Perché il silicone non si scioglie né brucia?

Essendo un elastomero ad alte prestazioni, la gomma siliconica è ampiamente utilizzata nel medicale, utensili da cucina, foche, materne e prodotti per bambini e altri settori. Gli argomenti "temperatura di fusione del silicone" e "perché il silicone non brucia" stanno diventando sempre più popolari. Questo articolo analizzerà le cause e le effettive prestazioni termiche da una prospettiva professionale per aiutare ingegneri, progettisti e responsabili acquisti a selezionare scientificamente i materiali più appropriati.

Cos'è il silicone?

I siliconi, noti anche come polisilossani, sono polimeri che includono qualsiasi composto sintetico costituito da unità ripetitive di silossano, che è una catena di atomi di silicio e atomi di ossigeno alternati, combinati con carbonio, idrogeno e talvolta altri elementi.

Sono tipicamente resistenti al calore e liquidi o simili alla gomma e vengono utilizzati in sigillanti, adesivi, lubrificanti, medicinali, utensili da cucina e isolamenti termici ed elettrici. Alcune forme comuni includono olio siliconico, grasso siliconico, gomma siliconica, resina siliconica e mastice siliconico.

La gomma siliconica offre una buona resistenza alle temperature estreme, essendo in grado di funzionare normalmente da −100 a 350 °C (da −148 a 662 °F). Alcune proprietà come l'allungamento, lo scorrimento viscoso, la flessione ciclica, la resistenza allo strappo, la deformazione meccanica, la rigidità dielettrica (ad alta tensione), la conduttività termica, la resistenza al fuoco e in alcuni casi la resistenza alla trazione possono essere, a temperature estreme, di gran lunga superiori alle gomme organiche in generale. , sebbene alcune di queste proprietà siano ancora inferiori rispetto ad alcuni materiali speciali.

La gomma siliconica è il materiale preferito nel settore quando si desidera mantenere la forma iniziale e la resistenza meccanica in condizioni di forte stress termico o temperature inferiori allo zero.

La gomma organica ha una struttura carbonio-carbonio che può renderla suscettibile all'ozono, ai raggi UV, al calore e ad altri fattori di invecchiamento a cui la gomma siliconica può resistere bene. Ciò rende la gomma siliconica uno degli elastomeri preferiti in molti ambienti estremi.

Esistono molti gradi e forme speciali di gomma siliconica, tra cui resistente al vapore, rilevabile ai metalli, elevata resistenza allo strappo, temperatura estremamente elevata, temperatura estremamente bassa, elettricamente conduttivo, resistente a sostanze chimiche/olio/acidi/gas, a bassa emissione di fumo e ritardante di fiamma. . Nella gomma siliconica è possibile utilizzare una varietà di riempitivi, sebbene la maggior parte non sia rinforzante e riduca la resistenza alla trazione.

1. Il silicone si scioglie?

Il silicone non ha un punto di fusione tradizionale
È una gomma termoindurente con struttura reticolata.
Non si scioglierà sopra i 200°C, ma si decomporrà gradualmente.
L'intervallo di temperatura di decomposizione è compreso tra 200 e 350 °C. Formule speciali come il fluorosilicone possono resistere fino a 350 °C, con temperature estreme che possono raggiungere i 400 °C.

Condizioni di combustione difficili e buone proprietà autoestinguenti
Non è facile da accendere quando la temperatura ambiente standard è <250 °C. Anche se esposto per lungo tempo a temperature superiori a 400 °C, si decomporrà, carbonizzerà o si autoestinguerà;
I prodotti della combustione sono principalmente polvere di silice bianca, che continua a bruciare anche senza fiamme libere.

Mentre la maggior parte della plastica inizia a sciogliersi ad alte temperature, il silicone non ha un punto di fusione e rimane solido fino alla combustione. 

Il silicone non si scioglie a temperature piuttosto elevate, ma si scioglie. quindi spieghiamo dando un secondo sguardo più approfondito all'elemento chimico naturale, il silicio, da cui è prodotta la gomma siliconica.

Dopo un trattamento speciale, la gamma di resistenza alla temperatura di alcuni tipi di prodotti in silicone può essere estesa a -110℃~350℃. Quindi le vaschette per cubetti di ghiaccio in silicone sono sicure anche per il forno se realizzate in silicone per uso alimentare.

In un ambiente a bassa temperatura, il prodotto in silicone diventerà fragile se supera la temperatura limite che il prodotto in silicone può sopportare.

In un ambiente ad alta temperatura, se la temperatura supera la temperatura limite di 400 ℃, perderà lentamente le sue proprietà meccaniche nel tempo con temperature elevate prolungate e quindi diventerà fragile. I prodotti in silicone sono carbonizzati.

Quando la temperatura raggiunge circa 600°C, i prodotti di gel di silice risolfureranno e i prodotti saranno appiccicosi, come l'argilla. 

