разделяют, но каждый имеет определенную степень свойства. Это станет яснее, когда мы начнем сравнивать сходства и различия.
Эластичность
Эластомеры известны как вязкоупругие. Другими словами, они способны растягиваться при растяжении. Давайте посмотрим, насколько эластичен силикон по сравнению с резиной.
Силикон
Силикон довольно эластичен и тянется. Спиральная структура молекул силикона способствует этой высокой эластичности. Сшивание мономеров образует коническую или цилиндрическую форму. Проще говоря, эластичность силикона коренится в его молекулярной структуре.
Силикон сохраняет свою эластичность как при низких, так и при высоких температурах. Таким образом, это расширяет диапазон высоконапряженных применений, подходящих для силикона.
Эластичность силикона измеряется с помощью теста, известного как модуль упругости или модуль Юнга (E). Модуль указывается в мегапаскалях (МПа), а диапазон значений зависит от условий испытания и марки используемого силикона.
Стоит отметить, что эластичность резины, как и большинство ее свойств, может быть улучшена в процессе ее синтеза. Таким образом, вы можете получить индивидуальную эластичность, если собираетесь использовать силикон в условиях высоких напряжений.
Резина
Основная причина, по которой эластомеры, такие как натуральный каучуковый ремешок, являются эластичными, заключается в том, что их полимерная структура состоит из длинных цепей мономеров. Кроме того, поперечные связи, создаваемые вулканизирующими агентами, также способствуют эластичности.
Резина очень эластична и не деформируется по форме ни физически, ни на молекулярном уровне при растяжении. Это механическое свойство резины делает ее весьма желанным материалом для использования в ситуациях, когда движение неизбежно.
Эластичность резины наблюдается, когда материал подвергается воздействию внешней силы. Такие случаи заставляют материал растягиваться на значительную длину и деформироваться или увеличиваться в длине. Когда сила снимается, материал возвращается в исходное состояние без каких-либо повреждений.
Резина имеет предел растяжения, который измеряется удлинением при разрыве. Это представляет собой процентное увеличение длины, которое резина может выдержать, прежде чем она лопнет. Удлинение при разрыве зависит от таких факторов, как прочность на растяжение и разрыв. В частности, удлинение при разрыве резины составляет 700%.
Различия
Главное различие между эластичностью силикона и резины заключается в том, что резина более эластична и тянется, чем силикон, в их стандартных конфигурациях. Если молекулярный состав силикона изменить химически, удлинение при разрыве может значительно увеличиться, что сделает силикон более эластичным.
Другие различия между этими двумя эластомерами в отношении эластичности включают в себя:
- Силиконы более жесткие при растяжении по сравнению с натуральным каучуком.
- Эластичность силикона может меняться под воздействием изменений температуры, тогда как резина сохраняет свою растяжимость в любых условиях.
- Натуральный каучук лучше и быстрее восстанавливает свою первоначальную физическую форму после растяжения по сравнению с силиконом.
- Эластичность силикона не подвержена влиянию химических веществ, в то время как на эластичность натурального каучука химические вещества могут оказывать значительное влияние.
Сходства
Силикон и резина обладают достаточной эластичностью, чтобы выдерживать натяжение. Кроме того, их эластичность измеряется с использованием одних и тех же стандартов, поскольку оба считаются вязкоупругими. Вот почему у них разные значения модуля Юнга. Сходств не так много из-за различий в молекулярном составе и методе синтеза.
Прочность
Долговечность — это мера времени, которое требуется резине или силикону для потери своих основных свойств. Эти эластомеры демонстрируют различия и сходства в долговечности.
Силикон
Одной из определяющих особенностей силикон является его способность выдерживать суровые условия, не теряя своей устойчивости в течение длительного времени. В частности, исследование показало, что силикон может выдерживать температуру до 200°C в течение более десяти тысяч часов без плавления. Это объясняет, почему силикон используется в автомобильный и аэрокосмическая промышленность отрасли промышленности.
Прочность силикона также подтверждается тем, что силиконовые изделия требуют минимального обслуживания. Это свойство является результатом инновационной инженерии, которая применяется при синтезе этого эластомера.
Исследователи тратят ресурсы на то, чтобы отточить химическую и молекулярную природу силикона и заставить его выдерживать суровые условия. Более того, базовый ингредиент силикона, диоксид кремния, является естественным прочным, что делает конечный продукт столь же прочным.
