Comment le silicone est-il produit ? Tout le processus, du sable aux matériaux haute performance.

Les matériaux en caoutchouc de silicone sont aujourd'hui largement utilisés dans les produits de puériculture, les dispositifs médicaux, les ustensiles de cuisine, les pièces automobiles et les produits électroniques haut de gamme. Vous vous demandez comment le caoutchouc de silicone peut être transformé, à partir de sable ordinaire, en matériaux de haute qualité ? Pourtant, de nombreuses idées fausses circulent, comme « le silicone est du plastique » ou « le silicone est un dérivé du pétrole ».

Pour les marques et les acheteurs, la compréhension du processus de production du silicone permet : d’éviter les risques liés à des matériaux de qualité inférieure et aux litiges, de sélectionner scientifiquement les procédés de production adaptés à la forme du produit et à son positionnement sur le marché, d’améliorer la communication et l’expertise marketing, et de renforcer les certifications, la réputation et la conformité. S’appuyant sur les procédés de fabrication et les informations techniques disponibles à l’échelle mondiale, cet article détaille les étapes clés, de la préparation des matières premières aux réactions chimiques et aux méthodes de moulage, et offre aux ingénieurs, aux chefs de produit et aux marques un guide précieux pour la sélection des matériaux et des procédés.

L'équipe de ZSR travaille avec les propriétaires de marques de différentes industries, les responsables du développement de produits, les chefs de produits et les concepteurs de produits ensemble et leur propose Solution OEM ODM De la conception au prototypage, en passant par la fabrication à façon de produits en silicone moulés, l'impression et le conditionnement, nous garantissons le succès de vos projets. Nous maîtrisons la production d'outillages pour le silicone, de produits en silicone HTV, de produits en silicone LSR moulés et de produits en silicone multicolores moulés. Nous proposons également des outillages sur mesure. moulage en silicone sur mesure, Moulage par compression de silicone sur mesure, Moulures LSR sur mesure, Injection goutte à goutte de silicone personnalisée (co-injection), Moulage sur mesure de revêtement et de durcissement de tissu en silicone.

Le silicone n'est pas un plastique dérivé du pétrole, mais du sable de silice naturel (SiO₂) comme matière première, qui est synthétisé chimiquement en polysiloxane de haute pureté.

Pour commencer, voyons les tendances en matière de matériaux en caoutchouc de silicone.

Tendances des matériaux en caoutchouc silicone

L'industrie du caoutchouc de silicone a connu des résultats remarquables. Grâce à une croissance exponentielle de la consommation, elle est passée d'un caoutchouc spécial haute performance à un caoutchouc synthétique de masse, devenant ainsi l'une des principales variétés de caoutchouc.

Il est rapporté que, du point de vue de la consommation de caoutchouc, le caoutchouc naturel représente 41.8 %, le caoutchouc styrène-butadiène et le caoutchouc butadiène 28.4 %, et le caoutchouc silicone, généralement utilisé uniquement dans quelques domaines non liés aux pneumatiques, tels que les mastics de construction et les boutons conducteurs, ne représentant que 6.4 % de la consommation totale. Par conséquent, à mesure que le caoutchouc silicone remplace d'autres types de caoutchouc dans certains segments non liés aux pneumatiques, sa consommation augmentera certainement de façon exponentielle et le marché s'ouvrira davantage. À cet égard, les acteurs du secteur partagent également ce point de vue.

On estime qu'en 2015, le caoutchouc de silicone représentera 10 % à 15 % de la consommation totale de caoutchouc en Chine, soit une consommation de 1 à 1.5 million de tonnes. D'ici 2020, sa part dans la consommation totale de caoutchouc devrait atteindre 20 % à 33 %, soit une consommation de 3 à 5 millions de tonnes. En d'autres termes, le potentiel de développement et les perspectives à long terme de l'industrie du caoutchouc de silicone sont très prometteurs, et son développement rapide aura inévitablement un impact profond sur les industries en amont et en aval.

En réalité, l'interaction entre les industries en amont et en aval de la filière du caoutchouc silicone commence à se manifester progressivement. Certains experts soulignent que le principal atout de ce développement réside dans sa capacité à accroître considérablement l'autosuffisance nationale en caoutchouc. Selon les statistiques, si la part du caoutchouc silicone dans la consommation totale de caoutchouc de la Chine passe de 6.5 % à 33 % d'ici 2020, le taux d'autosuffisance global du pays en caoutchouc pourrait passer d'environ 50 % à plus de 80 %, contribuant ainsi à atténuer les tensions sur l'approvisionnement et à réduire les coûts de production de l'industrie de transformation du caoutchouc.

En 2021, la capacité de production totale de mon pays en caoutchouc de silicone vulcanisé à haute température s'élevait à 1.292 million de tonnes par an, soit une augmentation de 25.60 % par rapport à l'année précédente ; la production atteignait environ 850 800 tonnes, soit une hausse de 27.80 %. En 2023, la capacité de production et la production de mon pays en caoutchouc de silicone vulcanisé à haute température devraient s'établir respectivement à 1.81 million de tonnes et 1.01 million de tonnes.

En 2021, la capacité de production de caoutchouc de silicone liquide de mon pays s'élevait à 143 000 tonnes par an, soit une augmentation de 26.20 % par rapport à l'année précédente, et la production atteignait 93 000 tonnes, soit une hausse de 27.60 %. D'ici 2023, la capacité de production et la production de caoutchouc de silicone liquide de mon pays devraient atteindre respectivement 250 000 tonnes et 130 000 tonnes. Grâce à la modernisation du secteur manufacturier chinois et au développement des industries émergentes, la production de caoutchouc de silicone liquide devrait poursuivre sa croissance.

