Silicone (meestal verwijzend naar siliconenrubber) is een elastisch polymeermateriaal met een silicium-zuurstof (Si-O) basisstructuur en organische groepen in de zijketens. De vorm ervan kan worden gevarieerd door middel van formulering en verwerkingstechnieken om aan diverse technische eisen te voldoen. Dit artikel beschrijft systematisch de bereidingsprincipes, prestatiekarakteristieken en toepassingsgebieden van de belangrijkste vormen, zoals vaste silicone, geschuimde silicone en sponssilicone.
I. Massief siliconenrubber
Voorbereiding en structuur
Vaste siliconen worden geproduceerd door ruwe polysiloxaangom te mengen met versterkende vulstoffen (bijvoorbeeld pyrogeen siliciumdioxide), structuurcontrolemiddelen, verknopingsmiddelen en additieven, gevolgd door compounding, gieten en vulkanisatie. Vulkanisatiemethoden omvatten peroxideharding en additieharding (platina-gekatalyseerd), waarbij een dichte driedimensionale netwerkstructuur wordt gevormd.
Prestatiekenmerken
- Thermische stabiliteit: Langdurige bedrijfstemperatuur -60°C ~ 250°C, kortstondige bestendigheid boven 300°C.
- Chemische inertieBestand tegen ozon, UV-straling, diverse chemische stoffen en fysiologisch inert, conform medische/voedselveiligheidsnormen.
- Mechanische eigenschappenHardheidsbereik 10~80 Shore A, treksterkte 4~12 MPa, scheursterkte 10~50 kN/m.
- Elektrische isolatieVolumeweerstand >10¹⁵ Ω·cm, diëlektrische sterkte 15~30 kV/mm.
- Gasdoorlaatbaarheid: Aanzienlijk hogere doorlaatbaarheid voor gassen zoals O₂ en CO₂ in vergelijking met organisch rubber.
Typische toepassingen
Afdichtringen, medische katheters, geleidende pads voor toetsenborden, hittebestendige draadisolatie, speentjes voor babyflesjes.
II. Geschuimd siliconenrubber
Voorbereiding en structuur
Geproduceerd door chemische blaasmiddelen (bijv. azodicarbonamide) die ontbinden tot gas of door fysische schuimvorming (superkritische CO₂-schuimvorming), waarbij tijdens de vulkanisatie een gemengde structuur van gesloten en open cellen ontstaat. De dichtheid kan worden verlaagd tot 0,25-0,60 g/cm³.
Prestatiekenmerken
- Dichtheid en dempingDichtheid verminderd met 40%~70%, compressievervorming <10% (50% compressie, 22 uur).
- Thermische en akoestische isolatie: Thermische geleidbaarheid 0,08~0,12 W/(m·K), geluidsabsorptiecoëfficiënt 0,6~0,9 (500 Hz).
- VlamvertragendheidUL94 V-0 classificatie, maximale zuurstofindex >30%.
- SamendrukbaarheidCompressiepercentage tot 80%+, terugveertijd <0,5 s.
Typische toepassingen
Afdichtingspakkingen voor de lucht- en ruimtevaart, thermische barrières voor brandbestrijding, schokdempers voor elektronische apparaten, handgrepen voor sportartikelen.
III. Spons-siliconenrubber
Voorbereiding en structuur
Maakt gebruik van vulkanisatie bij lage temperatuur en efficiënte schuimvormingsprocessen om zeer open-cellige (>90%) onderling verbonden netwerken te vormen. Poriëngrootte 100~500 μm, dichtheid zo laag als 0,15 g/cm³.
Prestatiekenmerken
- DoorlaatbaarheidLuchtdoorlaatbaarheid 5~20 L/(dm²·min) (drukverschil van 100 Pa), vochtdoorlaatbaarheid >2000 g/(m²·24h).
- Flexibiliteit: Vereiste spanning voor 50% compressie 0,01~0,05 MPa, vermoeiingslevensduur >10⁵ cycli.
- VloeistofabsorptieKan 5 tot 10 keer zijn eigen gewicht aan vloeistof absorberen en geeft dit onder druk weer vrij.
- BiocompatibiliteitVoldoet aan de cytotoxiciteitstests (ISO 10993-5).
Typische toepassingen
Verbanddragers, gasdiffusielagen voor brandstofcellen, schokbestendige verpakkingen voor precisie-instrumenten, filtermaterialen.
IV. Andere siliconenvormen
1. Vloeibare siliconenrubber (LSR)
- KenmerkenViscositeit 5000~10000 mPa·s, spuitgietcyclus <30 s, lineaire krimp 0,2%~0,3%.
- Toepassingen: Babyproducten, inkapseling van optische lenzen, microfluïdische chips.
2. Siliconengel
- Kenmerken: Doordringingsdiepte 100~300 (0,1 mm), zelfherstellende eigenschappen, diëlektrische constante 2,8~3,2.
- Toepassingen: Inkapseling van elektronische apparaten, koppelingsmiddelen voor medische echografie, druksensoren.
3. Thermisch geleidende siliconen
- Kenmerken: Thermische geleidbaarheid 1,5~6,0 W/(m·K), doorslagspanning >5 kV/mm, viscositeit 500~2000 Pa·s.
- Toepassingen: Thermische pads voor de CPU, interface-materialen voor de voedingsmodule, warmteafvoer voor de LED.
V. Vorm-prestatievergelijking
| Formulier | Dichtheid (g/cm³) | Porositeit | Compressie-terugslagsnelheid | Maximale temperatuurbestendigheid | Typische hardheid |
|---|---|---|---|---|---|
| Massieve siliconen | 1.10~1.30 | <5% | 40%~60% | 250°C | 20~80 Shore A |
| Schuimsilicone | 0,25~0,60 | 40%~70% | 70%~85% | 200°C | 5~30 Vraagsteller C |
| Spons-silicone | 0,15~0,40 | >90% | 85%~95% | 180°C | 3~15 Vraagsteller C |
| Vloeibare siliconen | 1.10~1.15 | 0% | 30%~50% | 200°C | 10~60 Shore A |
VI. Technologische trends
- Functionele integratie: Schuim met dubbele functie (bijv. geleidend-thermisch), vormgeheugensponzen.
- Microcellulaire schuimvormingSuperkritische vloeistofschuimvorming voor poriën kleiner dan 10 μm, waardoor de akoestische isolatie/filtratie-efficiëntie wordt verbeterd.
- Biologische afbreekbaarheid: Integratie van afbreekbare segmenten (bijv. polymelkzuur) voor absorbeerbare medische hulpmiddelen.
- 4D-printtoepassingen: Het benutten van de vormgeheugeneffecten van siliconen voor printbare, vervormbare structuren.
Conclusie
De veelzijdigheid van siliconen in verschillende vormen vergroot de toepassingsmogelijkheden, van constructiematerialen tot functionele media. Vormontwerp omvat in essentie een nauwkeurige controle van de poriënstructuur, de crosslinkingdichtheid en de vulstofverdeling, afgestemd op essentiële eisen zoals afdichting, demping, ademend vermogen en thermische isolatie. Met de toenemende vraag naar geavanceerde productieprocessen en een groene transitie zal de siliconenvormtechniek zich blijven ontwikkelen richting ultieme prestaties, intelligentie en duurzaamheid.
Geplaatst op: 26 februari 2026
