Bevor Sie lesen, wie die Schmelztemperatur von Silikon aussieht, fragen Sie sich zunächst, ob dieses Material mit seinen hervorragenden Eigenschaften bei jeder Temperatur schmelzen kann. Keine Sorge, Sie müssen diese Frage nicht selbst beantworten. Alle Antworten, die Sie über die Schmelztemperatur von Silikon wissen müssen, finden Sie in diesem Artikel.
Hat Silikon eine Schmelztemperatur?
Silikon ist nicht mit anderen kunststoffähnlichen Materialien vergleichbar, die bei hohen Temperaturen leicht schmelzen, da es sich um ein synthetisches Polymer aus Siloxan (normalerweise Silizium, Sauerstoff und anderen Zusatzstoffen) handelt. Silikon behält seine mechanischen Eigenschaften bis zu einer Schmelztemperatur von 200 °C (Celsius).
Wenn die Temperatur jedoch über 200°C (Celsius) liegt, verliert Silikon langsam seine mechanischen Eigenschaften, und wenn dies geschieht, werden Sie feststellen, dass die Silikon wird mit der Zeit härter und spröder. Silikon hat daher keine bestimmte Schmelztemperatur, es schmilzt nur bei der richtigen Temperatur.
Wie heiß kann Silikon werden, bevor es schmilzt?
Wie heiß das Silikon wird, bevor es schmilzt, hängt normalerweise von der Qualität des Silikons ab. Das liegt daran, dass jede Silikonqualität eine andere Zusammensetzung hat. Dennoch beginnen die Bereiche, in denen verschiedene Silikone schmelzen, bei 1000 °F (537.778 °C) und reichen bis 2577.2 °F (1414 °C).
Es ist auch wichtig zu wissen, dass es vor dem Schmelzpunkt des Silikons nicht bedeutet, dass es während des Silikon-Erhitzungszyklus keine Veränderungen geben wird. Um Ihnen das genauer zu erklären: Wenn Ihr Silikon ab 150 °C arbeitet, gibt es nicht sehr viele Veränderungen im Silikon, unabhängig davon, wie stark Sie es auf diese Temperatur erhitzen.
Bei 200 °C werden Sie jedoch feststellen, dass das Silikon allmählich seine Eigenschaften verliert, wodurch es härter als normal wird und sich nicht mehr so dehnt wie üblich. Diese Situation wird noch schlimmer, wenn die Temperatur höher wird.
Wärmeleitfähigkeit von Silikon
Silikon bleibt in verschiedenen Temperaturbereichen stabil, unabhängig von der Hitze, der es ausgesetzt wird, da es ein Siloxan-Rückgrat aufweist. Dies bedeutet, dass Silikon aufgrund seiner geringen Wärmeleitfähigkeit keine Wärme leitet oder überträgt.
Faktoren, die die Schmelztemperatur von Silikon beeinflussen
Im Allgemeinen Silikon Schmelztemperatur ist nicht festgelegt. Natürlich beeinflussen verschiedene Faktoren die Schmelztemperatur verschiedener Silikone. Sie sind unten aufgeführt:
Druck von Materialien
Dieser Faktor spielt eine untergeordnete Rolle. In einigen Fällen kann der Schmelzpunkt von Silikon unter Hochdruckbedingungen ansteigen, da sich das Material komprimiert, was die intermolekularen Kräfte verstärkt.
Die wichtigste Überlegung ist hierbei die spezifische Materialkombination im Silikon. Hersteller legen in der Regel Wert darauf, die Rezepturen zu optimieren, um die gewünschten Schmelzpunkte für verschiedene Anwendungen zu erreichen.
Einbeziehung von Zusatzstoffen und Füllstoffen
Silizium und Sauerstoff sind die Hauptmaterialien, die zur Herstellung von Silikon verwendet werden. Es kommt nur sehr selten vor, dass das Material verschiedene Zusatzstoffe enthält. Diese Zusatzstoffe, zu denen Verstärkungsmittel, Formulierer und Füllstoffe gehören, verändern im Wesentlichen die Grundzusammensetzung des Silikonmaterials. Dies sind auch wichtige Faktoren, die die Schmelztemperatur von Silikon beeinflussen.
Einige Beispiele sind die Verarbeitbarkeit von platingehärtetem Silikon. Wenn Sie den Schmelzpunkt senken möchten, können Sie dies mit Weichmachern, Verarbeitungssäuren und anderen Substanzen tun. Es ist wichtig zu wissen, dass Rußfüllstoffe den gegenteiligen Effekt haben, nämlich die Steifigkeit zu erhöhen und das Silikon länger verwendbar zu machen.