Il apparaît clairement que le développement de l'industrie du caoutchouc silicone ne se limite pas au développement d'une seule industrie, mais implique le développement commun de plusieurs industries, ce qui revêt une importance considérable pour l'amélioration de la rentabilité de l'industrie de transformation du caoutchouc et du niveau de qualité des produits en caoutchouc.

Qu'est-ce que le silicone ?

Le caoutchouc de silicone est un caoutchouc dont la chaîne principale est composée d'atomes de silicium et d'oxygène alternés, l'atome de silicium étant généralement lié à deux groupements organiques. Le caoutchouc de silicone ordinaire est principalement composé de chaînes de siloxane contenant du méthyle et une faible quantité de vinyle. L'introduction de groupements phényle améliore la résistance du caoutchouc de silicone aux hautes et basses températures, tandis que l'introduction de groupements trifluoropropyle et cyano améliore sa résistance à la chaleur et aux huiles. Le caoutchouc de silicone présente une bonne résistance aux basses températures et reste généralement utilisable jusqu'à -55 °C. Après l'introduction de groupements phényle, cette résistance peut atteindre -73 °C. La résistance à la chaleur du caoutchouc de silicone est également remarquable. Il peut être utilisé durablement à 180 °C et supporter plusieurs semaines, voire plus, une température légèrement supérieure à 200 °C tout en conservant son élasticité. Il résiste instantanément à des températures supérieures à 300 °C. Le caoutchouc de silicone possède une bonne perméabilité à l'air et sa perméabilité à l'oxygène est la plus élevée parmi les polymères synthétiques. De plus, le caoutchouc de silicone possède également les caractéristiques exceptionnelles d'inertie physiologique et ne provoque pas de coagulation, ce qui explique son utilisation répandue dans le domaine médical.

Le caoutchouc de silicone est divisé en deux types vulcanisés à chaud (silicone vulcanisé à haute température HTV), notamment le silicone solide (HTV/Solide) et le silicone liquide (LSR).

Le type de vulcanisation à température ambiante (RTV), dont le type de vulcanisation à température ambiante est divisé en type de réaction de condensation et type de réaction d'addition.

Le caoutchouc silicone haute température est principalement utilisé pour fabriquer divers produits en caoutchouc silicone.

tandis que le caoutchouc de silicone à température ambiante est principalement utilisé comme adhésif, matériau d'enrobage ou moule.

Le type de vulcanisation à chaud est le plus utilisé, et le type de vulcanisation à chaud est divisé en caoutchouc de silicone méthylique (MQ), caoutchouc de silicone méthylvinylique (VMQ, le plus utilisé et la marque de produit la plus courante), caoutchouc de silicone méthylvinylique phénylique PVMQ (résistance aux basses températures, résistance aux radiations), et d'autres comprennent le caoutchouc de silicone nitrile, le caoutchouc fluorosilicone, etc.

Les fabricants de caoutchouc de silicone proposent généralement des dizaines, voire des centaines, de variétés et de marques, la plupart étant numérotées selon les caractéristiques et les usages du produit. Certaines sont classées selon les méthodes de vulcanisation et les structures chimiques. Selon la température de vulcanisation, on distingue le caoutchouc de silicone vulcanisé à haute température et celui vulcanisé à température ambiante. En termes de conditionnement, on distingue le caoutchouc de silicone vulcanisé à température ambiante monocomposant et celui vulcanisé à température ambiante bicomposant. Selon le degré de polymérisation, on distingue également le caoutchouc de silicone mixte et le caoutchouc de silicone liquide.

Au sein du groupe ZSR, notre service principal est le moulage de silicone avec du caoutchouc de silicone vulcanisé à haute température.

L'atelier de moules et d'outillage de précision en silicone de ZSR dispose de 6 machines d'électroérosion (EDM), 10 machines CNC, 48 lignes de moulage par compression de silicone, 12 lignes de surmoulage de silicone liquide (LSR, surmoulage de silicone liquide, LSR multi-injection [LSR/thermoplastique/métal]) et 13 lignes de moulage par goutte à goutte de silicone. Ces capacités nous permettent de fabriquer tout type de produit en silicone répondant aux besoins spécifiques de votre entreprise, avec une infinité de possibilités en termes de design, fonction, matériau, structure, forme, dimensions, couleur, logo, motif, emballage, étiquetage, etc. Nous assurons la fabrication de produits en silicone sur mesure pour répondre aux besoins variés d'une clientèle internationale, de l'esquisse à la livraison finale, garantissant ainsi des produits de qualité pour différentes applications industrielles, grand public, commerciales et médicales.

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Caoutchouc de silicone vulcanisé à haute température

Le caoutchouc de silicone vulcanisé à haute température désigne le procédé de transformation du polysiloxane en élastomère par vulcanisation à haute température (110-170 °C). Il utilise principalement du polyméthylvinylsiloxane (PMS) de haut poids moléculaire comme matière première, mélangé à des charges de renforcement, des agents de vulcanisation, etc., puis vulcanisé en élastomères sous l'effet de la chaleur et de la pression. Le renforcement du caoutchouc de silicone est principalement assuré par différents types de noir de carbone blanc, ce qui permet d'accroître considérablement sa résistance. Parfois, afin de réduire les coûts, d'améliorer les propriétés des matériaux en caoutchouc et de conférer au caoutchouc vulcanisé des propriétés spécifiques, divers additifs sont également ajoutés. Les agents de vulcanisation sont des peroxydes organiques ou des catalyseurs de réaction d'addition.

Types de caoutchouc brut et préparation

Les principaux types de caoutchouc brut comprennent le caoutchouc de silicone méthylique, le caoutchouc de silicone méthylvinylique, le caoutchouc de silicone méthylphénylvinylique et le caoutchouc de silicone fluoro, comme illustré sur la figure. Des groupes phénylène peuvent également être introduits dans la chaîne principale. Le caoutchouc de silicone méthylvinylique est le plus abondant. Grâce à l'introduction du groupe actif vinyle pour la réticulation, l'efficacité de la réticulation du caoutchouc de silicone brut réticulé avec du peroxyde est considérablement améliorée. Presque tous les caoutchoucs de silicone commerciaux contiennent une certaine quantité de vinyle.

