Silikonkautschuk: Ein vollständiger Leitfaden für Ingenieure, Designer und Enthusiasten

Silikonmaterial mit seiner einzigartigen Molekularstruktur bietet hervorragende Materialeigenschaften, hervorragende Beständigkeit gegen hohe und niedrige Temperaturen, Chemikalien- und Wetterbeständigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit, Isolierung, dielektrische Eigenschaften, Biokompatibilität und Atmungsaktivität. Silikonmaterial wird häufig in Branchen wie Elektronik, Lebensmittel, Pharmazeutik, Erdöl, Maschinenbau, Gesundheitswesen und Bauwesen eingesetzt und gilt als vielversprechendes und umweltfreundliches Material mit großen Entwicklungsaussichten.

Was ist Silikonkautschuk?

Silikonmaterialien haben seit der Entdeckung organischer Polymere im Jahr 1863 einen langen Weg zurückgelegt. 160 Jahre kontinuierlicher Verbesserung und Optimierung durch unzählige Wissenschaftler machen sie heute zu einem unersetzlichen und entscheidenden Material. Die Zusammensetzung des Silikonmaterials umfasst hauptsächlich Silikongummi, verstärkende Füllstoffe, Vernetzungsmittel, Katalysatoren und modifizierende Additive. 

Silikon

 

Was sind die wichtigsten Eigenschaften von Silikonkautschuken?

Silikon bei hoher Hitze und niedriger Temperatur

Silikon bei hoher Hitze und niedriger Temperatur

Silikonmaterialien weisen eine hervorragende Hitze- und Kältebeständigkeit auf, sodass sie bei Lufteinwirkung langfristig in Umgebungen von bis zu 180 °C eingesetzt werden können. Durch die Einarbeitung von Hochtemperaturadditiven in das Material besteht ein erhebliches Potenzial zur Verbesserung seiner Temperaturbeständigkeit. Standard-Silikonkautschukmaterialien können eine Lebensdauer von 20 Jahren bei 120 °C und 5 Jahren bei 150 °C erreichen.

HTV-Silikonkautschuk-Datentabelle:

Datentabelle für HTV-Silikonkautschuk

 

RTV-Silikonkautschuk-Datentabelle:

RTV-Silikonkautschuk-Datentabelle
Silikonkautschuk vs. Kautschuke: Datenvergleichsreferenz
Silikon vs. GummiAutomatische ProduktionAbfallfreie ProduktionChemische StabilitätElastizität bei niedrigen Temperaturen
(<-40°C)
Thermische Stabilität
(>200°C)
Färbbarkeit
Thermoplastisches GummiAusgezeichnetAusgezeichnetGut schlechtBadewanneBadewanneGutes
Ethylen-Propylen-KautschukGutesBadewanneGut schlechtBadewanneBadewanneBadewanne
Natürliches GummiBadewanneBadewanneBadewanneBadewanneBadewanneBadewanne
Polyurethan-KautschukGutesGutesGutesBadewanneBadewanneAusgezeichnet
Silikon-GummiAusgezeichnetAusgezeichnetGutesAusgezeichnetAusgezeichnetAusgezeichnet

Silikonkautschuk hat unter allen Gummimaterialien den niedrigsten Kaltsprödigkeitspunkt. Herkömmliche Silikonmaterialien behalten ihre normale Leistung auch bei Temperaturen von bis zu -50/60 °C bei, während Materialien mit speziellen Formulierungen einen Kaltsprödigkeitspunkt von bis zu -100 °C erreichen können.

