Grupo Q ;Cauchos con silicio y oxígeno en la cadena principal

El mercado mundial de todos los polímeros de silicona supera los cuatro mil millones de libras anuales. El uso de silicona ha aumentado aproximadamente un 9% por año, más rápido que otros elastómeros convencionales. Aún así, LSR (caucho de silicona líquida) representa menos del 2% de todo el consumo de caucho. El caucho de silicona es un elastómero especial caro que ofrece muy buena resistencia contra el envejecimiento por calor y la exposición al aceite. Sin embargo, lo que hace que esta clase de elastómero de especialidad sea única es su estructura molecular, que consta de silicio y oxígeno en lugar de la estructura habitual de carbono-carbono. Debido a que el caucho de silicona posee esta estructura siloxi, conserva su flexibilidad en un rango de temperatura mucho más amplio que cualquier otro elastómero conocido. Por un lado, las propiedades físicas curadas del caucho de silicona (resistencia a la tracción, alargamiento, etc.) son algo "débiles" en comparación con muchos de los elastómeros de base orgánica. Por otro lado, esas "propiedades físicas débiles" no se pierden ni se destruyen como podrían ocurrir con cambios de temperatura muy grandes (tanto hacia arriba como hacia abajo) en comparación con los elastómeros de base orgánica convencionales. En otras palabras, la columna vertebral de silicio-oxígeno es más flexible en un rango de temperatura mucho más amplio que los elastómeros de base orgánica. Esta es una de las razones por las que el caucho de silicona se usa ampliamente en aplicaciones aeroespaciales. Además de los grupos metilo, algunos grados diferentes de caucho de silicona también poseerán sustituciones de vinilo para mejores curaciones y grupos fenilo para mejores propiedades a baja temperatura (ayudan a inhibir la cristalización a muy bajas temperaturas). Además, los grupos flúor también se pueden sustituir para una mejor resistencia al aceite; sin embargo, esto se suma a los costos de producción.

Sinónimos

Siempre que un elastómero posee un esqueleto de silicio y oxígeno, se utiliza la letra Q al final de la abreviatura de acuerdo con ASTM D1418. También de acuerdo con ASTM D1418, las siguientes abreviaturas estándar se utilizan para diferentes grados de caucho de silicona. MQ (caucho de metilsilicona o metilpolisiloxano) PMQ (caucho de fenilmetilsilicona o fenilmetilpolisiloxano) PVMQ (caucho de fenilvinilmetilsilicona o fenilvinilmetilpolisiloxano)También se utilizan las siguientes abreviaturas: VMQ (caucho de vinilmetilsilicona o vinilmetilpolisiloxano) FMQ (caucho de metilsilicona y fluorosilicona) grupos de flúor en la columna vertebral) FVMQ (caucho de silicona fluorovinilmetil) Los grupos de vinilo ayudan en el curado. Los grupos fenilo ayudan a prevenir la cristalización a bajas temperaturas de servicio. Por último, la fluoración ayuda a mejorar la resistencia al aceite.

Clasificaciones estándar

En cuanto a la nomenclatura, existe un sistema estándar para nombrar los diferentes grados de caucho de silicona basado en el contenido de metilo, vinilo, fenilo y flúor en de acuerdo con ASTM D1418. Más allá de eso, no existe un sistema de clasificación oficial y generalmente reconocido para el caucho de silicona.