Резина
Натуральный каучук имеет ограниченную долговечность в определенных условиях. Высокая температура, например, расплавляет резину через некоторое время. Самая высокая температура, которую натуральный каучук может выдерживать без деформации, составляет около 80°C, при длительном использовании.
Этот эластомер также быстро деградирует при длительном воздействии едких химикатов. Другие деградирующие факторы включают высокое натяжение, которое ускоряет износ резины.
В основном, натуральный каучук не может выдерживать эти условия, поскольку он биоразлагаемый и органический. Другими словами, его химикаты не являются синтетическими или неорганическими. Кроме того, их свойства не могут быть изменены искусственно. Это означает, что каучук застрял с естественными характеристиками своих компонентов.
Различия
Очевидно, что силикон очень долговечен по сравнению с натуральным каучуком. Элементы кремния в кремнии придают этому веществу превосходные качества. При сравнении их с точки зрения прочности на разрыв резина имеет более высокие баллы, чем силикон. Низкая твердость и высокая эластичность резины в значительной степени способствуют ее высокой прочности на разрыв.
Сходства
По сути, оба эластомера считаются долговечными. Они оба долговечны в определенной степени. Силикон может выдерживать большинство условий, в то время как резина ограничена определенными условиями окружающей среды.
Температурная стойкость
Температура по-разному влияет на эластомеры в зависимости от их молекулярного состава. В этом отношении и силикон, и резина по-разному переносят температуру.
Силикон
Термостойкость — это именно то, о чем говорит ее название: способность сохранять форму и свойства при экстремальных температурах.
Силикон выдерживает температуру на всех уровнях — как низкую, так и высокую. При рассмотрении устойчивости силикона к температуре, нам нужно учитывать два фактора. Во-первых, это воздействие тепла на материал. Во-вторых, мы должны учитывать теплопроводность или коэффициент теплопередачи.
Этот материал сохраняет свою форму — как физическую, так и химическую — при комнатной, низкой и высокой температуре.
Силикон также является отличным теплоизолятором, то есть он не передает тепло между объектами. Это свойство делает его идеальным материалом для изготовления электронные продукты.
Резина
Температурная стойкость натурального каучука определяется так называемым сопротивлением стеклования (Tg). Tg — это точка, в которой натуральный каучук переходит из твердого состояния в хрупкое под воздействием тепла.
Поскольку термостойкость натурального каучука низкая, его Tg обычно также довольно низкая, с оценками -70°C. Неспособность резины выдерживать температуру является ограничивающим фактором для ее диапазона применения. Другими словами, резина не подходит для применений, где ожидаются экстремальные температуры.
Различия
Очевидно, что силикон и резина имеют разную степень термостойкости. Силикон имеет молекулярный состав, необходимый для выдерживания тепла, в то время как резина имеет ограничения. Кроме того, силикон обладает лучшей термостойкостью по сравнению с резиной. В принципе, силикон превосходит резину по термостойкости.
Сходства
Оба эластомера разделяют привилегию иметь широкий диапазон температур. Это означает, что у них есть диапазон температурных значений, которые они могут выдерживать. Температурная стойкость является существенным и желательным свойством для эластомеров.
Химическая стойкость
Химическая стойкость — это противоположность химической реактивности. Она представляет собой способность материалов противостоять коррозии и истиранию химикатов. Эластомеры имеют различную степень стойкости. Она определяется факторами.
Силикон
Стабильность силикона при воздействии химикатов зависит от таких факторов, как период, тип химиката и его реактивный уровень. Химикаты существуют в природе в виде различных соединений. Кислоты, например, являются едкими химическими соединениями, которым подвергаются силиконы.
Обычно силикон не подвержен воздействию большинства кислот. Это свойство также известно как химическая инертность. Он устойчив к окислению и растворению, вызванному химикатами, содержащимися в кислотах и других источниках.
Однако силикон не полностью инертен. Другими словами, на него могут влиять определенные химикаты в течение длительного периода воздействия. В частности, синтетические химикаты или высокореактивные кислоты, такие как серная кислота, могут разъедать внешнюю поверхность силиконов. К счастью, силиконовые гибриды, такие как фторсиликон, обладают улучшенной химической стойкостью.
Резина
Существует огромное количество известных химикатов. Таким образом, определение устойчивости резины к этим химикатам является сложной задачей. Некоторые ресурсы, такие как эта диаграмма сопротивления показать вам уровень стойкости натурального каучука.
Натуральный каучук растворяется при контакте с растворами нафты и скипидара. Бензол также может сильно повредить резину при длительном воздействии. Это химическое вещество приводит к набуханию, изменению цвета и растрескиванию резины, что влияет на ее механические свойства.