Vergleich extremer Temperaturen: Leistung von synthetischem Kautschuk

MaterialtypHöchste Nutzung
Temperatur/°C
Minimaler Verbrauch
Temperatur/°C
Zugfestigkeit/MPaVerlängerung/%
normale Temperatur121°C205°Cnormale Temperatur121°C205°C
Silikon-Gummi250-7335 ~ 15060128100 ~ 800350200
Natürliches Gummi116-35100 ~ 280125970050080
Styrol-Butadien-Kautschuk94-40100 ~ 2808412300 ~ 70025060
Butylkautschuk94-52150 ~ 2007025500 ~ 70025080
Neopren121-40100 ~ 2801001360 ~ 700350100
Polysulfidkautschuk100-4040 ~ 9050>2200 ~ 700140> 25
Fluorkautschuk200-40140 ~ 20021 ~ 5611 ~ 21400100 ~ 35050 ~ 350
Nitrilkautschuk121-1540 ~ 300509400 ~ 60012020
Polyurethan-Kautschuk80-20300 ~ 50015014400 ~ 750300140
Acrylkautschuk150-200-23150 ~ 3359016100 ~ 400400150

Elektrische Isolierung aus Silikon

Isolierung

Silikonkautschuk zeichnet sich durch herausragende Vorteile in Bezug auf Spannungsfestigkeit, Leistungsfaktor und Isolationsleistung aus und weist nur minimale Änderungen bei Temperatur- und Frequenzschwankungen auf. Über einen weiten Temperaturbereich bleibt die Spannungsfestigkeit im Wesentlichen konstant. Auch die Dielektrizitätskonstante und der dielektrische Verlustfaktor bleiben in einem weiten Frequenzbereich nahezu unverändert. Silikonkautschuk weist eine hervorragende Beständigkeit gegen Korona- und Lichtbogenentladungen auf, mit einer Koronabeständigkeitslebensdauer, die etwa tausendmal so hoch ist wie die von Polytetrafluorethylen und einer Lichtbogenbeständigkeitslebensdauer, die etwa 20-mal so hoch ist wie die von Fluorelastomeren.

Elektrische Eigenschaften von Silikonkautschuk

TestgegenstandErgebnis
Elektrische Stärke (1/4 Zoll Elektrode)
Schnelle Druckextraktion mit 500 V/s, Probendicke 1/16 Zoll/(V/mil)
450 ~ 600
Relative Dielektrizitätskonstante2.9 ~ 3.6
Dielektrischer Verlustfaktor0.0005 ~ 0.2
Volumenwiderstand/.cm8/1013~ 2 × 1015
Isolationswiderstand/1/1012~ 1 × 1013

 

Me3 SiO (MeRSiO)nSiMe3 Einfluss der Polarität der Seitengruppe R auf die relative Dielektrizitätskonstante und den spezifischen Volumenwiderstand:

Me3 SiO (MeRSiO)nSiMe3 Einfluss der Polarität der Seitengruppe R auf die relative Dielektrizitätskonstante und den spezifischen Volumenwiderstand

Chemikalienbeständigkeit von Silikon

Chemische Resistenz

Silikonkautschuk weist eine hervorragende Beständigkeit gegenüber Chemikalien, Lösungsmitteln und Ölen auf. Lösungsmittel führen in erster Linie zu einer Ausdehnung und Erweichung von Silikonkautschuk, aber sobald das Lösungsmittel verdunstet ist, werden die meisten ursprünglichen Eigenschaften von Silikonkautschuk wiederhergestellt. Silikonkautschuk weist eine gute Beständigkeit gegenüber polaren Lösungsmitteln wie Ethanol, Aceton und Speiseölen auf, was zu einer minimalen Quellung führt und praktisch unveränderte mechanische Eigenschaften beibehält.

Silikonkautschuk widersteht auch den Einwirkungen geringer Konzentrationen von Säuren, Basen und Salzen. Wenn man es beispielsweise 10 Tage lang bei Raumtemperatur in 7 %ige Schwefelsäure eintaucht, betragen die Volumen- und Gewichtsänderungen jeweils weniger als 1 %, mit minimalen Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften. Es ist jedoch nicht beständig gegen konzentrierte Schwefelsäure, starke Laugen und unpolare Lösungsmittel wie Tetrachlorkohlenstoff und Toluol.