Dans l'industrie, le caoutchouc de silicone est principalement produit par polymérisation catalysée par une base et par un acide. Le KOH et les catalyseurs temporaires [(CH3)4NOH, (n-C4H9)4POH] sont les plus couramment utilisés.

Traitement et moulage

Le procédé de transformation et de moulage est illustré sur la figure. La vulcanisation primaire vise à réaliser la réticulation des chaînes polymères ; la vulcanisation secondaire vise à effectuer une réticulation supplémentaire, à éliminer les produits de décomposition des agents de vulcanisation et autres composés volatils afin de stabiliser les différentes propriétés du caoutchouc vulcanisé. Les équipements couramment utilisés comprennent des mélangeurs à caoutchouc ouverts, des malaxeurs et des mélangeurs sous vide.

Principales propriétés du caoutchouc de silicone vulcanisé à haute température

(1) Performances à haute température. La caractéristique la plus remarquable du caoutchouc de silicone est sa stabilité à haute température. Bien que sa résistance à température ambiante ne représente que la moitié de celle du caoutchouc naturel ou de certains caoutchoucs synthétiques, il conserve une certaine flexibilité, une bonne résilience et une dureté superficielle satisfaisante même à des températures supérieures à 200 °C, sans que ses propriétés mécaniques ne soient significativement altérées.

(2) Performances à basse température. La température de transition vitreuse du caoutchouc de silicone se situe généralement entre -70 et -50 °C, et certaines formulations peuvent atteindre -100 °C, ce qui témoigne de ses excellentes performances à basse température. Ceci est particulièrement important pour les industries aéronautique et aérospatiale. (3) Résistance aux intempéries : La liaison Si-O-Si du caoutchouc de silicone est très stable face à l’oxygène, à l’ozone et aux rayons ultraviolets, et lui confère une excellente résistance aux intempéries sans aucun additif.

(4) Propriétés électriques. Le caoutchouc silicone possède d'excellentes propriétés isolantes, et sa résistance à l'effet corona et à l'arc électrique est également très bonne.

(5) Propriétés physiques et mécaniques. Les propriétés physiques et mécaniques du caoutchouc de silicone à température ambiante sont inférieures à celles du caoutchouc à usage général, mais à des températures élevées de 150 °C et à des températures basses de -50 °C, ses propriétés physiques et mécaniques sont supérieures à celles du caoutchouc à usage général.

(6) Résistance aux huiles et aux réactifs chimiques. Le caoutchouc de silicone ordinaire présente une résistance modérée aux huiles et aux solvants.

(7) Perméabilité aux gaz. À température ambiante, la perméabilité du caoutchouc de silicone à l'air, à l'azote, à l'oxygène, au dioxyde de carbone et à d'autres gaz est 30 à 50 fois supérieure à celle du caoutchouc naturel.

(8) Inertie physiologique. Le caoutchouc de silicone est non toxique, sans goût ni odeur, non adhésif aux tissus humains, possède des propriétés anticoagulantes et présente une très faible réactivité avec les tissus corporels. Il est particulièrement adapté comme matériau médical.

Caoutchouc de silicone vulcanisé à température ambiante

La principale différence entre le caoutchouc de silicone vulcanisé à température ambiante et celui vulcanisé à haute température réside dans sa composition : le premier est à base de polysiloxane, de masse moléculaire plus faible. Il peut être vulcanisé en élastomère à température ambiante ou légèrement chauffé sous l’action d’un agent de réticulation et d’un catalyseur. Le caoutchouc de silicone vulcanisé à température ambiante est composé d’un caoutchouc de base, d’un agent de réticulation, d’un catalyseur, d’une charge, etc. Il existe deux types de conditionnement : monocomposant et bicomposant.

Caoutchouc de base

Le caoutchouc de base est de préférence un polydiméthylsiloxane à terminaison hydroxyle ; pour des applications spécifiques, on peut utiliser un polyméthylsiloxane contenant des groupes alcoxy ou d’autres groupes actifs. L’α,ω-dihydroxypolysiloxane est le caoutchouc de base des caoutchoucs silicones monocomposants et bicomposants obtenus par condensation ; il est généralement commercialisé sous l’appellation « caoutchouc 107 ».

Caoutchouc silicone monocomposant vulcanisé à température ambiante

Le caoutchouc de silicone monocomposant vulcanisé à température ambiante est l'un des principaux produits de la famille des caoutchoucs de silicone par condensation. Il est composé d'un caoutchouc de base, d'une charge, d'un agent de réticulation, d'un catalyseur, d'un plastifiant, d'un pigment, etc. Le caoutchouc de base est un α,ω-dihydroxypolysiloxane. La charge assure le renforcement, l'expansion volumique et confère des propriétés spécifiques. Il existe de nombreux types d'agents de réticulation, de catalyseurs et d'autres charges, en fonction des exigences du marché et des performances recherchées.

Caoutchouc silicone vulcanisé à deux composants à température ambiante

À l'exception de l'agent de réticulation, les autres ingrédients du caoutchouc de silicone bicomposant vulcanisé à température ambiante sont identiques à ceux du caoutchouc monocomposant. Le caoutchouc de silicone bicomposant vulcanisé à température ambiante utilise souvent l'orthosilicate d'éthyle ou le polysilicate d'éthyle comme agent de réticulation, ce dernier présentant une vitesse de réticulation élevée. La réaction de vulcanisation est illustrée sur la figure.

Applications du caoutchouc de silicone vulcanisé à température ambiante

(1) Industrie de la construction. Utilisé pour le collage de murs-rideaux en verre et en métal, l'enrobage de toitures, l'étanchéité des portes et fenêtres, ainsi que le collage et l'étanchéité de divers types de piscines et de carrelages.