Различия
Уровень устойчивости к химикатам различается у двух эластомеров. Как и следовало ожидать, синтетические каучуки химически армируются, чтобы сделать их более устойчивыми. Это гарантирует, что силиконовые изделия могут оптимально работать в средах с высоким содержанием едких и реактивных химических соединений.
Сходства
Оба эластомера устойчивы к химическому воздействию. Они могут выдерживать химикаты без полной потери жесткости.
Химическая стойкость силикона и резины зависит от их молекулярного состава и структуры. Кроме того, на стойкость влияют типы межмолекулярных связей, удерживающих мономерные звенья.
Предел прочности
В контексте эластомеров предел прочности на разрыв определяется как величина напряжения, необходимая для разрыва материала при растяжении. Это свойство важно, поскольку оно говорит вам, какую силу может выдержать силикон или резина.
Силикон
Существует много типов силикона, и каждый из них имеет свою собственную прочность на разрыв. Эта сила указывается в мегапаскалях (МПа) и влияет на другие свойства, такие как прочность на разрыв и удлинение при разрыве. Эти свойства имеют минимальное и максимальное значение в зависимости от типа тестируемого силикона.
HTV и LSR — это обычно используемые силиконы. Обычно LSR имеет лучшую прочность на разрыв, чем HTV. Это в первую очередь из-за низкой остаточной деформации сжатия — параметра, используемого для определения того, насколько быстро силикон восстанавливается после приложения к нему силы сжатия. Силикон также имеет высокую дюрометрию (твердость) по сравнению с другими силиконами.
Резина
Как и у большинства эластомеров, предел прочности на разрыв измеряется после вулканизации или отверждения. Резина имеет относительно хорошую прочность на разрыв и может выдерживать растяжение в определенной степени.
Вот некоторые конкретные значения, относящиеся к прочности на разрыв натурального каучука.
| Свойство | Ценности |
| Диапазон твердости по дюрометру | 30 – 90 Шор А |
| Диапазон прочности на растяжение | 500 – 3600 фунтов на кв. дюйм |
| Удлинение при разрыве (%) | 300 – 900% |
Если резина предназначена для использования в условиях низкого натяжения, эти значения надежны. Это означает, что материал может выдерживать сжатие и растяжение без разрывов и разрывов.
Различия
Резина имеет лучшую прочность на разрыв, чем силикон. Это связано с тем, что ее молекулярная структура плотнее, чем у силикона. Поперечные связи резины состоят из прочных межмолекулярных связей, которые усиливают ее дюрометр. Силикон устойчив к разрыву при растяжении, но не по сравнению с резиной.
Сходства
Между силиконом и резиной не так много сходств в отношении прочности на разрыв и сопротивления. Тем не менее, оба эластомера довольно эластичны и гибки. Это свойство позволяет им выдерживать растяжение.
Устойчивость к отскоку
Упругость определяет скорость восстановления, которую эластомеры демонстрируют после приложения к ним силы. Технически это свойство выражается как отношение приложенной энергии к энергии, рассеиваемой после деформации, произошедшей из-за силы.
Силикон
Учет упругости силикона при отскоке — это разумный ход. Это поможет вам решить, подходит ли материал для предполагаемых применений.
На это свойство влияют такие факторы, как характеристики полимера, включая вес и соотношение используемых мономеров.
Силикон имеет низкую упругость отскока. Это связано с тем, что сшивки силикона влияют на свободное движение молекул в структуре. Это ограничение приводит к более медленной скорости восстановления после удара, вызванного силой. Однако это свойство можно улучшить, отрегулировав молекулярный состав силикона.
Резина
Полимерная структура натурального каучука в основном линейная. Поэтому это дает молекулам достаточно свободы для перемещения. В результате это движение способствует более быстрому восстановлению. Другими словами, каучук обладает превосходной упругостью отскока.
Различия
Главное отличие в том, что натуральный каучук имеет большую упругость отскока, чем силикон. Он восстанавливается быстрее благодаря своей линейной молекулярной структуре. Нелинейная молекулярная структура силикона ограничивает движение молекул, что затрудняет скорость восстановления после деформации.
Сходства
Силикон и резина обладают способностью восстанавливать форму после деформации. Другими словами, они оба упругие. Кроме того, это свойство измеряется аналогичным образом. Тест физический с использованием специализированных инструментов. На международном уровне тесты описываются ИСО 4662:2009.