Por qué se usa en la industria del caucho

A pesar de que el caucho de silicona es costoso e imparte propiedades físicas sin envejecimiento más débiles a un compuesto, se usa en muchas aplicaciones especiales porque no solo posee una buena resistencia al calor y al aceite, sino que, lo que es más importante, posee propiedades útiles a través de los más amplios. rango de temperatura (en comparación con cualquier otro tipo de elastómero). A veces se puede utilizar a temperaturas tan bajas como –90°C y todavía tiene propiedades útiles. La silicona también se puede utilizar a temperaturas muy altas sin degradarse. Además, los cambios en las propiedades dinámicas de los compuestos a base de silicona son relativamente planos en un amplio rango de temperatura en comparación con otros elastómeros orgánicos. Ésta es una de las razones por las que se prefieren ciertos grados de caucho de silicona en diversas aplicaciones aeroespaciales. El caucho de silicona también se utiliza en muchas aplicaciones médicas debido a su relativa inercia química. El caucho de silicona se puede combinar para impartir propiedades eléctricas únicas para su uso en aplicaciones automotrices y en computadoras personales. Además, sus propiedades de conductividad térmica se pueden ajustar mediante el uso de rellenos patentados para uso en electrónica. El caucho de silicona tiene algunas propiedades únicas por las que otros cauchos orgánicos no pueden sustituirse fácilmente.

Usos alternativos sin caucho

La industria del calafateo utiliza grados especiales de silicona (denominados RTV o vulcanización a temperatura ambiente). La silicona también se utiliza en la industria de los adhesivos.

Sustituibilidad y alternativas técnicas

Si el rango de temperatura es un problema, es muy difícil sustituir la silicona por cauchos orgánicos.

MQ, PMQ, PVMQ, VMQ (silicona, polisiloxano)

Polisilossano" seria es el verdadero nombre de las siliconas, pero cuando se descubrieron se pensaba que solo tenían los átomos de "silicio" en el esqueleto de la cadena, del cual tomaron el nombre. Cuando se descubrió la estructura real era demasiado tarde y el nombre permaneció: las siliconas son polímeros inorgánicos sin átomos de carbono en la cadena principal, su esqueleto es una cadena de átomos de silicio que se alternan con átomos de oxígeno, cada átomo de silicio tiene Se adjuntan dos grupos, y pueden ser orgánicos. Estos se componen principalmente de grupos metilo, vinilo y fenilo.

Características

Comportamiento perfecto a altas y bajas temperaturas: la principal peculiaridad de la silicona es la de mantener una buena elasticidad en todo el rango de temperatura de uso (incluso a temperaturas extremadamente bajo). Las características de pureza y no toxicidad lo hacen especialmente adecuado para aplicaciones en el sector alimentario y biomédico. La silicona es también el único material aislante flexible que junto con una excelente resistencia al calor, buena a alta resistencia a la llama, y tiene una alta resistencia a la radiación (rayos gamma y UV). Excelente resistencia a la oxidación, ozono y agentes atmosféricos. Buena resistencia al agua y al agua. Soluciones salinas diluidas, con agua caliente hasta 100°C y por períodos cortos con vapor hasta 120°C. Compatible con ácidos y bases diluidos, aceites alifáticos, aceites de motor, aceites animales y vegetales, aceites de transformadores, Líquidos para frenos a base de glicoles y fluidos hidráulicos HFD-R y HFD-S, disolventes aromáticos y clorados no es compatible con aceites y grasas minerales y de silicona, hidrocarburos aromáticos, disolventes polares y ácidos concentrados álcalis. Baja impermeabilidad a los gases, con dureza 10 ÷ 90 Sh. Temperatura de trabajo -60 +200°C (también +270°C con picos de más de 300°C para el VMQ, hasta -110°C a el PVMQ). Temperatura de transición vítrea -120°C. Las siliconas permiten obtener buenos elastómeros porque su cadena principal es muy flexible, los enlaces entre un átomo de silicio y los dos oxígeno unidos a él son muy flexibles: el ángulo formado por estos los lazos se pueden abrir y cerrar fácilmente como una tijera que hace que la cadena sea flexible. dependiendo de los requisitos, se pueden usar compuestos altamente electro-conductores y altamente aislantes. Buena a alta resistencia a la llama.