(2) Industrie électronique. Utilisés comme matériaux d'encapsulation et d'enrobage pour les composants électroniques et électriques, ils sont résistants à l'humidité, aux chocs, aux impacts, aux variations brusques de température et à la corrosion chimique.

(3) Moules. L'excellente simulation et les bonnes propriétés de démoulage du caoutchouc silicone expliquent son utilisation répandue dans l'industrie des moules souples.

(4) Automobiles, navires et aviation. Utilisés comme joints moulés in situ pour l'automobile, joints de fenêtre et protection anti-corona pour les connecteurs électroniques et électriques, etc.

caoutchouc de silicone liquide de type addition

Le caoutchouc de silicone liquide de type addition est principalement composé de polydiméthylsiloxane contenant des groupes vinyle terminaux comme base, de polyméthylsiloxane contenant des segments diméthyle et des segments méthylhydrogène comme agent de réticulation, et d'un complexe de platine comme catalyseur de réticulation. Sous l'action du catalyseur, le caoutchouc subit une réaction d'addition à température ambiante ou à chaud pour obtenir un caoutchouc de silicone à structure réticulée.

Principales variétés de silicone

Il existe de nombreuses façons de classer le caoutchouc silicone.

On le divise généralement en caoutchouc de silicone solide et en caoutchouc de silicone liquide selon sa composition. forme avant durcissement;

Selon le température de vulcanisation, il peut être divisé en caoutchouc de silicone vulcanisé à température ambiante et en caoutchouc de silicone vulcanisé à haute température ;

Selon le différents monomères utilisés, il peut être divisé en caoutchouc de silicone méthylvinylique, caoutchouc de silicone méthylphénylvinylique, fluorosilicone, caoutchouc de silicone nitrile, etc. ;

Selon le performances et utilisations différentesIl peut être divisé en types standard, types résistants aux très basses températures, types résistants aux très hautes températures, types haute résistance, types résistants à l'huile, types médicaux, etc.

Brève introduction aux caoutchoucs de silicone couramment utilisés

caoutchouc de silicone diméthylique

Le caoutchouc de silicone diméthylé est appelé caoutchouc de silicone méthylé :

La préparation de caoutchouc diméthylpolysiloxane linéaire de haut poids moléculaire exige des matières premières de haute pureté. Afin de garantir cette pureté, l'industrie procède généralement à l'hydrolyse et à la condensation du diméthyldichlorosilane (pureté supérieure à 99.5 %) dans un mélange éthanol-eau sous catalyse acide, puis sépare le tétramère siloxane difonctionnel, l'octaméthylcyclotétrasiloxane. Ce tétramère est ensuite utilisé, sous l'action d'un catalyseur, pour former un diméthylpolysiloxane linéaire de haut poids moléculaire.

Le caoutchouc de silicone diméthylé brut est un élastomère incolore et transparent, généralement vulcanisé avec des peroxydes organiques très actifs. Le caoutchouc vulcanisé peut être utilisé dans une plage de températures allant de -60 °C à +250 °C. Le caoutchouc de silicone diméthylé présente une faible aptitude à la vulcanisation et une importante déformation permanente sous compression à haute température. Il ne convient pas à la fabrication de produits épais, car ces derniers sont difficiles à vulcaniser et leur couche interne est sujette au cloquage. Le caoutchouc de silicone méthylvinylique, contenant une faible quantité de vinyle, offrant de meilleures performances que le caoutchouc de silicone diméthylé, ce dernier a progressivement été remplacé. Les autres types de caoutchouc de silicone actuellement produits et utilisés contiennent, en plus des unités structurales de diméthylsiloxane, d'autres unités siloxane difonctionnelles, mais leurs méthodes de préparation restent globalement les mêmes. Leurs méthodes de préparation consistent généralement à hydrolyser et à condenser un certain monomère de silicium difonctionnel dans des conditions propices à la formation d'un corps cyclique, puis à ajouter de l'octaméthylcyclotétrasiloxane dans la proportion requise, et enfin à faire réagir le tout sous l'action d'un catalyseur pour obtenir le produit obtenu.

Caoutchouc de silicone méthylvinylique

Le caoutchouc de silicone méthylvinylique est appelé caoutchouc de silicone vinyle.

Ce type de caoutchouc contient une faible quantité de chaînes latérales vinyle, ce qui facilite sa vulcanisation par rapport au caoutchouc silicone méthylé. De ce fait, il offre une plus grande variété de peroxydes utilisables pour la vulcanisation, permettant ainsi de réduire considérablement la quantité de peroxyde nécessaire. Comparé au caoutchouc silicone diméthylé, l'utilisation d'un caoutchouc silicone à faible teneur en vinyle améliore significativement sa résistance à la déformation rémanente. Cette faible déformation rémanente garantit une meilleure étanchéité à haute température, une caractéristique essentielle pour les joints toriques et les joints d'étanchéité. Le caoutchouc silicone méthylvinylique présente d'excellentes performances de mise en œuvre et est facile à utiliser. Il permet la fabrication de produits épais et les produits semi-finis extrudés et calandrés présentent une surface lisse. C'est un caoutchouc silicone couramment utilisé.

caoutchouc silicone méthylphényl vinylique

Le caoutchouc de silicone méthylphénylvinyle est également appelé caoutchouc de silicone phényle. Ce type de caoutchouc est obtenu par l'introduction de segments de chaîne de diphénylsiloxane ou de segments de chaîne de méthylphénylsiloxane dans la chaîne moléculaire du caoutchouc de silicone vinylique.