Senza entrare nei dettagli, è noto che le gomme siliconiche rimangono stabili a temperature relativamente elevate rispetto alla maggior parte dei materiali elastomerici. È possibile formulare varie gomme siliconiche, con additivi, per resistere a temperature più elevate di quelle che la gomma da sola può sopportare. Il silicone (un composto adesivo di gomma sintetica) non si scioglie, le gomme siliconiche non si sciolgono ma si decompongono quando la temperatura supera determinati limiti. Uno dei prodotti della decomposizione è il biossido di silicio, noto anche come silicio.

2. Il silicone brucia?

Perché il silicone è resistente alle alte temperature e non è infiammabile?

I forti legami chimici Si-O formano la catena principale, che presenta una stabilità termica estremamente elevata.

Le catene molecolari sono reticolate per formare una struttura termoindurente, che non è termoplastica.

Durante la combustione si trasforma in biossido di silicio, che è facile da estinguere e rilascia meno fumo.

Perché ti interessano il punto di fusione e le caratteristiche di combustione del silicone?

Se sei un ingegnere dei materiali/sviluppatore di processi: nella selezione e lavorazione dei materiali è necessario tenere in considerazione i limiti termici e la sicurezza; oppure se sei un responsabile di prodotto/addetto agli acquisti: devi comprendere i limiti dei materiali per utensili da cucina, trattamenti medici, sigillature ad alta temperatura, ecc.; i tuoi prodotti devono essere conformi agli standard UL, V 0 o di ritardante di fiamma del settore. Per garantire la sicurezza del progetto e dei prodotti, potrebbe essere importante il punto di fusione del silicone.

Quando hai bisogno di tenerli come importanti?
Quando è necessario il test di invecchiamento termico dello stampo: determinare i limiti di decomposizione e durabilità;
Quando è necessario utilizzare i prodotti in ambienti ad alta temperatura: come forni, tubi di riscaldamento industriali, ecc.;
Quando i tuoi prodotti necessitano di una valutazione della sicurezza antincendio: giudizio sull'infiammabilità in strutture pubbliche, apparecchiature elettroniche e altri scenari.

Per i prodotti in Apparecchiature mediche e di laboratorio: sterilizzazione ad alta temperatura (>200°C);
Quando si tratta di utensili da cucina e forniture per la cottura: è necessario che resistano a forni da 200–260 °C;
Se i tuoi prodotti sono destinati a guarnizioni elettroniche e componenti aeronautici: assicurati che siano resistenti al calore e alle fiamme;

Come verificare e valutare le proprietà termiche del silicone?

Dopo che il fornitore di materie prime siliconiche ha fornito i dati tecnici del materiale (TDS/MSDS), prestare attenzione alla "temperatura di decomposizione" e alla "temperatura di utilizzo continuo";
Una volta terminati i prodotti, eseguire test di invecchiamento ad alta temperatura e di combustione per monitorare i cambiamenti nelle prestazioni;
Verificare con SGS o altre terze parti se il prodotto ha la certificazione di grado V 0 o UL 94 e altri standard di protezione antincendio.

Quanto costa un diverso grado di silicone?

Possiamo anche personalizzare le formule, aggiungendo ritardanti di fiamma e pigmenti, ma questo inciderà sui costi.

Altre FAQ sulla fusione e la combustione del silicone
D1: Posso usare una pistola ad aria calda per rimuovere la schiuma dagli stampi in silicone?
A: Sì, l'aria calda può essere utilizzata a lunga distanza per un breve periodo e non si scioglierà

D2: Il silicone si ammorbidisce se messo in forno ad alte temperature?
A: No, il grado alimentare generale può resistere a 230–250 °C, il grado ad alta temperatura può raggiungere i 300 °C e la misurazione effettiva è stabile

D3: Perché il silicone non si scioglie ma si carbonizza?
A: Al di sopra delle alte temperature, la struttura dell'ossigeno del silicio si rompe, lasciando una polvere bianca di SiO₂, che è autoestinguente

D4: Perché il silicone non è un materiale infiammabile?
A: Dopo la combustione, rimane solo il silicato, che non continuerà a supportare la combustione ed è un materiale ignifugo

D5: Le alte temperature continue possono danneggiare le prestazioni?
R: Sì, si indurisce gradualmente a 300 °C per un lungo periodo. Si consiglia di utilizzarlo a intermittenza e di sostituirlo regolarmente.

Conclusione

Dalle informazioni di cui sopra possiamo vedere che il silicone può essere fuso o bruciato in condizioni speciali. 

Il silicone non fonde come la plastica, ma si decompone ad alte temperature grazie alla sua struttura reticolata; ha un punto di accensione elevato e si autoestinguisce rapidamente, e i prodotti della combustione sono principalmente biossido di silicio, a dimostrazione della sua superiore stabilità termica e delle sue proprietà ignifughe. In settori come gli utensili da cucina, le guarnizioni, la protezione medica e l'aviazione elettronica, queste caratteristiche sono diventate elementi fondamentali nella scelta e nella progettazione dei materiali.

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