Dlaczego silikon nie topi się ani nie pali?

Jako elastomer o wysokiej wydajności, guma silikonowa jest szeroko stosowana w medyczny, sprzęt kuchenny, foki, matki i produkty dla dzieci i innych branżach. Tematy „temperatury topnienia silikonu” i „dlaczego silikon się nie pali” cieszą się coraz większą popularnością. W tym artykule przeanalizujemy przyczyny i rzeczywistą charakterystykę temperaturową z profesjonalnej perspektywy, aby pomóc inżynierom, projektantom i nabywcom w naukowym doborze odpowiednich materiałów.

Co to jest silikon?

Silikony, znane również jako polisiloksany, to polimery zawierające dowolny związek syntetyczny składający się z powtarzających się jednostek siloksanu, który jest łańcuchem naprzemiennych atomów krzemu i atomów tlenu, połączonych z węglem, wodorem, a czasami innymi pierwiastkami.

Są zazwyczaj odporne na ciepło i mają postać cieczy lub gumy i są stosowane w uszczelniaczach, klejach, smarach, lekach, naczyniach kuchennych oraz izolacji termicznej i elektrycznej. Niektóre popularne formy obejmują olej silikonowy, smar silikonowy, kauczuk silikonowy, żywicę silikonową i uszczelniacz silikonowy.

Kauczuk silikonowy zapewnia dobrą odporność na ekstremalne temperatury i może normalnie pracować w temperaturach od -100 do 350 ° C (od -148 do 662 ° F). Niektóre właściwości, takie jak wydłużenie, pełzanie, cykliczne zginanie, wytrzymałość na rozdarcie, odkształcenie po ściskaniu, wytrzymałość dielektryczna (przy wysokim napięciu), przewodność cieplna, ognioodporność, a w niektórych przypadkach wytrzymałość na rozciąganie, mogą być – w ekstremalnych temperaturach – znacznie lepsze niż ogólnie kauczuków organicznych , chociaż niektóre z tych właściwości są nadal niższe niż w przypadku niektórych materiałów specjalistycznych.

Kauczuk silikonowy jest materiałem wybieranym w przemyśle, gdy pożądane jest zachowanie początkowego kształtu i wytrzymałości mechanicznej w warunkach dużych naprężeń termicznych lub temperatur poniżej zera.

Kauczuk organiczny ma szkielet węgiel-węgiel, co może sprawić, że będzie podatny na ozon, promieniowanie UV, ciepło i inne czynniki starzenia, które kauczuk silikonowy może dobrze wytrzymać. To sprawia, że ​​guma silikonowa jest jednym z elastomerów wybieranych w wielu ekstremalnych środowiskach.

Istnieje wiele specjalnych gatunków i form kauczuku silikonowego, w tym odporny na parę, wykrywalny metal, o wysokiej wytrzymałości na rozdarcie, wyjątkowo wysokiej temperaturze, wyjątkowo niskiej temperaturze, przewodzący elektrycznie, odporny na chemikalia/olej/kwas/gaz, o niskiej emisji dymu i opóźniający palenie . W kauczuku silikonowym można stosować różne wypełniacze, chociaż większość z nich nie ma charakteru wzmacniającego i obniża wytrzymałość na rozciąganie.

1. Czy silikon topi się?

Silikon nie ma tradycyjnej temperatury topnienia
Jest to guma termoutwardzalna o usieciowanej strukturze.
Nie stopi się w temperaturze powyżej 200°C, lecz stopniowo ulegnie rozkładowi.
Zakres temperatur rozkładu wynosi około 200–350°C. Specjalne formuły, takie jak fluorosilikon, wytrzymują temperatury do 350°C, a w skrajnych przypadkach nawet 400°C.

Trudne warunki spalania i dobre właściwości samogasnące
Niełatwo się zapalić, gdy standardowa temperatura otoczenia wynosi <250°C. Nawet jeśli jest wystawiony na działanie temperatury powyżej 400°C przez długi czas, ulegnie jedynie rozkładowi, zwęgleniu lub samoistnemu zgaszeniu;
Produktem spalania jest głównie biały proszek krzemionkowy, który pali się bez otwartego ognia.

Podczas gdy większość tworzyw sztucznych zacznie się topić w wysokich temperaturach, silikon nie ma temperatury topnienia i pozostaje stały aż do momentu spalenia. 

Silikon nie topi się w dość wysokich temperaturach, ale topi się. więc wyjaśnijmy to, przyglądając się po raz drugi, głębiej występującemu naturalnie pierwiastkowi chemicznemu, krzemowi, z którego wytwarzana jest guma silikonowa.

Po specjalnej obróbce zakres odporności na temperaturę niektórych rodzajów produktów silikonowych można rozszerzyć do -110℃~350℃. Tak więc silikonowe foremki do kostek lodu są bezpieczne w piekarniku, jeśli są wykonane z silikonu klasy spożywczej.

W środowisku o niskiej temperaturze produkt silikonowy stanie się kruchy, jeśli przekroczy temperaturę graniczną, jaką może wytrzymać produkt silikonowy.

W środowisku o wysokiej temperaturze, jeśli temperatura przekroczy temperaturę graniczną 400 ℃, z biegiem czasu będzie powoli tracić swoje właściwości mechaniczne, a następnie stanie się kruchy. Produkty silikonowe są karbonizowane.

Gdy temperatura osiągnie około 600°C, produkty z żelu krzemionkowego ponownie zasiarczą się i produkty będą lepkie jak glina. 