Zusammensetzung des Polymers
Die Zusammensetzung des Polymers eines bestimmten Silikons ist sehr wichtig, da sie als ein Hauptfaktor gilt, der die Schmelztemperatur des Silikons beeinflusst.
Zum Beispiel, Fluorsilikonund Methylsilikon sind weitere Arten von Polymere die unterschiedliche chemische Strukturen aufweisen, die normalerweise die Schmelztemperaturen der Silikon mit denen sie hergestellt werden.
Durch die Zugabe alternativer Substituenten wird außerdem das Verhalten der intermolekularen Kräfte des Silikonpolymers beeinflusst, was sich wiederum auf die Schmelztemperatur des Silikons auswirkt.
Polymergehalt und Molekulargewicht
Ein weiterer zu berücksichtigender Aspekt ist das Molekulargewicht eines Silikonpolymers sowie der Polymerisationsgrad, den es durchläuft. In Silikonpolymeren mit höherem Molekulargewicht sind die molekularen Kräfte stärker, was zu einer höheren Schmelztemperatur eines solchen Silikons führt. Die Schmelztemperatur wird auch beeinflusst, wenn längere Polymerketten einen höheren Kristallinitätsgrad aufweisen.
Aushärtungsprozess und Vernetzung
Sie können die mechanischen Eigenschaften von Silikon jederzeit optimieren, indem Sie Materialien während des Produktionsprozesses vernetzen. Dabei beeinflussen die in der Struktur des Materials vorhandenen intermolekularen Kräfte und das Polymernetzwerk die Schmelztemperatur des Silikons.
Ein perfektes Beispiel hierfür ist, dass Silikonelastomere vernetzt sind, Silikonpolymere hingegen nicht. Trotz der Vernetzung haben Silikonelastomere jedoch eine höhere Schmelztemperatur als Silikonpolymere.
Reinheitsgrad und Verunreinigungsgehalt
Der Reinheitsgrad des Silikonmaterials wirkt sich positiv auf die Schmelztemperatur eines Silikons aus, während der Verunreinigungsgehalt die Schmelztemperatur begrenzt, indem er die intermolekularen Kräfte stört. Dies bedeutet, dass Silikon tendenziell eine höhere Schmelztemperatur hat, wenn die Materialien rein sind, aber eine niedrigere Schmelztemperatur, wenn das Silikonmaterial Verunreinigungen enthält.
Grad der Kristallinität
Die Struktur des Silikonpolymers enthält mehrere kristalline Zonen. Stärkere intermolekulare Wechselwirkungen in diesen Bereichen führen zu einem Anstieg ihrer Schmelzpunkte. Generell kann der Grad der Kristallinität durch eine Reihe von Variablen beeinflusst werden, darunter die Geschwindigkeit, mit der das Material während der Verfestigung abkühlt, die jeweiligen Verarbeitungsparameter und das Vorhandensein möglicher Zusatzstoffe.
Möglichkeiten zum Testen und Messen der Schmelztemperatur von Silikon
Ausrüstung zum Testen der Schmelztemperatur von Silikon
Damit Sie die Schmelztemperatur von Silikon im Labor effektiv testen können, benötigen Sie die unten aufgeführten Werkzeuge:
- Schmelzpunktbestimmungsgerät: Dieses Gerät verfügt über einen Temperaturregler, eine digitale Anzeige mit Messwerten und ein Kapillarröhrchen. Der Zweck dieses Geräts besteht darin, Ihnen zu helfen, den tatsächlichen Messwert der Schmelztemperatur zu ermitteln.
- Thermoelement oder Temperatursensor: Dies hilft Ihnen, die Silikontemperatur und die Schmelztemperatur genau zu messen.
- Heizquelle: Die Wärmequelle erhöht die Temperatur des Silikonmaterials bis zu dem Punkt, an dem das Silikon seine Form ändert. Dieses Gerät ist notwendig, da Sie das Material selbst zunächst erhitzen müssen, wenn Sie den Schmelzpunkt messen möchten. Ein gutes Beispiel dafür, was Sie verwenden könnten, ist eine Heizplatte, ein Brenner usw.
- Kühlsystem: Dies ist erforderlich, um die Temperatur des Silikonmaterials zu senken, nachdem Sie sie erhöht haben. Sie können das Silikon durch ein einfaches Bad wieder fest werden lassen.
- Kapillarröhrchen aus Glas: Sie benötigen dies, um kleine Mengen Silikon zu erhalten, um die Probe weiter zu analysieren.