Silikonkautschuk zeichnet sich durch Eigenschaften wie Sauerstoffbeständigkeit, Ozonbeständigkeit und Beständigkeit gegen UV-Strahlung aus. Daher kommt es bei längerer Verwendung im Freien nicht zu Rissen. Es wird allgemein angenommen, dass Silikonkautschuk über 20 Jahre lang im Freien verwendet werden kann.

Atmungsaktivität

Atmungsaktivität

Die helikale Struktur von Polydimethylsiloxan trägt zusammen mit seinem großen Freiraum und seiner hervorragenden Löslichkeit für Gase zur hervorragenden Atmungsaktivität von Silikonkautschuk bei. Bei Raumtemperatur ist seine Durchlässigkeit für Gase wie Luft, Stickstoff, Sauerstoff und Kohlendioxid 30 bis 50 Mal höher als die von Naturkautschuk.

Sauerstoffdurchlässigkeit verschiedener Polymerfilme:

PolymerSauerstoffdurchlässigkeit
Dimethylsilikonkautschuk60
Fluorsilikonkautschuk11
Nitrilsilikonkautschuk8.5
Natürliches Gummi2.4
LDPE0.8
Butylkautschuk0.14
Polystyrol0.12
HDPE0.1
PVC0.014
Nylon0.004
PET0.0019
PTFE0.0004

 

Durchlässigkeit einer Methylsilikonkautschukfolie mit 33 % Silizium:

GasLuftdurchlässigkeitGasLuftdurchlässigkeitGasLuftdurchlässigkeit
H265H2O435nC6H14940
H235NEIN2760nC8H18860
NH3590SO21500nC10H22430
H2O3600CS29000gemacht1110
CO34CH495CH3OH1390
N228C2H6250COCI21500
NEIN60C2H4135丙酮586
O260C2H22640吡啶1910
H2S1000C3H84101080
Ar60nC4H10900苯酚2100
CO2325nC5H122000甲苯913

 

Flammschutzmittel 

Verzögerer

Silikonkautschuk weist eine hervorragende Flammhemmung auf und hat einen Flammpunkt über 300 °C. Durch die einfache Einbindung üblicher Metalloxide können modifizierte Materialien problemlos die Flammschutzklasse UL-94 erreichen. Dadurch eignet es sich nicht nur für elektrische Bauteile, sondern auch für den Einsatz in schwer entflammbaren Materialien.

 

Arten von Silikonkautschuk:

Abhängig vom Siliziummolekül

  • Dimethylsilikonkautschuk
  • Methylvinylsilikonkautschuk
  • Methylphenyl-Silikonkautschuk
  • Fluorsilikonkautschuk
  • Nitrilsilikonkautschuk
  • Ethylsilikonkautschuk
  • Diphenylsilikonkautschuk

Klassifizierung nach Formaushärtungsmethode

  • Hochtemperaturvulkanisierender Silikonkautschuk (HTV)
  • Bei Raumtemperatur vulkanisierender Silikonkautschuk (RTV)

Abhängig von der Form des Produkts

  • Hochtemperaturvulkanisierender Mischsilikonkautschuk (HCR)
  • Flüssigsilikonkautschuk (LSR) 

 

Arten von Silikonzusätzen:

Silikonpigmente

Die Farboptionen für Silikonmaterial sind unglaublich vielfältig; Sie können jede im Pantone-Farbsystem verfügbare Farbe erzielen.

Pantone Farbe

Hitzebeständiges Mittel

Zu den hitzebeständigen Additiven für Silikonkautschuk gehören Eisenoxid, Eisenhydroxid, Eisenoxalat, Alkoxysilaneisen, Organosiliciumferrocen, Titandioxid, Zinkcarbonat und Ceroxid.