Bez wchodzenia w szczegóły wiadomo, że gumy silikonowe pozostają stabilne w stosunkowo wysokich temperaturach w porównaniu z większością materiałów elastomerowych. Można formułować różne kauczuki silikonowe z dodatkami, aby wytrzymywały wyższe temperatury, niż sama guma jest w stanie wytrzymać. Silikon (klejowa mieszanka kauczuku syntetycznego) nie topi się. Kauczuki silikonowe nie topią się, ale rozkładają się, gdy temperatura przekroczy pewne granice. Jednym z produktów rozkładu jest dwutlenek krzemu, zwany także krzemem.

2. Czy silikon się pali?

Dlaczego silikon jest odporny na wysokie temperatury i niepalny?

Silne wiązania chemiczne Si-O tworzą łańcuch główny, który charakteryzuje się wyjątkowo dużą stabilnością termiczną.

Łańcuchy cząsteczkowe są usieciowane i tworzą strukturę termoutwardzalną, która nie jest termoplastyczna.

Podczas spalania przekształca się w dwutlenek krzemu, który jest łatwy do ugaszenia i wydziela mniej dymu.

Dlaczego interesują Cię parametry topnienia i spalania silikonu?

Jeśli jesteś inżynierem materiałowym/twórcą procesów: podczas doboru i przetwarzania materiałów należy wziąć pod uwagę ograniczenia termiczne i bezpieczeństwo; lub jeśli jesteś kierownikiem ds. produktów/nabywcą: musisz znać ograniczenia materiałowe dotyczące przyborów kuchennych, wyrobów medycznych, uszczelniania w wysokiej temperaturze itp.; Twoje produkty muszą spełniać wymagania norm UL, V 0 lub branżowych norm dotyczących trudnopalności. Aby zapewnić bezpieczeństwo projektu i produktów, możesz zwrócić uwagę na temperaturę topnienia silikonu.

Kiedy trzeba je traktować jako ważne?
Kiedy potrzebny jest test starzenia termicznego formy: określ granice rozkładu i trwałości;
Gdy zachodzi potrzeba stosowania produktów w środowiskach o wysokiej temperaturze, takich jak piece, przemysłowe rury grzewcze itp.;
Kiedy Twoje produkty wymagają oceny bezpieczeństwa pożarowego: oceny palności w obiektach użyteczności publicznej, sprzęcie elektronicznym i innych scenariuszach.

W przypadku produktów z zakresu sprzętu medycznego i laboratoryjnego: sterylizacja w wysokiej temperaturze (>200°C);
Jeśli chodzi o przybory kuchenne i artykuły do ​​pieczenia: muszą one wytrzymać temperaturę w piekarnikach wynoszącą 200–260°C;
Jeśli Twoje produkty są przeznaczone do uszczelnień elektronicznych i podzespołów lotniczych: zadbaj o ich odporność na ciepło i płomienie;

Jak sprawdzić i ocenić właściwości termiczne silikonu?

Po tym, jak dostawca surowca silikonowego poda dane techniczne materiału (TDS/MSDS), należy zwrócić uwagę na „temperaturę rozkładu” i „temperaturę ciągłego użytkowania”;
Po zakończeniu produkcji należy przeprowadzić testy starzenia w wysokiej temperaturze i spalania, aby monitorować zmiany w wydajności;
Sprawdź, czy produkt posiada certyfikat klasy V 0 lub jest zgodny z normami ochrony przeciwpożarowej UL 94 i innymi normami SGS lub innej firmy zewnętrznej.

Ile kosztują różne gatunki silikonu?

Możemy również dostosować formuły, np. dodając środki zmniejszające palność i pigmenty, co również będzie miało wpływ na koszty.

Więcej często zadawanych pytań na temat topienia i spalania silikonu
P1: Czy mogę użyć pistoletu na gorące powietrze do odpieniania form silikonowych?
A: Tak, gorące powietrze można stosować na dużą odległość przez krótki czas i nie ulegnie stopieniu

P2: Czy silikon zmięknie pod wpływem wysokiej temperatury w piekarniku?
Odp.: Nie, standardowa żywność wytrzymuje temperaturę 230–250°C, klasa wysokotemperaturowa może osiągnąć 300°C, a rzeczywisty pomiar jest stabilny

P3: Dlaczego silikon nie topi się, lecz karbonizuje?
A: Powyżej wysokiej temperatury struktura tlenu krzemowego ulega rozbiciu, pozostawiając biały proszek SiO₂, który jest samogasnący

P4: Dlaczego silikon nie jest materiałem łatwopalnym?
A: Po wypaleniu pozostaje jedynie krzemian, który nie będzie już podtrzymywał spalania i jest materiałem trudnopalnym

P5: Czy stała wysoka temperatura może pogorszyć wydajność?
O: Tak, będzie stopniowo twardnieć w temperaturze 300°C przez długi czas. Zaleca się stosowanie go okresowo i regularną wymianę.

Wniosek

Z powyższych informacji widzimy, że silikon można stopić lub spalić w specjalnych warunkach. 

Silikon nie topi się jak plastik, ale rozkłada się w wysokich temperaturach ze względu na usieciowaną strukturę; ma wysoką temperaturę zapłonu i szybko gaśnie, a produktami spalania są głównie dwutlenek krzemu, wykazujący jego wyższą stabilność termiczną i ognioodporność. W takich dziedzinach jak przybory kuchenne, uszczelki, ochrona medyczna i lotnictwo elektroniczne, te cechy stały się kluczowymi elementami w doborze materiałów i projektowaniu.

W Grupie ZSR posiadamy bogate doświadczenie w produkcji Niestandardowe produkty silikonowe w Zatwierdzone przez FDA lub LFGB standardowe produkty. Numer rejestru FDA to 3011147430.

Każdy Produkty silikonowe or Projekty silikonowe potrzebujesz wsparcia technicznego, skontaktuj się z nami.

Ty też możesz dostosuj produkty silikonowe w Grupie ZSR.