Caoutchouc de silicone : un guide complet pour les ingénieurs, les concepteurs et les passionnés

Le matériau silicone, avec sa structure moléculaire unique, offre des propriétés matérielles exceptionnelles, une excellente résistance aux températures élevées et basses, une résistance aux produits chimiques et aux intempéries, une résistance à l'humidité, une isolation, des propriétés diélectriques, une biocompatibilité et une respirabilité. Largement appliqué dans des secteurs tels que l'électronique, l'alimentation, les produits pharmaceutiques, le pétrole, les machines, les soins de santé et la construction, le silicone se présente comme un matériau prometteur et respectueux de l'environnement avec de grandes perspectives de développement.

Qu'est-ce que le caoutchouc de silicone ?

Les matériaux en silicone ont parcouru un long chemin depuis leur découverte des polymères organiques en 1863, avec 160 ans d'amélioration et d'optimisation continues par d'innombrables scientifiques, ce qui en fait aujourd'hui un matériau irremplaçable et crucial. La composition du matériau silicone comprend principalement de la gomme de silicone, des charges de renforcement, des agents de réticulation, des catalyseurs et des additifs modificateurs. 

silicone

 

Quelles sont les propriétés clés des caoutchoucs de silicone ?

Silicone haute température et basse température

Silicone haute température et basse température

Matériaux silicones présentent une résistance exceptionnelle à la chaleur et au froid, leur permettant de supporter une utilisation à long terme dans des environnements allant jusqu'à 180°C lorsqu'ils sont exposés à l'air. En incorporant des additifs haute température dans le matériau, il existe un potentiel significatif pour améliorer sa résistance à la température. Les matériaux en caoutchouc de silicone standard peuvent atteindre une durée de vie de 20 ans à 120°C et de 5 ans à 150°C.

Tableau de données sur le caoutchouc de silicone HTV :

Tableau de données sur le caoutchouc de silicone HTV

 

Tableau de données sur le caoutchouc de silicone RTV :

Tableau de données sur le caoutchouc de silicone RTV
Caoutchouc de silicone et caoutchoucs : référence de comparaison des données
Silicone contre. CaoutchoucProduction automatiqueProduction sans déchetsStabilité chimiqueÉlasticité à basse température
(<-40°C)
Stabilité thermique
(>200°C)
Stabilité
Caoutchouc thermoplastiqueExcellentExcellentBon mauvaisMalMalBon
Caoutchouc éthylène propylèneBonMalBon mauvaisMalMalMal
Caoutchouc naturelMalMalMalMalMalMal
Caoutchouc de polyuréthaneBonBonBonMalMalExcellent
Le caoutchouc de siliconeExcellentExcellentBonExcellentExcellentExcellent

Le caoutchouc de silicone a le point de fragilité à froid le plus bas parmi tous les matériaux en caoutchouc. Les matériaux en silicone ordinaires maintiennent des performances normales même à des températures aussi basses que -50/60°C, tandis que les matériaux avec des formulations spéciales peuvent atteindre un point de fragilité à froid aussi bas que -100°C.

Comparaison des températures extrêmes : performances du caoutchouc synthétique

Type de matériauxUtilisation la plus élevée
température/°C
Utilisation minimale
température/°C
Résistance à la traction / MPaÉlongation/%
température normale121 ° C205 ° Ctempérature normale121 ° C205 ° C
Le caoutchouc de silicone250- 7335 ~ 15060128100 ~ 800350200
Caoutchouc naturel116- 35100 ~ 280125970050080
Caoutchouc styrène-butadiène94- 40100 ~ 2808412300 ~ 70025060
Caoutchouc butyle94- 52150 ~ 2007025500 ~ 70025080
Néoprène121- 40100 ~ 2801001360 ~ 700350100
Caoutchouc polysulfure100- 4040 ~ 9050>2200 ~ 700140> 25
Fluor Fluor200- 40140 ~ 20021 ~ 5611 ~ 21400100 ~ 35050 ~ 350
Caoutchouc nitrile121- 1540 ~ 300509400 ~ 60012020
Caoutchouc de polyuréthane80- 20300 ~ 50015014400 ~ 750300140
Caoutchouc Acrylique150-200- 23150 ~ 3359016100 ~ 400400150

Isolation électrique en silicone

Isolation

Le caoutchouc de silicone présente des avantages exceptionnels en termes de rigidité diélectrique, de facteur de puissance et de performances d'isolation, présentant des changements minimes avec les variations de température et de fréquence. Sur une large plage de températures, la rigidité diélectrique reste essentiellement constante. Dans une large plage de fréquences, la constante diélectrique et la tangente de perte diélectrique restent également presque inchangées. Le caoutchouc de silicone présente une excellente résistance aux décharges corona et aux arcs, avec une durée de vie de résistance corona environ mille fois supérieure à celle du polytétrafluoroéthylène et une durée de vie de résistance à l'arc environ 20 fois supérieure à celle des fluoroélastomères.