Hitzebeständig

Flammschutzmittel

Im Vergleich zu normalem organischem Gummi verfügt Silikonkautschuk von Natur aus über gute flammhemmende Eigenschaften. Durch den Zusatz von Flammschutzmitteln kann die Flammwidrigkeit weiter verbessert werden. Zu den häufig verwendeten Flammschutzmitteln gehören Platinverbindungen, Titandioxid, Mangancarbonat, Zinkcarbonat, basisches Zinkcarbonat, Aluminiumhydroxid und Decabromdiphenylether.

Verzögerer

Internes Formentrennmittel

Enthalten sind Trennmittel, die Fettsäuresalze oder andere Tenside enthalten. Durch die Zugabe zu Silikonkautschukmaterial kann der Entformungsprozess verbessert werden, sodass sich das Material während der Produktion leichter aus den Formen lösen lässt.

Formfreigabe

Von der Industrie bis zum Alltag: Anwendungen von Silikonkautschuk:

 

  • Küchengeräte
  • Kinderspielzeug
  • Haustierzubehör
  • Medizinisches Zubehör
  • Petrochemischer Markt
  • Baustoffe
  • Mechanische Fertigung
  • Elektronische Komponenten
  • Military Industry
  • Luft-und Raumfahrtindustrie

 

TOGOHK Verschiedene Silikonformverfahren:

Formpressen

Wir stellen hauptsächlich verschiedene Arten von Silikonkautschukdichtungen, Dichtungen, Silikonabdeckungen, Geschirr, Kinderspielzeug und Kuchenformen her.

Extrusionsformen

Wir sind auf die Extrusion verschiedener Formen von Silikonschläuchen, -streifen, -profilen, zweifarbigen Silikonschläuchen, LED-Silikonschläuchen, Spiralschläuchen und Wellschläuchen spezialisiert.

Spritzguss

Das Flüssigspritzgussverfahren ist in erster Linie für Flüssigsilikonprodukte konzipiert. Derzeit nutzen wir das Spritzgießen von Flüssigsilikon in großem Umfang für Produkte mit Einkapselungsstrukturen. Darüber hinaus wird es für Artikel wie Schnuller und medizinisches Zubehör verwendet. Aus Kostengründen empfehlen wir dieses Verfahren jedoch in der Regel nicht für große Produktmengen, da es zu hohen Kosten ohne nennenswerte Wirtschaftlichkeit führt.


FAQ:

Kann man Silikon einfärben?

Ja, Sie können die Farbe des Silikons Ihren Wünschen entsprechend anpassen. Normalerweise orientieren wir uns bei der Farbabstimmung am Pantone-Farbstandard.

Kann die Härte von Silikonkautschuk angepasst werden?

Sicherlich! Die Härte von Silikonkautschuk kann je nach Ihren individuellen Anforderungen auf einen beliebigen Wert zwischen 10 und 80 Grad eingestellt werden.

Ist Silikonkautschuk resistent gegen nukleare Strahlung?

Ja, Silikonkautschuk weist eine gute Strahlungsbeständigkeit auf und wird daher häufig in der Nuklearindustrie verwendet. Seine Strahlungsbeständigkeit variiert mit den Substituenten am Siliziumatom; Beispielsweise weisen Organosiliciumverbindungen mit Phenylgruppen eine bessere Strahlungsbeständigkeit auf als solche mit Methyl- oder Ethylgruppen. Im Allgemeinen können Organosiliciumverbindungen mit Methylgruppen einer Strahlung von bis zu 10^7 bis 10^8 Rad standhalten, während Verbindungen mit Phenylgruppen einer Strahlung von bis zu 10^10 Rad standhalten können.

Silikonverklebung: Woran kann es haften?

Silikonklebungen können auf Materialien wie Nylon, Edelstahl und Aluminium haften. Heutzutage sind Verbindungslösungen mit Silikon weit verbreitet.

Silikonisolierung: Ist es ein zuverlässiger elektrischer Isolator?

Ja, Silikonkautschukmaterial weist hervorragende elektrische Isolationseigenschaften auf.

 

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