Силиконовый каучук — это прочный и высокоустойчивый эластомер (резиноподобный материал), состоящий из силикона (полимера), содержащего кремний вместе с другими молекулами, такими как углерод, водород и кислород. Его структура всегда включает силоксановую основу (кремний-кислородная цепь) и органическую часть, связанную с кремнием. Химическая формула — mSiO₂·nH₂O.
Температура плавления
В отличие от большинства других каучуков, силиконовый каучук может выдерживать экстремальные температуры, от выше 200°C до минус 60°C. Что касается точек плавления, силикон не плавится исключительно из-за температуры, независимо от того, насколько сильно он нагревается.
Например, если силиконовый каучук нагреть до 150°C даже на длительное время, он не должен измениться. При нагревании до 200°C со временем он станет более твердым и менее эластичным, а при нагревании выше 300°C быстро станет более твердым и менее эластичным. Однако даже при воздействии таких высоких температур он не расплавится.
Важно отметить, что температура самовоспламенения силикона составляет около 450°C, поэтому нагревать его выше этой температуры не рекомендуется.
Свойства силиконовых каучуков
1. Термостойкость
Термостойкость силиконового каучука является одним из его наиболее выдающихся свойств и составляет основу его создания. Силиконовый каучук значительно превосходит органические каучуки по термостойкости. При 150℃ практически не происходит изменений свойств, что позволяет использовать его практически постоянно. Более того, силиконовый каучук выдерживает использование в течение более 10 000 последовательных часов даже при 200℃, а при более кратковременном использовании его можно применять и при 300℃. Обладая этой превосходной термостойкостью, силиконовые каучуки широко используются для производства резиновых компонентов и деталей, применяемых в высокотемпературных условиях.
2. Морозостойкость
Морозостойкость силиконового каучука является самой высокой среди органических каучуков. Это критически важная причина создания силиконовых каучуков. Натуральные и обычные каучуки демонстрируют значительные изменения в структуре в зависимости от температуры. Они становятся мягкими при высоких температурах и твердыми при низких, что может сделать их непригодными для использования. В то время как другие органические каучуки могут использоваться только до -20℃ или -30℃, силиконовый каучук сохраняет свою эластичность в диапазоне от -55℃ до -70℃. Некоторые продукты выдерживают даже экстремально низкие температуры ниже -100℃.
3. Устойчивость к атмосферным воздействиям
Силиконовый каучук обладает превосходной устойчивостью к озону. Из-за озона, выделяющегося при коронном разряде, другие органические каучуки размягчаются быстрее, но силиконовый каучук почти не подвержен влиянию. Более того, даже длительное воздействие УФ-лучей, ветра или дождя практически не меняет физические свойства силиконового каучука.
4. Электрические свойства
Силиконовый каучук используется в качестве изоляционных материалов при высоких температурах благодаря своим превосходным изоляционным свойствам. Он особенно известен широким диапазоном температуры и объемным сопротивлением от 1014Ω⋅см до 1016Ω⋅см. Силиконовый каучук демонстрирует наименьшее изменение характеристик во влажных условиях и наилучшим образом подходит для использования в качестве изоляционных материалов. Путем добавления специальных проводящих наполнителей может быть произведен проводящий силикон. В частности, силиконовый каучук обладает высокой устойчивостью к коронному разряду по сравнению с другими материалами, широко используется для изоляции в условиях высокого напряжения.
5. Электропроводность
Проводящий силиконовый каучук — это компаунд, содержащий проводящие материалы, такие как технический углерод, серебро и медь. В зависимости от типа силиконового каучука их сопротивление варьируется от нескольких Ω⋅см до 103Ω⋅см. Одно из свойств заключается в том, что на его электрические характеристики не сильно влияют колебания температуры. Пока не найдено других каучуковых материалов, соответствующих электрическим свойствам силиконового каучука при температуре свыше 200℃. Проводящий силиконовый каучук также используется для клавиатурных интерфейсов, антистатических деталей и экранирующих материалов для высоковольтных кабелей.
6. Радиационная стойкость
По сравнению с другими органическими каучуками, обычный (диметил)силиконовый каучук не обладает особыми характеристиками в плане радиационной стойкости. Однако метилфенилсиликоновый каучук, содержащий фенильную группу в полимерных молекулах, обладает радиационной стойкостью и используется для кабелей на атомных электростанциях и соединителей.
7. Устойчивость к пару
Силиконовый каучук поглощает всего 1% влаги даже после длительного воздействия воды, при этом его механическая прочность или электрические свойства не ухудшаются. Обычно силиконовый каучук не разрушается даже после контакта с паром при атмосферном давлении. В высоконапорном паре при температуре выше 150°C… силоксановый полимер разрушается, и свойства каучука ухудшаются. Такое свойство может быть улучшено путем изменения состава силиконового каучука, выбора отвердителя и последующей термообработки. Также доступны другие модифицированные продукты с улучшенной устойчивостью к пару и кипящей воде.
8. Огнестойкость
Силиконовый каучук нелегко загорается при контакте с пламенем, но будет гореть устойчиво после воспламенения. Однако добавление небольшого количества антипирена может придать ему огнестойкость и свойство самозатухания. Огнестойкие силиконовые каучуки, используемые в настоящее время, практически не выделяют токсичных газов при горении, так как не содержат органических галогенсодержащих соединений, обнаруживаемых в органических полимерах.
9. Маслостойкость
Силиконовый каучук уступает обычному органическому каучуку по маслостойкости при комнатной температуре. Однако для автомобилей или самолетов, требующих высокой термостойкости, он демонстрирует более высокие характеристики. Даже при контакте с автомобильным маслом силиконовый каучук не сильно набухает. Он набухает в неполярных органических соединениях, таких как бензол, толуол и бензин. Но его материалы не разрушаются и не растворяются, в отличие от обычных органических каучуков. После удаления растворителя он восстанавливается до исходного состояния.
10. Нетоксичность
Силиконовый каучук физиологически инертен и поэтому используется для детских сосок и заглушек в медицинских целях. Силиконовый каучук также является очень подходящим эластомером для изготовления шапочек и очков для плавания.
11. Теплопроводность
Силиконовый каучук обладает отличным свойством теплопроводности, так как наполняется специальными теплопроводными материалами для обеспечения отличной теплопередачи. Его основная функция — передача тепла от источника тепла к теплоотводу, обычно применяется между ними. Он обеспечивает амортизирующий эффект на компоненты и очень липкий, так как очень мягкий. Он также обладает свойством самоадгезии, поэтому нет необходимости обрабатывать его какими-либо другими клеями.
12. Электромагнитное поглощение
В последнее время технологии электронного оборудования развиваются очень быстро. По этой причине электромагнитная совместимость (ЭМС) стала одним из актуальных вопросов в электронной промышленности. Материал для электромагнитного поглощения изготавливается путем наполнения высокоэффективным металлическим порошком силиконового каучука. Он поглощает электромагнитные волны, преобразует их в тепло, а затем рассеивает.