Wat zijn de redenen voor de uitstekende temperatuurbestendigheid van siliconen rubber bij hoge en lage temperaturen?

Redenen voor de uitstekende temperatuurbestendigheid van siliconenrubber

Siliconenrubber (Silicone Rubber) is een polymeermateriaal dat voornamelijk bestaat uit siloxaan (Si-O-Si) bindingen. Het toont uitstekende weerstand tegen zowel hoge als lage temperaturen, behoudt flexibiliteit bij extreem lage temperaturen en kan langdurige blootstelling aan hoge temperaturen verdragen zonder significant verouderen of prestatieverlies. Hieronder staan de belangrijkste redenen voor de uitstekende temperatuurbestendigheid van siliconenrubber:

1. Unieke moleculaire structuur

• Stabiliteit van siloxaanbindingen (Si-O): De ruggengraat van siliconenrubber bestaat uit afwisselende silicium (Si) en zuurstof (O) atomen, die siloxaan (Si-O-Si) bindingen vormen. Deze bindingen hebben een zeer hoge bindenergie (ongeveer 450 kJ/mol), veel hoger dan koolstof-koolstof (C-C) bindingen (ongeveer 348 kJ/mol). Dit maakt de siloxaanbindingen zeer bestand tegen breken bij hoge temperaturen, wat bijdraagt aan de uitzonderlijke thermische stabiliteit van siliconenrubber.

• Grote bindhoek: De bindhoek in siloxaanbindingen is relatief groot (ongeveer 140°), wat de moleculaire keten hoge flexibiliteit geeft. Deze grote bindhoek voorkomt dat de moleculaire ketens bevriezen bij lage temperaturen, waardoor siliconenrubber zijn flexibiliteit en elasticiteit behoudt, zelfs in extreme kou.

• Lage glastransitiestemp (Tg): De glastransitiestemp (Tg) van siliconenrubber ligt meestal rond -120°C, veel lager dan die van de meeste organische rubberen (zoals nitrilrubber of neopreen). Dit betekent dat siliconenrubber zacht en elastisch blijft bij zeer lage temperaturen, waardoor het brosheid vermijdt.

2. Zwakke Van der Waalskrachten

• Zwakke intermoleculaire interacties: De Van der Waalskrachten tussen de siliconenrubbermoleculen zijn relatief zwak, waardoor de moleculaire ketens vrij kunnen bewegen. Zelfs bij lage temperaturen bevriezen de moleculaire ketens niet door sterke intermoleculaire interacties, waardoor er goede flexibiliteit wordt behouden.

• Lage cohesieve energiedichtheid: Door de zwakke intermoleculaire krachten heeft siliconenrubber een lage cohesieve energiedichtheid, waardoor het niet aan elkaar plakt of smelt bij hoge temperaturen, waardoor de mechanische eigenschappen worden behouden.

3. Uitstekende oxidatiebestendigheid

• Hoge chemische stabiliteit: De siloxaanbindingen in siliconenrubber zijn zeer bestand tegen oxidatie door zuurstof en ozon, waardoor ze minder gevoelig zijn voor chemische degradatie. In tegenstelling hiermee zijn koolstof-koolstofbindingen meer vatbaar voor oxidatie bij hoge temperaturen, wat leidt tot materialveroudering en prestatieverlies. De superieure oxidatiebestendigheid van siliconenrubber stelt het in staat om langdurig te worden gebruikt in omgevingen met hoge temperaturen zonder significant degradatie.

• Bestendigheid tegen UV en ozon: Siliconenrubber vertoont ook uitstekende bestendigheid tegen ultraviolette (UV) straling en ozon, waardoor het geen degradatie of barstvorming ondervindt wanneer het lange tijd blootgesteld is aan buitenomstandigheden.

4. Lage thermische uitzettingscoëfficiënt

Kleine thermische uitzetting: Siliconenrubber heeft een lage thermische uitzettingscoëfficiënt, ongeveer half tot een derde van die van conventionele organische rubberen. Dit betekent dat siliconenrubber minimale dimensieveranderingen ondergaat bij blootstelling aan temperatuurvariaties, waardoor spanningen en vervormingen veroorzaakt door thermische uitzetting en samentrekking worden verminderd. Dit versterkt nogmaals de stabiliteit en betrouwbaarheid in extreme temperatuomgevingen.

5. Bestendigheid tegen chemische corrosie

Brede chemische stabiliteit: Siliconenrubber is zeer bestand tegen een breed scala aan chemicaliën, inclusief zuren, basen en oplosmiddelen, vooral bij hoge temperaturen. Dit maakt het geschikt voor industriële toepassingen waarin het in staat moet zijn om extreme chemische omgevingen te doorstaan terwijl de fysieke en mechanische eigenschappen behouden blijven.

6. Uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen

Hoge diëlektrische sterkte: Siliconenrubber heeft uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen en behoudt een stabiele diëlektrische sterkte, zelfs bij hoge en lage temperaturen. Dit maakt het wijdverspreid gebruikt in de energie- en elektronica-industrie, vooral in toepassingen die zowel temperatuurbestendigheid als elektrische isolatie vereisen.

Toepassingsgebieden

Vanwege deze uitstekende eigenschappen wordt siliconenrubber wijdverspreid gebruikt in de volgende sectoren:

• Ruimtevaart: Voor de productie van dichtingen, o-rings en kabelmantels, die betrouwbaar moeten functioneren in omgevingen met extreme temperaturen.

• Automobielindustrie: Voor dichtingen, slangen en bedradingbescherming in motorcompartimenten, waar het de hoge en lage temperaturen die door de motor worden gegenereerd, kan doorstaan.

• Elektronica: Voor isolatiematerialen, dichtingen en thermische paden, die elektrische isolatie en mechanische prestaties moeten behouden over verschillende temperaturen.

• Bouwsector: Voor dichtstoffen en waterdichte materialen, die buiten kunnen worden gebruikt voor langere periodes en klimaatsveranderingen kunnen weerstaan.

Samenvatting

De uitstekende temperatuurbestendigheid van siliconenrubber is voornamelijk te danken aan zijn unieke moleculaire structuur, zwakke intermoleculaire krachten, superieure oxidatiebestendigheid en lage thermische uitzettingscoëfficiënt. Deze eigenschappen stellen siliconenrubber in staat om uitstekende mechanische prestaties, flexibiliteit en elasticiteit te behouden over een breed temperatuurspectrum, waardoor het geschikt is voor verschillende eisende werkomgevingen.