Quins són els motius de l'excellent resistència a les altes i baixes temperatures del caucho de silicona?

Raons de la excel·lent resistència a altes i baixes temperatures del caucho de silicona

El caucho de silicona (Silicone Rubber) és un material polimèric compost principalment per enllaços siloxà (Si-O-Si). Presenta una resistència excepcional a les altes i baixes temperatures, mantenint la flexibilitat a temperatures extremadament baixes i suportant exposicions prolongades a altes temperatures sense un envejeciment o degradació significativa del rendiment. A continuació es presenten les raons principals de la excel·lent resistència a altes i baixes temperatures del caucho de silicona:

1. Estructura molecular única

• Estabilitat dels enllaços siloxà (Si-O): La cadena principal del caucho de silicona està formada per àtoms d'oxigen (O) i silici (Si) alternats, formant enllaços siloxà (Si-O-Si). Aquests enllaços tenen una energia d'enllaç molt alta (aproximadament 450 kJ/mol), molt més alta que els enllaços carboni-carboni (C-C) (aproximadament 348 kJ/mol). Això fa que els enllaços siloxà siguin molt resistent a romandre-se a altes temperatures, contribuint a l'estabilitat tèrmica excepcional del caucho de silicona.

• Angle d'enllaç gran: L'angle d'enllaç en els enllaços siloxà és relativament gran (uns 140°), el que proporciona a la cadena molecular una alta flexibilitat. Aquest angle d'enllaç gran evita que les cadenes moleculars s'hi congeli a baixes temperatures, permetent al caucho de silicona mantenir la seva flexibilitat i elasticitat fins i tot en fred extrema.

• Baixa temperatura de transició vítrea (Tg): La temperatura de transició vítrea (Tg) del caucho de silicona és típicament al voltant de -120°C, molt més baixa que la de la majoria dels cauchos orgànics (com el caucho nitrílic o el neopren). Això significa que el caucho de silicona roman blanquing i elàstic a temperatures molt baixes, evitant la fragilitat.

2. Forces de van der Waals febles

• Interaccions intermoleculars febles: Les forces de van der Waals entre les molècules de caucho de silicona són relativament febles, permetent que les cadenes moleculars es moguin lliurement. Fins i tot a baixes temperatures, les cadenes moleculars no s'hi congelen degut a fortes interaccions intermoleculars, mantenint així una bona flexibilitat.

• Densitat energètica cohesiva baixa: Degut a les forces intermoleculars febles, el caucho de silicona té una densitat energètica cohesiva baixa, el que l'impedeix d'agrupar-se o fondre a altes temperatures, preservant les seves propietats mecàniques.

3. Excel·lent resistència a l'oxidació

• Alta estabilitat química: Els enllaços siloxà en el caucho de silicona són molt resistent a l'oxidació per part de l'oxigen i l'ozone, fent-los menys propensos a la degradació química. En canvi, els enllaços carboni-carboni són més propensos a l'oxidació a altes temperatures, provocant l'envejeciment del material i la disminució del rendiment. La superior resistència a l'oxidació del caucho de silicona li permet suportar usos prolongats en entorns de temperatures altes sense una degradació significativa.

• Resistència a la radiació UV i a l'ozone: El caucho de silicona també presenta una excel·lent resistència a la llum ultraviolada (UV) i a l'ozone, prevenint la degradació o la creixement quan està expós a condicions exteriors durant períodes llargs.

4. Baix coeficient d'expansió tèrmica

Poca expansió tèrmica: El caucho de silicona té un coeficient d'expansió tèrmica baix, aproximadament la meitat o un terç dels cauchos orgànics convencionals. Això vol dir que el caucho de silicona experimenta canvis dimensionals mínims quan està expós a variacions de temperatura, reduint l'estressament i la deformació causats per l'expansió i contractió tèrmica. Això reforça més la seva estabilitat i fiabilitat en entorns de temperatures extremes.

5. Resistència a la corrosió química

Ampla estabilitat química: El caucho de silicona és altament resistent a una ampla gamma de substàncies químiques, incloent àcids, bases i solvents, especialment a altes temperatures. Això el fa adequat per a aplicacions industrials on ha de suportar entorns químics severos mentre manté les seves propietats físiques i mecàniques.

6. Excel·lents propietats d'aislament elèctric

Força dielèctrica alta: El caucho de silicona posseeix excel·lents propietats d'aislament elèctric, mantenint una força dielèctrica estable fins i tot a altes i baixes temperatures. Això el fa ampliament utilitzat en les indústries de l'energia i l'electrònica, especialment en aplicacions que requereixen resistència a temperatures i aislament elèctric.

Àrees d'aplicació

Gràcies a aquestes característiques excepcionals, el caucho de silicona es fa servir ampliament en els següents camps:

• Aeroespacial: Per a la fabricació de joints, juntes i cobertes de cables, que han de funcionar de manera fiable en entorns de temperatures extremes.

• Indústria automotriu: Per a joints, mangueres i protecció de cinta de cables en compartiments de motor, on pot suportar les altes i baixes temperatures generades pel motor.

• Electrònica: Per a materials aïllants, joints i pads tèrmics, que han de mantenir l'aislament elèctric i el rendiment mecànic a diverses temperatures.

• Indústria de la construcció: Per a juntas i materials impermeables, que es poden utilitzar a l'exterior durant períodes llargs, resistint els canvis climàtics.

Resum

La excel·lent resistència a altes i baixes temperatures del caucho de silicona es deu principalment a la seva estructura molecular única, forces intermoleculars febles, superior resistència a l'oxidació i baix coeficient d'expansió tèrmica. Aquestes propietats permeten al caucho de silicona mantenir un rendiment mecànic excel·lent, flexibilitat i elasticitat en un ampli rang de temperatures, fent-lo adequat per a diversos entorns operatius exigents.