Goma de silicona líquida (LSR)

Liquid Silicone Rubber (LSR) es una opción versátil y económica para una amplia gama de piezas moldeadas de silicona. Inodoro, insípido e hipoalergénico, es el material ideal para dispositivos destinados a ser utilizados en un entorno estéril. El LSR también es un conjunto de baja compresión, gran elongación y alta estabilidad térmica. Como resultado, se puede utilizar en un entorno médico, en contacto con alimentos y en altos grados de conductividad térmica. El caucho de silicona se suministra típicamente en una de tres formas:

De vulcanización a temperatura ambiente (RTV)
Liquido (HTV)
Caucho de alta consistencia (HCR)

Nombres - Símbolo

Liquid Silicone Rubber
Goma de silicona líquida
LSR
Clasificación ASTM D-2000 FC, FE, GE

Caracteristicas del caucho de silicona líquida

Dureza de 5 a 80 Shore A.
Baja fluencia y compresión
Rsistencia a la intemperie
Absorción de vibraciones
Resistencia a la corrosión
Resistencia al crecimiento de bacterias.
Retardante de llama
Resistencia al vapor y la humedad

Propiedades Físico-Mecánicas

Las propiedades físicas únicas del caucho de silicona son el resultado de su estructura química. El caucho de silicona es un elastómero que consiste principalmente en una cadena de moléculas conocida como enlace siloxano (-Si-O-Si-). Esta cadena es efectivamente la "columna vertebral" del caucho de silicona, a una variedad de grupos químicos orgánicos que se pueden agregar, alterando sus características mecánicas y materiales. El caucho de silicona se distingue por una mayor fuerza del enlace siloxano 433 kJ/mol, esto contribuye a su mayor resistencia al calor, estabilidad química y aislamiento eléctrico. Al mismo tiempo, estos enlaces también pueden girarse libremente. Debido a esto, el caucho de silicona líquida posee propiedades materiales tales como un alto grado de elasticidad y compresibilidad, así como repelencia al agua y buena confiabilidad. Las propiedades clave del material del caucho de silicona incluyen su conjunto de curado rápido y baja compresión, su resistencia al desgarre, el calor, el agua y el aceite, su transparencia y conductividad, y su resistencia general y larga vida. Puede usar el LSR a temperaturas entre -90°C y 205°C, exponerlo al viento, la lluvia y la luz UV durante largos períodos de tiempo, o sumergirlo en agua, aceite o solventes. La goma de silicona líquida tiene buen alargamiento, alta resistencia al desgarro y a la tracción, excelente flexibilidad y un rango de dureza de 5 a 80 Shore A. Conjunto de compresion, cuando una aplicación de productos de caucho de silicona hace que esté bajo compresión en condiciones de calor, la recuperación de estos materiales de la deformación por compresión se convierte en una consideración crucial. A diferencia de la mayoría de los elastómeros orgánicos, como EPDM y neopreno, el juego de compresión de caucho de silicona es consistente en un amplio rango de temperaturas de -60 ° a + 250 ° C. La selección de un agente de curado adecuado y el postcurado se recomienda especialmente cuando se usa material de silicona para hacer productos moldeados que requieren un conjunto de baja compresión

Caucho de silicona líquida propiedades Termicas

Los productos de silicona líquida tienen un amplio rango de temperaturas. No se alargarán a altas temperaturas. Permanecen flexibles a temperaturas tan bajas como -40°C. La alta estabilidad térmica hace que las piezas LSR sean adecuadas para aplicaciones de trabajo pesado. En comparación con otros elastómeros, la silicona moldeada puede soportar una amplia gama de extremos de alta / baja temperatura, de uso continuo puede permanecer estable a temperaturas que varían de –60°C a + 180°C.