- Datenaufzeichnungsgeräte: Thermometer, Temperaturlogger usw. eignen sich perfekt, um genaue Daten über den tatsächlichen Punkt zu erhalten, den das Silikonmaterial erreicht, bevor es schmilzt.
Nachdem Sie nun die gesamte Ausrüstung bereitgelegt haben, schauen wir uns als Nächstes die Methoden zur Messung der Schmelztemperatur von Silikon an.
Kapillarschmelztemperaturmethode
Diese Methode gilt als die schnellste und genaueste. Bei dieser Methode wird eine kleine Menge Silikon in ein Glaskapillarröhrchen gegeben. Vergessen Sie nicht, das Kapillarröhrchen an einem Ende zu verschließen und es dann langsam mit einem Bunsenbrenner zu erhitzen. Der Punkt, an dem Sie merken, dass das Silikon zu schmelzen beginnt, wird als Schmelztemperatur bezeichnet.
Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC)
Dazu müssen Sie lediglich eine Silikonprobe entnehmen und diese bei kontrollierter Geschwindigkeit gleichmäßig erhitzen. Während dieses Vorgangs müssen Sie den Zufluss und Abfluss der Probe aufzeichnen.
Sobald Sie bemerken, dass die Probe, die Sie erhitzen, vom Feststoff in eine Flüssigkeit übergeht, bedeutet dies, dass Sie die Schmelztemperatur des Silikons erreicht haben.
Diese Methode eignet sich besonders gut, wenn Sie die Schmelztemperatur von Silikon möglichst genau ablesen möchten, da sie Ihnen mehr Informationen über die verschiedenen Wärmeübergänge und Wärmefusionen liefert, die beim Erhitzen des Silikonmaterials stattfinden.
Thermische Mikroskopie
Bei der thermischen Mikroskopie-Erhitzungsmethode entnehmen Sie eine kleine Probe des Silikons und legen sie auf Ihren Objektträger. Sie müssen auch ein Mikroskop bereitlegen, da Sie die Erhitzung genau beobachten müssen.
Der Schmelzpunkt wird erreicht, wenn Sie merken, dass das Material zu schmelzen beginnt. Einige der Anzeichen, die Sie in diesem Schmelzstadium bemerken, sind Formveränderungen, Erweichung usw.
Diese Phase gilt als eine der besten, da Sie dabei zusehen können, wie das Material schmilzt, und so einen umfassenden Einblick in den Umwandlungsprozess erhalten.
Schmelzpunktapparat
Bei dieser Methode zur Bestimmung der Silikonschmelztemperatur wird Silikon in Kapillarröhrchen gefüllt. Hier müssen Sie den Schmelzpunkt mithilfe der digitalen Anzeige selbst aufzeichnen. Das Wichtige an dieser Methode ist, dass Sie möglichst genaue Schmelzpunktmessungen erhalten.
Möglichkeit zur Kontrolle der Silikonschmelztemperatur
Nachfolgend sind einige Möglichkeiten aufgeführt, mit denen Sie die Schmelztemperatur von Silikon steuern können:
- Wie Sie wissen, variiert die Schmelztemperatur von Silikon. Verwenden Sie daher Silikon mit einer anderen Schmelztemperatur.
- Fügen Sie dem Silikon Füllstoffe hinzu. Dadurch kann der Schmelzpunkt um bis zu 50 Grad gesenkt werden.
- Ändern Sie die Wärmeleitfähigkeit und senken Sie die Schmelztemperatur, indem Sie die Aushärtungstemperatur oder die Aushärtungszeit ändern.
Fazit
Schließlich ist Silikon ein vielseitiges Produkt, das in den verschiedensten Anwendungen eingesetzt wird. Wenn Sie jedoch verstehen, dass die Schmelztemperatur von Silikon normalerweise von verschiedenen Faktoren abhängt, die in diesem Artikel beschrieben werden, können Sie den richtigen Typ für Ihre Anwendung auswählen.
Weitere Ressourcen:
Warum schmilzt oder brennt Silikon nicht: Ein Blick auf den Temperaturbereich von Silikon – Quelle: TOGOHK
Was ist der Temperaturbereich von Silikon: Umfassender Leitfaden zum Temperaturbereich von Silikon – Quelle: TOGOHK
Silikonherstellungsprozess: Schritt-für-Schritt-Anleitung – Quelle: TOGOHK
Woher kommt Silikonkautschuk? Ein Blick auf die Formulierung und Existenz von Silikonkautschuk – Quelle: TOGOHK
Vollständiger Leitfaden zur Silikonallergie – Quelle: TOGOHK