Selon la teneur en phényle (rapport phényle/atome de silicium) du caoutchouc de silicone, on distingue les caoutchoucs de silicone à faible, moyenne et forte teneur en phényle. Lorsque le caoutchouc cristallise, approche de sa température de transition vitreuse (ou lorsque ces deux états se chevauchent), il devient rigide. L'introduction d'une quantité appropriée de groupements volumineux, en perturbant la régularité de la chaîne polymère, permet de réduire la température de cristallisation du polymère. Parallèlement, ces groupements modifient l'interaction entre les molécules de polymère, ce qui influe également sur la température de transition vitreuse. Le caoutchouc de silicone à faible teneur en phényle (C₆H₅/Si = 6 à 11 %) présente une excellente résistance aux basses températures, indépendamment du type de monomère phénylé utilisé. Sa température de fragilisation est de -120 °C, ce qui en fait le caoutchouc offrant les meilleures performances à basse température actuellement disponibles. Le caoutchouc de silicone à faible teneur en phényle combine les avantages du caoutchouc de silicone vinylique avec un coût relativement faible, ce qui le rapproche de plus en plus de ce dernier. Lorsque la teneur en phényle augmente fortement, la rigidité de la chaîne moléculaire s'accroît, ce qui diminue la résistance au froid et l'élasticité, tout en améliorant la résistance à l'ablation et aux radiations. Un caoutchouc de silicone à teneur moyenne en phényle (C6H5/Si = 20 à 34 %) présente une bonne résistance à l'ablation, tandis qu'un caoutchouc de silicone à haute teneur en phényle (C6H5/Si = 35 à 50 %) offre une excellente résistance aux radiations.

caoutchouc silicone nitrile

Le caoutchouc fluorosilicone est un type de caoutchouc de silicone dont la chaîne latérale comporte des groupes fluoroalkyles. Les caoutchoucs fluorosilicones les plus couramment utilisés contiennent des groupes méthyle, trifluoropropyle et vinyle.

Le fluorosilicone présente une bonne résistance à la chaleur et une excellente résistance aux huiles et aux solvants. Par exemple, il offre une bonne stabilité à température ambiante et à haute température face aux hydrocarbures aliphatiques, aromatiques et chlorés, ainsi qu'à divers carburants pétroliers, huiles lubrifiantes, huiles hydrauliques et certaines huiles synthétiques, contrairement au caoutchouc de silicone pur. Le caoutchouc fluorosilicone présente de bonnes performances à basse température, ce qui représente une nette amélioration par rapport au caoutchouc fluoré pur. La plage de température pendant laquelle le caoutchouc fluorosilicone contenant du trifluoropropyle conserve son élasticité se situe généralement entre -50 °C et +200 °C. Sa résistance aux hautes et basses températures est inférieure à celle du caoutchouc de silicone vinylique, et il dégage des gaz toxiques lorsqu'il est chauffé à plus de 300 °C. Ses performances d'isolation électrique sont également bien inférieures à celles du caoutchouc de silicone vinylique. L'ajout d'une quantité appropriée d'huile de fluorosilicone hydroxylée à faible viscosité au mélange de caoutchouc fluorosilicone, suivi d'un traitement thermique, puis de l'incorporation d'une petite quantité de caoutchouc de silicone vinylique, permet d'améliorer significativement les performances du procédé. Ceci contribue à résoudre les problèmes d'adhérence du mélange aux rouleaux et de dégradation importante lors du stockage, et permet d'allonger sa durée de vie. L'introduction de segments de chaîne méthylphénylsiloxane dans le caoutchouc fluorosilicone susmentionné améliore sa résistance aux basses températures et ses propriétés de mise en œuvre.

Le caoutchouc silicone nitrile est un type de caoutchouc silicone dont la chaîne latérale comporte un groupe nitrile alkyle (généralement β-nitrile éthyle ou γ-nitrile propyle). L'introduction de ces groupes nitrile polaires améliore la résistance aux huiles et aux solvants du caoutchouc silicone, mais diminue sa résistance à la chaleur, son isolation électrique et sa facilité de mise en œuvre.

Le type et la teneur en alkylnitrile influencent fortement les performances du caoutchouc de silicone nitrile. Par exemple, un caoutchouc de silicone contenant 7.5 % de γ-nitrile propyle présente une résistance au froid similaire à celle d'un caoutchouc de silicone à faible teneur en phényle, et une meilleure résistance à l'huile. Lorsque la teneur en γ-nitrile propyle atteint 33 à 50 % (en grammes par molécule), la résistance au froid diminue sensiblement, la résistance à l'huile s'améliore et la résistance à la chaleur atteint 200 °C. L'utilisation de β-nitrile éthyle à la place du γ-nitrile propyle permet d'améliorer encore la résistance à la chaleur du caoutchouc de silicone nitrile.

caoutchouc de silicone phénylène et éther phénylène

Le caoutchouc silicone phénylène est un type de caoutchouc silicone dans lequel des groupes phénylène sont introduits dans la chaîne principale du polysiloxane.

L'introduction de groupes phénylène améliore considérablement la résistance aux radiations du caoutchouc de silicone. Parallèlement, la présence de cycles aromatiques accroît la rigidité de la chaîne moléculaire, réduit sa flexibilité, augmente sa température de transition vitreuse, diminue sa résistance au froid et augmente sa résistance à la traction. Le caoutchouc de silicone phénylène présente une excellente résistance aux hautes températures et aux radiations, pouvant atteindre 250 à 300 °C. Il possède également de bonnes propriétés diélectriques et est imperméable à l'humidité, aux moisissures et à la vapeur d'eau. La composition optimale du caoutchouc de silicone phénylène est la suivante : 60 % de phénylène, 30 % de phényle et 10 % de méthyle (0.6 % de vinyle). Dans ces conditions, le caoutchouc vulcanisé présente d'excellentes propriétés globales.

Le caoutchouc de silicone phénylène présente l'inconvénient d'une faible tenue à basse température, sa température de fragilisation étant de -25 °C, ce qui limite ses applications. Le caoutchouc de silicone éther phénylène, quant à lui, offre une tenue à basse température nettement supérieure, sa température de fragilisation se situant entre -64 et -70 °C.