Caucho de silicona líquida propiedades Eléctricas

LSR ofrece una alta resistencia a la descarga de corona, por lo que es una buena opción para su uso como aislante en aplicaciones de alto voltaje. Sin embargo, es posible agregar otros componentes LSR, de modo que se puedan usar para hacer puntos de contacto y otras partes eléctricas. En comparación con los materiales aislantes convencionales, la silicona puede realizar temperaturas más altas y más bajas. Como se puede adivinar, las siliconas estándar, más o menos cargadas con cargas minerales, son excelentes aislantes tanto en corriente continua como en corriente alterna y en todo el rango de temperaturas de uso: con una resistividad específica entre 10e12 -10e14 ohm•m.

Caucho de silicona líquida propiedades Químicas

Las piezas de goma de silicona líquida son químicamente inertes, hipoalergénicas y resistentes al crecimiento de bacterias. También cuentan con alta biocompatibilidad, lo que los hace adecuados para aplicaciones de atención médica. Sin embargo, pueden degradarse cuando se exponen a ciertos compuestos orgánicos o a entornos altamente ácidos o básicos. El caucho de silicona líquido resiste el agua, la oxidación y las soluciones químicas, como los ácidos y los álcalis.

Caucho de silicona líquida propiedades Optica

LSR posee una transparencia natural, este atributo hace posible producir productos moldeados, coloridos y personalizados.

Silicona procesabilidad

Las capacidades avanzadas de moldeo por inyección de silicona líquida permiten que las piezas de caucho de silicona para las necesidades de su empresa en una variedad infinita de formas, colores y configuraciones. Las herramientas no requieren un acabado pulido, no son necesarias para ayudar a eliminar el componente acabado del molde. Una vez que se completa la fase de solidificación, la parte moldeada del molde no se preocupa por la distorsión o el daño. La silicona líquida no curada se inicia en dos recipientes, Compuesto A y Compuesto B, que se conectan al sistema de bombeo. El barril A contiene el material de formación de la base, y el barril B contiene un catalizador. Una unidad de dosificación es una proporción de uno a uno, así como cualquier aditivo de pigmentación. Una vez finalizada la configuración, el mecanismo de inyección empuja el material hacia el molde y las cavidades. El proceso de post-moldeo puede incluir desempañado, post-curado.

Proceso de curación

Mejora las propiedades generales del producto final y proporciona resistencia al calor, debido a la hecho de que estos polímeros de red no se funden al calentar. Dos tipos de reacciones conducen a caucho de silicona reticulado basado en el catalizador utilizado para la reacción de curado: peróxido y platino (Los peróxidos más utilizados son DBPH ("2,5-dimetil-2,5-di (t-butilperoxi) hexano ") y DCP (peróxido de dicumilo) en moldeo por compresión o inyección, mientras que en el campo de las extrusiones 2,4-DCBP (se prefiere el peróxido de bis (2, 4-diclorobenzoilo)). Los cauchos de silicona se pueden clasificar según el polímero empleado y el proceso de curado como cauchos de curado a baja temperatura (RTV - Vulcanización a temperatura ambiente) y cauchos de curado a alta temperatura (HTV - Vulcanización a alta temperatura) son líquido y los cauchos de alta curación (HCR) son gomas sólidas. La reticulación del primer tipo se realiza por medios radicales, iniciados y promovidos por la ruptura homolítica de peróxidos orgánicos que luego atacan los grupos orgánicos (principalmente los de vinilo) presentes en el polímero, estableciendo nuevos enlaces C-C.

Aplicaciones del caucho

de silicona líquida

Las características del caucho de silicona líquida y las propiedades químicas lo convierten en un material ideal para aplicaciones que abarcan varios sectores verticales diferentes de la industria. La aplicación más común para el caucho de silicona es la producción de piezas LSR. Su resistencia al aceite y al calor ofrece una durabilidad a largo plazo en los componentes automotrices. Su resistencia al vapor y su conjunto de baja compresión los convierten en una excelente opción para aparatos de gas y hardware en aparatos de consumo como microondas. Su conductividad y resistencia a la fatiga los hacen ideales para interfaces electrónicas en teclados o paneles táctiles.