Старение и устойчивость к погодным условиям
Ученые провели различные тесты, такие как облучение, чтобы проверить старение синтетических и натуральных эластомеров. Тесты выявили интересные результаты, которые могут рассказать нам, как стареют силикон и резина.
Силикон
Этот изучать показали, что силикон может выдерживать излучение в течение 1000 часов, и его поверхность останется неизменной. Однако поверхность стала значительно пористой, но не настолько, чтобы это повлияло на ее функцию.
Как синтетический эластомер, силикон имеет почти идеальный молекулярный состав, чтобы предотвратить выветривание под воздействием радиации и других внешних стрессоров. Температура является еще одним ускорителем старения эластомеров. При условии, что силикон может выдерживать высокие и низкие температуры, он умеренно стареет под воздействием температуры.
Резина
Резина стареет быстрее силикона. Она также быстрее выветривается. Старение можно определить многими способами. Для резины затвердевание после длительного воздействия солнечного света считается старением.
Некоторый исследования показали что резина затвердевает при длительном воздействии солнечных лучей. Это затвердевание приводит к уменьшению удлинения при разрыве, в результате чего материал становится хрупким и менее эластичным.
Изменение цвета — еще одна особенность старения, наблюдаемая в резине. По сути, большинство факторов окружающей среды влияют на структурную целостность натурального каучука.
Различия
Силикон стареет меньше, чем натуральный каучук. Например, воздействие радиации на резину гораздо более существенно, чем на силикон. Это связано с тем, что в отличие от резины неорганические элементы силикона, такие как кремний, устойчивы к воздействию радиации.
Сходства
Главное сходство между силиконом и резиной заключается в том, что оба имеют срок службы. Бывает, что силикон имеет более длительный срок службы, чем резина, благодаря своим превосходным свойствам. В своих стандартных формулах они подвержены слишком сильному воздействию инфракрасного излучения.
Силикон против резины: преимущества и недостатки
В чем резина или силикон выгодны или невыгодны? Это вопрос, который вам нужно задать себе, если вы рассматриваете эти материалы для своего бизнеса. Давайте составим таблицу этих плюсов и минусов на основе свойств эластомеров.
Сравнение преимуществ и недостатков силикона и резины
| Преимущества | Недостатки | |
| Силикон | – Высокая термостойкость
– Высокая химическая стойкость – Высокая водостойкость – Способен сохранять форму после деформации – Длительный срок службы – Требует минимального обслуживания – Высокая термическая стабильность – Высокое электрическое сопротивление |
– Относительно дорого
– Низкая прочность на разрыв, растяжение и удлинение |
| Резина | – Высокое удлинение при разрыве при 700%
– Высокое сопротивление отскоку – Отличная прочность на растяжение – Биоразлагаемый – Эффективная цена |
– Ограниченная доступность
– Быстро стареет – Низкая химическая инертность – Низкая устойчивость к высоким температурам – Подвержен деградации озонового слоя |
Какой материал вам подходит?
Выбор между силиконом и резиной может оказаться сложным. Это связано с тем, что оба материала имеют свои сильные и слабые стороны. Более простым подходом может быть оценка их плюсов и минусов на основе предполагаемого применения.
Например, если среда использования требует высокой термостойкости, то силикон будет наилучшим образом подходящим для этого сценария. В большинстве случаев вам придется рассматривать свойства как базовые факторы.
Другими не менее важными факторами являются варианты использования. Некоторые отрасли промышленности получают больше пользы от менее токсичных материалов. Например, если вы делаете кухонную утварь, вам следует рассмотреть силиконовые изделия, поскольку они менее токсичны. Кроме того, термическая стабильность силикона полезна в этом применении.
Связанные приложения Силикон против резины
- силикон против резины автомобиль
- силикон против резиновой прокладки
- силиконовые и резиновые шайбы
- силиконовый шланг против резинового
- силиконовые и резиновые щетки стеклоочистителя
- силиконовый против резинового катетера Фолея
- силиконовое и резиновое кровельное покрытие
- соска силиконовая против резиновой
- силиконовые и резиновые шланги радиатора
Заключение
В этой всеобъемлющей статье описывается, как силикон и натуральный каучук сравниваются друг с другом с точки зрения их свойств. Она показала, что оба эластомера имеют как различия, так и сходства. Прежде всего, у каждого есть свои сильные и слабые стороны. Если уж на то пошло, конкретный эластомер определяется своими уникальными свойствами.
Больше ресурсов:
Что такое силиконовые эластомеры? – Источник: ЛЕГЕНДА