Le caoutchouc de silicone à base d'éther phénylène est un polysiloxane dans lequel des groupes éther phénylène et phénylène sont introduits dans la chaîne principale de la molécule.

Le caoutchouc de silicone phénylène possède de bonnes propriétés mécaniques. Sa résistance à la traction peut atteindre 150 à 180 kg/cm² (soit 14.7 à 17.7 MPa), ce qui est nettement supérieur à celle du caoutchouc de silicone vinylique. Il présente également une excellente résistance aux radiations, supérieure à celle du caoutchouc de silicone phénylène. Il supporte un vieillissement prolongé à l'air chaud à 250 °C et conserve une résistance élevée même après vieillissement. Bien que ses performances à basse température soient inférieures à celles du caoutchouc de silicone vinylique, elles restent bien meilleures. Ses propriétés diélectriques sont proches de celles du caoutchouc de silicone vinylique, mais le caoutchouc de silicone phénylène présente une faible résistance aux huiles et n'est pas résistant aux huiles non polaires d'origine pétrolière ni aux huiles synthétiques polaires (telles que les lubrifiants synthétiques diester 4109 et les huiles hydrauliques à base d'ester de phosphate). En résumé, le caoutchouc de silicone phénylène possède une résistance mécanique et une résistance aux radiations supérieures à celles du caoutchouc de silicone vinylique, ainsi qu'une résistance aux hautes températures et des propriétés diélectriques similaires. En revanche, ses performances à basse température, sa résistance aux huiles et son élasticité sont faibles. Le caoutchouc de silicone phénylène se prête bien à la mise en œuvre et peut être utilisé pour la fabrication de produits moulés et extrudés répondant à des exigences spécifiques.

Espace Médical

Parmi les nombreux caoutchoucs synthétiques, le caoutchouc de silicone est le meilleur. Inodore et non toxique, il résiste aux températures extrêmes, de -90 °C à 300 °C, conservant ainsi sa résistance et son élasticité initiales. Le caoutchouc de silicone possède également d'excellentes propriétés d'isolation électrique, de résistance à l'oxygène et au vieillissement, à la lumière et aux moisissures, ainsi qu'une grande stabilité chimique. Grâce à ces atouts, il joue un rôle important en médecine moderne. La collaboration entre hôpitaux, instituts de recherche et fabricants a permis la production expérimentale de divers dispositifs médicaux en caoutchouc de silicone.

Bouchons d'oreilles antibruit en caoutchouc silicone : Confortable à porter, il bloque efficacement le bruit et protège le tympan.

Dispositif de succion de la tête fœtale en caoutchouc de silicone : Facile à utiliser, sûre d'utilisation, elle peut être déformée en fonction de la taille de la tête du fœtus ; le cuir chevelu du fœtus ne sera pas aspiré pendant l'aspiration, ce qui permet d'éviter les hématomes du cuir chevelu et les lésions intracrâniennes, ainsi que d'autres inconvénients, et peut réduire considérablement la douleur liée à la dystocie lors de l'accouchement.

vaisseaux sanguins artificiels en caoutchouc de silicone : Ces cellules possèdent des fonctions physiologiques spécifiques, peuvent être en contact étroit avec le corps humain et ne sont pas rejetées par celui-ci. Après un certain temps, elles s'intègrent complètement aux tissus humains et présentent une excellente stabilité.

Patch auriculaire en caoutchouc de silicone : La feuille est fine et souple, d'une grande douceur et d'une bonne résistance. C'est un matériau idéal pour la réparation du tympan ; son utilisation est simple et donne de bons résultats.

De plus, il existe des trachées artificielles en caoutchouc de silicone, des poumons artificiels, des os artificiels, des tubes duodénaux en caoutchouc de silicone, etc., qui présentent tous des effets très satisfaisants.

Quel est le processus de fabrication du silicone ?

Le processus de production du caoutchouc de silicone se divise en trois étapes : préparation des matières premières, synthèse de polymérisation et transformation et moulage, notamment des procédés de base tels que le raffinage du sable de quartz, la polymérisation du siloxane et la vulcanisation à haute température/température ambiante.

Préparation des matières premières et synthèse des monomères

La matière première de base du caoutchouc de silicone provient du sable de quartz (SiO₂), qui est réduit par voie carbonique et thermique pour générer du silicium métallique, puis mis à réagir avec du chlorométhane pour synthétiser le monomère méthylchlorosilane. La réaction d'hydrolyse et de polycondensation transforme le monomère en polysiloxane pour former la structure moléculaire principale du caoutchouc de silicone.

Procédé de synthèse par polymérisation

La synthèse du caoutchouc de silicone se divise en deux types principaux :

• Caoutchouc silicone vulcanisé à haute température (HTV).
• Le méthylcyclosiloxane (D₃, D₄) est utilisé pour la polymérisation par ouverture de cycle sous des catalyseurs alcalins (tels que KOH).

Conditions de réaction : Déshydratation sous vide à 150-200 °C, d'une durée de 6 à 12 heures, pour former du caoutchouc brut d'un poids moléculaire de 400 000 à 800 000.

Les procédés clés comprennent la neutralisation du catalyseur et l'élimination des oligomères (résidus < 1 %).

Caoutchouc silicone vulcanisé à température ambiante (RTV).

Type de condensation (RTV-1) : Durcissement par l'humidité de l'huile de silicone à terminaison hydroxyle et de l'agent de réticulation (tel que le méthyltriacétoxysilane).

Type d'addition (RTV-2) : L'huile de silicone vinylique et l'huile de silicone contenant de l'hydrogène sont réticulées par un catalyseur au platine.

Qui se soucie du processus de production du silicone et pourquoi ?