Propriétés électriques du caoutchouc de silicone

Élément de testRésultat
Résistance électrique (électrode 1/4 po),
Extraction rapide de pression à 500 V/s, épaisseur de l'échantillon 1/16 po,/(V/mil)
450 ~ 600
Constante diélectrique relative2.9 ~ 3.6
Facteur de perte diélectrique0.0005 ~ 0.2
Résistivité volumique/.cm8 × 1013~ 2 × 1015
La resistance d'isolement/1 × 1012~ 1 × 1013

 

Me3 SiO (MeRSiO)nSiMe3 Effet de la polarité du groupe latéral R sur la constante diélectrique relative et la résistivité volumique :

Me3 SiO (MeRSiO)nSiMe3 Effet de la polarité du groupe latéral R sur la constante diélectrique relative et la résistivité volumique

Résistance chimique du silicone

Résistance chimique

Le caoutchouc de silicone démontre une excellente résistance aux produits chimiques, aux solvants et aux huiles. Les solvants provoquent principalement l’expansion et le ramollissement du caoutchouc de silicone, mais une fois le solvant évaporé, la plupart des propriétés originales du caoutchouc de silicone sont restaurées. Le caoutchouc de silicone présente une bonne résistance aux solvants polaires tels que l'éthanol, l'acétone et les huiles comestibles, provoquant un gonflement minimal et conservant des propriétés mécaniques pratiquement inchangées.

Le caoutchouc de silicone résiste également aux effets de faibles concentrations d’acides, de bases et de sels. Par exemple, lorsqu'il est immergé dans 10 % d'acide sulfurique à température ambiante pendant 7 jours, les changements de volume et de poids sont tous deux inférieurs à 1 %, avec un impact minimal sur les propriétés mécaniques. Cependant, il ne résiste pas à l'acide sulfurique concentré, aux alcalis forts et aux solvants non polaires tels que le tétrachlorure de carbone et le toluène.

Le caoutchouc de silicone excelle dans des propriétés telles que la résistance à l’oxygène, la résistance à l’ozone et la résistance aux rayons UV. Par conséquent, il ne se fissure pas lorsqu’il est utilisé à l’extérieur pendant de longues périodes. On pense généralement que le caoutchouc de silicone peut être utilisé à l’extérieur pendant plus de 20 ans.

Respirabilité

Respirabilité

La structure hélicoïdale du polydiméthylsiloxane, ainsi que son grand espace libre et son excellente solubilité pour les gaz, contribuent à la respirabilité exceptionnelle du caoutchouc de silicone. À température ambiante, sa perméabilité aux gaz comme l’air, l’azote, l’oxygène et le dioxyde de carbone est 30 à 50 fois supérieure à celle du caoutchouc naturel.

Perméabilité à l'oxygène de divers films polymères :

PolymèrePerméabilité à l'oxygène
Caoutchouc de silicone diméthylique60
Caoutchouc fluorosilicone11
Caoutchouc nitrile-silicone8.5
Caoutchouc naturel2.4
LDPE0.8
Caoutchouc butyle0.14
polystyrène0.12
HDPE0.1
PVC0.014
Nylon0.004
ANIMAUX0.0019
PTFE0.0004

 

Perméabilité du film de caoutchouc méthylsilicone contenant 33% de silicium :

GazPerméabilité à l'airGazPerméabilité à l'airGazPerméabilité à l'air
H265H2O435NC6H14940
H235NON2760NC8H18860
NH3590SO21500NC10H22430
H2O3600CS29000HCHO1110
CO34CH495CH3OH1390
N228C2H6250COCI21500
NON60C2H4135丙酮586
O260C2H22640吡啶1910
H2S1000C3H84101080
Ar60NC4H10900苯酚2100
CO2325NC5H122000甲苯913

 

Ignifuge 

Retardateur

Le caoutchouc de silicone présente un caractère ignifuge exceptionnel, avec un point d'éclair supérieur à 300°C. En incorporant simplement des oxydes métalliques courants, les matériaux modifiés peuvent facilement atteindre les indices ignifuges UL-94. Cela le rend adapté non seulement aux composants électriques, mais également à une utilisation dans des matériaux ignifuges.

 

Types de caoutchouc de silicone :

En fonction de la molécule de silicium

  • Caoutchouc de silicone diméthylique
  • Caoutchouc de silicone de méthylvinyle
  • Caoutchouc de silicone méthyl phényle
  • Caoutchouc fluorosilicone
  • Caoutchouc nitrile-silicone
  • Caoutchouc de silicone éthylique
  • Caoutchouc de silicone diphényle

Classification selon la méthode de durcissement par moulage

  • Caoutchouc de silicone vulcanisé à haute température (HTV)
  • Caoutchouc de silicone vulcanisé à température ambiante (RTV)

Selon la forme du produit

  • Caoutchouc de silicone de mélange de vulcanisation à haute température (HCR)
  • caoutchouc de silicone liquide (LSR) 

 

Types d'additifs silicones :

Pigments silicones

Les options de couleurs pour le matériau en silicone sont incroyablement diverses ; vous pouvez obtenir n’importe quelle couleur disponible dans le système de couleurs Pantone.

Couleur Pantone

Agent résistant à la chaleur

Les additifs résistants à la chaleur pour le caoutchouc de silicone comprennent l'oxyde ferrique, l'hydroxyde de fer, l'oxalate de fer, le fer alcoxysilane, le ferrocène organosilicié, le dioxyde de titane, le carbonate de zinc et l'oxyde de cérium.

Résistant à la chaleur

Ignifuge

Comparé au caoutchouc organique ordinaire, le caoutchouc de silicone possède intrinsèquement de bonnes propriétés ignifuges. L’ajout de retardateurs de flamme peut encore améliorer sa résistance aux flammes. Les ignifugeants couramment utilisés comprennent les composés de platine, le dioxyde de titane, le carbonate de manganèse, le carbonate de zinc, le carbonate de zinc basique, l'hydroxyde d'aluminium et l'éther décabromodiphényle.

Retardateur

Agent de démoulage interne

Des agents de démoulage contenant des sels d'acides gras ou d'autres tensioactifs sont inclus. Leur ajout au caoutchouc de silicone peut améliorer le processus de démoulage, facilitant ainsi le démoulage du matériau pendant la production.

Démoulage

De l'industrie à la vie quotidienne : applications du caoutchouc de silicone :

 

  • Outils de cuisine
  • Les jouets d'enfants
  • Fournitures pour animaux
  • Accessoires médicaux
  • Pétrochimique
  • Matériaux de construction
  • Fabrication mécanique
  • Les composants électroniques
  • Industrie militaire
  • Industrie aérospaciale

 

TOGOHK Différentes méthodes de moulage en silicone :

Moulage par compression

Nous fabriquons principalement différents types de joints en caoutchouc de silicone, de joints, de couvercles en silicone, de vaisselle, de jouets pour enfants et de moules à gâteaux.

Moulage par extrusion

Nous sommes spécialisés dans l'extrusion de diverses formes de tubes, bandes, profilés en silicone, tubes en silicone bicolores, tubes en silicone LED, tubes en spirale et tubes ondulés.

Moulage par Injection

Le procédé de moulage par injection de liquide est principalement conçu pour les produits en silicone liquide. Actuellement, nous utilisons largement le moulage par injection de silicone liquide pour les produits dotés de structures d’encapsulation. De plus, il est utilisé pour des articles tels que des sucettes et des accessoires médicaux. Cependant, pour des raisons de coûts, nous ne recommandons généralement pas ce processus pour de grandes quantités de produits, car il entraîne des coûts élevés sans une rentabilité significative.


FAQ:

Pouvez-vous colorer le silicone ?

Oui, vous pouvez personnaliser la couleur du silicone selon vos besoins. En règle générale, nous faisons référence à la norme de couleur Pantone pour la correspondance des couleurs.

La dureté du caoutchouc de silicone peut-elle être ajustée ?

Certainement! La dureté du caoutchouc de silicone peut être ajustée à n'importe quel niveau entre 10 et 80 degrés selon vos besoins spécifiques de personnalisation.

Le caoutchouc de silicone est-il résistant aux rayonnements nucléaires ?

Oui, le caoutchouc de silicone présente une bonne résistance aux radiations, ce qui le rend couramment utilisé dans l’industrie nucléaire. Sa résistance aux radiations varie en fonction des substituants présents sur l'atome de silicium ; par exemple, les composés organosiliciés contenant des groupes phényle présentent une meilleure résistance aux radiations que ceux contenant des groupes méthyle ou éthyle. Généralement, les composés organosiliciés comportant des groupes méthyle peuvent résister à des rayonnements allant jusqu'à 10 ^ 7 à 10 ^ 8 rad, tandis que ceux contenant des groupes phényle peuvent résister jusqu'à 10 ^ 10 rad.

Collage silicone : à quoi peut-il adhérer ?

Le collage au silicone peut adhérer à des matériaux tels que le nylon, l'acier inoxydable et l'aluminium. Actuellement, les solutions de collage à base de silicone sont largement utilisées.

Isolation en silicone : est-ce un isolant électrique fiable ?

Oui, le caoutchouc de silicone présente d’excellentes propriétés d’isolation électrique.

 

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