Le processus de production des matières premières de silicone influe sur leur pureté, leur stabilité et leur innocuité, déterminant ainsi la qualité des produits finis. Par conséquent, dans une optique de contrôle qualité, il est essentiel pour les ingénieurs R&D des usines de moulage de silicone de maîtriser ce processus.

Le coût des matières premières en silicone (entrées, sorties et prix unitaire) dépend du procédé de fabrication. En tant que responsable des achats/qualité et chef de produit de l'usine, la connaissance des matières premières en silicone nous permettra de choisir la méthode de transformation la plus adaptée et d'optimiser la structure des coûts des produits en silicone.

En tant que fabricant de produits en silicone, les propriétaires de marques, les vendeurs en ligne internationaux et les fabricants de silicone de qualité alimentaire et médicale doivent utiliser des matériaux de haute pureté et des procédés de fabrication rigoureux. La compréhension du processus de production des matières premières en silicone nous permettra de sélectionner les plus adaptées et de garantir la conformité de nos produits aux normes internationales, telles que les normes FDA/LFGB. Nous pourrons ainsi renforcer la confiance de nos clients envers notre marque.

Il est avantageux pour notre usine de produits en silicone d'établir un système standardisé, des matières premières aux produits finis, afin que nos produits soient traçables.

Quand et où avez-vous besoin d'attention concernant la production de silicone ?

Pour les produits en silicone, dès les premières étapes de leur développement, il convient de définir leur usage (par exemple, usage médical ou industriel) et la méthode de post-traitement correspondante. Parallèlement, il faut déterminer la conception du moule et la formulation du matériau.

Comment fabriquer des produits en silicone ?

Pour les produits en silicone, qui doivent être exportés vers Europe et la États-Unis/mère et enfant/produits médicaux destinés aux marchés sensiblesUne attention particulière doit être portée aux matières premières du silicone. Parallèlement, le système de réticulation catalytique (platine ou peroxyde) doit être formulé en fonction de l'application visée.

En cas de problèmes de qualité tels qu'une odeur ou une décoloration, une traçabilité est nécessaire. Les usines et centres de contrôle qualité des équipementiers doivent effectuer des contrôles sur les produits finis, le sous-emballage et les services de personnalisation.

Explication détaillée de l'ensemble du processus de production des produits en silicone

1. Préparation des matières premières

Les matières premières du silicone sont le quartz naturel (SiO₂) → le silicium métallique → le méthylchlorosilane → une réaction de polymérisation pour former un squelette de polysiloxane.

Des fournisseurs de haute qualité tels que Dow, Wacker et Shin-Etsu fournissent de l'huile de silicone méthylique de haute pureté, du silane hydrogéné, du VMQ et d'autres matières premières de base pour le caoutchouc.

2. Conception de la formule

Mélanger la formule en fonction des besoins des produits à base de silicone :

HTV : Ajout de noir de carbone blanc, d’agent de renforcement et d’épaississant ; convient au moulage par compression ou à l’extrusion après vulcanisation.

LSR : Utilisation d’une catalyse au platine et d’un mélange à deux composants, adapté à la vulcanisation par injection rapide.

RTV : Système de réticulation à température ambiante, adapté aux mastics ou aux matériaux de moulage.

Les ingénieurs doivent déterminer des indicateurs tels que la dureté, le taux de rebond, la plage de résistance à la température et la résistance à la déchirure.

3. Processus de moulage

Moulage par compression (HTV) : On presse d'abord le matériau, puis on le chauffe et on le vulcanise ; convient aux grandes pièces structurelles.

Moulage par injection (LSR) : automatisé et efficace, principalement utilisé pour les structures médicales et complexes maternelles et infantiles.

Vulcanisation à température ambiante (RTV) : vulcanisation par distribution ou manuelle, application flexible.

4. Procédé de vulcanisation

HTV : vulcanisation au peroxyde, démoulage par refroidissement requis.

Moulage par extrusion.

Utilisé pour les produits linéaires tels que les tubes en silicone et les bandes d'étanchéité, avec une efficacité de production élevée et des dimensions précises.

Moulage par compression.

Adapté aux pièces de précision telles que les joints d'étanchéité, la température du moule doit être contrôlée entre 160 et 180 °C, et la pression est de 8-

Moulage par calandrage : Production de produits en feuilles tels que des plaques et des joints en silicone, la tolérance d'épaisseur peut être contrôlée à ±0.05 mm

LSR : vulcanisation catalytique au platine, qui peut être réalisée en un cycle plus court. Moulage par injection.

Pour la fabrication de produits de haute précision tels que les sucettes, la température d'injection est généralement de 170 à 190 °C et la température du moule de 140 à 160 °C.

RTV : vulcanisation lente à température ambiante ou sous chauffage.

5. Étapes de post-traitement

Éliminer les bavures et revulcaniser : utiliser un processus de post-cuisson à 200-250 °C pour éliminer les produits de décomposition de l'agent de vulcanisation et améliorer la stabilité thermique du matériau.

Nettoyage de surface/éliminateur d'électricité statique

Emballage, tests de performance, inspection des expéditions.

Comment contrôler la qualité du silicone ?

De quelle quantité de silicone avons-nous besoin ?

Selon les statistiques de l'Association chinoise des constructeurs automobiles, la production et les ventes automobiles ont atteint respectivement 19.2718 millions et 19.3064 millions d'unités en 2012, soit une hausse de 4.63 % et 4.33 % par rapport à l'année précédente. La quantité de caoutchouc de silicone utilisée dans l'industrie automobile s'est élevée à environ 20 000 tonnes. D'après une étude récente de Guanyan Tianxia, ​​l'augmentation de l'utilisation de matériaux à base de silicone dans les pièces automobiles peut améliorer considérablement la sécurité des véhicules. Par conséquent, la croissance de la production automobile et de l'utilisation par véhicule stimulera la demande de caoutchouc de silicone dans le secteur. L'État encourage le développement de marques automobiles indépendantes et la production de pièces automobiles clés indépendantes. Le « Catalogue annuel 2012 des modèles de véhicules sélectionnés pour les véhicules officiels du Parti et des organismes gouvernementaux (projet soumis à commentaires) » offre aux marques indépendantes des garanties pour accroître leur part de marché dans les marchés publics et faire évoluer la situation actuelle, où les marchés publics nationaux reposent principalement sur les produits de marques de coentreprises. Le développement de marques indépendantes et la prospérité de l'industrie automobile nationale garantiront le succès des colles automobiles. On prévoit que, dans les trois prochaines années, la consommation de caoutchouc silicone vulcanisé à température ambiante dans l'industrie automobile chinoise connaîtra une croissance annuelle moyenne de 20 %.

De plus, le caoutchouc de silicone est le caoutchouc synthétique non pétrolier le plus important, représentant environ 98 % de la consommation mondiale. Cependant, en raison de la forte hausse des prix du pétrole et des avancées réalisées par mon pays dans la production de monomères de silicone, matière première essentielle du caoutchouc de silicone, cette technologie était monopolisée par plusieurs multinationales avant 2005. Mon pays est aujourd'hui devenu le premier producteur mondial de monomères de silicone. Ces deux facteurs ont permis au prix du caoutchouc de silicone de devenir inférieur à celui du caoutchouc synthétique pétrolier depuis 2011, ne représentant plus que 80 à 90 % du prix de ce dernier. Le caoutchouc de silicone est ainsi devenu le caoutchouc synthétique le moins cher et commence à remplacer à grande échelle le caoutchouc synthétique pétrolier. Cela élargira considérablement le marché de l'industrie du silicone et stimulera la consommation d'autres produits dérivés, tels que l'huile de silicone, l'agent de couplage silane et la résine de silicone.

Comment choisir la matière première silicone appropriée ?

Tout d'abord, nous devons choisir le bon matériau en fonction de l'objectif des produits en silicone:

• Pour les ustensiles de cuisine
  • Nous pouvons choisir du LSR de qualité alimentaire ou du caoutchouc de silicone mixte de qualité alimentaire.
• À usage médical
  • Nous devons choisir un LSR vulcanisé au platine de qualité médicale
• Pour les joints industriels
  • Nous pouvons choisir du vinyle thermocollant ordinaire.

Deuxièmement, nous devons choisir le taux de charge et le gradient des propriétés physiques (dureté, élasticité, conductivité, etc.) en fonction de les exigences de performance de nos produits.

Troisièmement, nous pouvons déterminer le processus de moulage par injection, par compression ou par extrusion en fonction de le rendement et le lot requis de nos produits.

Consulter plus de questions fréquentes

1 : Le silicone est-il fabriqué à partir de pétrole ?

Non. La matière première du silicone provient du quartz naturel, qui est transformé pour atteindre un haut degré de pureté et n'est pas équivalente au plastique dérivé du pétrole.

2 : Quel est le lien entre le silicone et le sable de silice ?

Le gel de silice est purifié à partir de sable de silice naturel (principalement SiO₂) pour obtenir du silicium métallique, qui est ensuite traité et synthétisé.

3 : Les matières premières en silicone de qualité alimentaire sont-elles sûres ?

Cela nécessite une catalyse au platine en amont, des matières premières à faible volatilité, ainsi que des rapports d'essais conformes aux normes FDA/LFGB et autres. Si ces rapports sont disponibles, le produit est généralement sûr.

4 : Pourquoi certains produits en silicone ont-ils une odeur ?

Cela peut être dû à une vulcanisation incomplète du HTV ou à des additifs de faible coût. Le LSR classique est inodore.

5 : Le silicone peut-il être recyclé et refabriqué ?

Oui, par poudrage et réutilisation de la charge, mais les propriétés du matériau doivent être préservées et répondre aux normes d'utilisation.

6 : Pourquoi la différence de prix est-elle si importante ?

Parce que l'orientation du produit est différente : les coûts liés au LSR, au HTV, à l'ajout de charges fonctionnelles et aux tests varient considérablement.

7 : Comment gérer les déchets de silicone ?

Le chlorosilane est recyclé, incinéré et carbonisé, et une petite quantité de produits solidifiés est directement mise en décharge ou brûlée pour recycler l'énergie.

8 : La couleur ou la dureté peuvent-elles être personnalisées par lots ?

Les composants courants, les mélanges-maîtres et les agents de remplissage peuvent être ajustés selon les besoins pour répondre à des exigences personnalisées.

Résumé

La production de silicone est un processus de haute technologie, depuis la fusion à haute température, la distillation et la purification jusqu'à la formulation précise et le moulage par vulcanisation. Grâce à une gestion optimisée et à des charges fonctionnelles, le silicone offre un large éventail d'applications répondant aux besoins de nombreux secteurs. Cependant, sa qualité et sa sécurité sont indissociables de formules de production rigoureuses, de procédés de moulage avancés et d'un contrôle qualité strict. Que vous soyez concerné par la santé maternelle et infantile de pointe, les équipements médicaux ou les applications industrielles, une compréhension approfondie du processus de production du silicone est essentielle pour garantir la qualité des produits, réduire les risques et optimiser la commercialisation. N'hésitez pas à contacter le Groupe ZSR pour bénéficier d'un accompagnement technique et commercial complet pour votre projet silicone !

ZSR possède également son propre atelier de moulage et un ingénieur en conception de moules, un atelier de post-traitement complet, un atelier de vulcanisation secondaire, un atelier de gravure laser, un atelier de tampographie, un atelier de sérigraphie, un atelier de peinture et un atelier d'emballage. L'ensemble du cycle de vie des produits en silicone est réalisé sur un seul site, de la conception des produits et la fabrication des outillages jusqu'au lancement de la production à grande échelle.

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