Was ist der Unterschied zwischen Elastomeren und Silikonen

Elastomere und Silikone sind zwei vielseitige Materialien, die häufig in Maschinen verwendet werden. Aber verstehen Sie wirklich die wesentlichen Unterschiede zwischen ihnen?

Die Wahl des falschen Materials für Ihre Anwendung kann zu vorzeitigem Teileausfall, ungeplanten Ausfallzeiten und explodierenden Wartungskosten führen.

In diesem Artikel gehen wir näher auf die entscheidenden Unterschiede zwischen Elastomeren und Silikonen ein, einschließlich ihrer Zusammensetzung, Eigenschaften und optimalen Anwendungen.

Was sind Elastomere?

Elastomere sind Polymermaterialien, die eine gummiartige Elastizität aufweisen. Sie können sich unter Belastung dehnen und verformen, kehren jedoch nach Wegfall der Belastung in ihre ursprüngliche Form zurück. Diese reversible Verformung ist auf die vernetzte Struktur der Elastomermoleküle zurückzuführen.

Der Begriff „Elastomer“ leitet sich von „elastischem Polymer“ ab. Elastomere bestehen aus langen Polymerketten mit intermolekularen Vernetzungen. Diese Vernetzungen ermöglichen es, das Material stark zu dehnen und nach dem Lösen der Spannung wieder in seine ursprüngliche Größe zurückzufedern.

Was sind Silikone

Silikone, auch Polysiloxane genannt, sind synthetische Polymere, die ein sich wiederholendes Siloxan-Grundgerüst (Si-O) mit organischen Gruppen enthalten, die an die Siliziumatome gebunden sind. Das Siloxan-Grundgerüst verleiht Silikonen im Vergleich zu kohlenstoffbasierten Polymeren einzigartige Eigenschaften.

Das am häufigsten verwendete Silikon ist Polydimethylsiloxan (PDMS), bei dem an jedes Siliziumatom zwei Methylgruppen gebunden sind. Allerdings können auch andere organische Gruppen verwendet werden, um die Eigenschaften von Silikonen für bestimmte Anwendungen zu modifizieren.

Der Unterschied zwischen Elastomeren und Silikonen

Backbone-Zusammensetzung

Der Hauptunterschied zwischen Elastomeren und Silikonen liegt in ihrem Polymergerüst. Elastomere basieren, ähnlich wie andere organische Polymere, auf Kohlenstoff-Kohlenstoff-Gerüsten. Im Gegensatz dazu haben Silikone ein Siloxan-Gerüst (Si-O) mit organischen Gruppen, die an die Siliziumatome gebunden sind.

Chemische Resistenz

Silikone weisen im Allgemeinen eine bessere Chemikalienbeständigkeit auf als Elastomere. Die Siloxanbindungen (Si-O) in Silikonen sind stabiler und weniger reaktiv als die C-C-Bindungen in Elastomeren, wenn sie Ölen, Lösungsmitteln und anderen aggressiven Chemikalien ausgesetzt werden.

Hitzebeständigkeit

Silikone bieten im Vergleich zu den meisten Elastomeren eine überlegene Hitzebeständigkeit. Silikonkautschuk kann seine Eigenschaften über längere Zeiträume bei Temperaturen bis zu 300 °C (572 °F) beibehalten.

Die meisten Elastomere weisen eine geringere Hitzebeständigkeit auf, die maximalen Betriebstemperaturen liegen bei etwa 150–200 °C (302–392 °F).

Kältebeständigkeit

Silikone behalten ihre Flexibilität und Elastizität auch bei extrem niedrigen Temperaturen bis zu -100 °C (-148 °F) oder darunter. Das flexible Siloxan-Rückgrat ermöglicht es den Silikonmolekülen, sich auch im gekühlten Zustand leicht zu bewegen und zu biegen.

Aufgrund der verringerten Bewegung der Polymerketten neigen Elastomere bei niedrigen Temperaturen dazu, steif zu werden und ihre Elastizität zu verlieren. Die Glasübergangstemperatur (Tg) von Elastomeren variiert stark. Einige Elastomere wie Silikonkautschuk und Fluorsilikonkautschuk haben sehr niedrige Tg-Werte und behalten ihre Flexibilität bei niedrigen Temperaturen.

UV-Beständigkeit

Silikone bieten eine ausgezeichnete UV-Beständigkeit. Die Siloxanbindungen sind bei UV-Bestrahlung stabil, sodass Silikone ihre Eigenschaften im Außenbereich über längere Zeiträume beibehalten.

Viele Elastomere sind anfällig für UV-Abbau, sofern sie nicht speziell mit UV-Stabilisatoren formuliert sind. UV-Licht kann chemische Bindungen in Elastomermolekülen aufbrechen, was im Laufe der Zeit zu Rissen, Verfärbungen und einem Verlust mechanischer Eigenschaften führt.

Haltbarkeit

Elastomere haben im Allgemeinen eine höhere Zugfestigkeit, Abriebfestigkeit und Reißfestigkeit als Silikone. Dadurch eignen sich Elastomere besser für dynamische Dichtungsanwendungen und überall dort, wo eine hohe mechanische Festigkeit erforderlich ist. Silikone werden bevorzugt für statische Dichtungen und Anwendungen, bei denen extreme Temperatur- oder Chemikalienbeständigkeit entscheidend ist.

Druckverformungsrest

Silikone haben im Vergleich zu Elastomeren typischerweise niedrigere Druckverformungswerte, was bedeutet, dass sie sich nach längerer Kompression besser erholen und ihre ursprüngliche Form behalten. Diese Eigenschaft macht Silikone ideal für Dichtungsanwendungen, bei denen langfristige Belastungen auftreten. Elastomere können unter ähnlichen Bedingungen eine höhere bleibende Verformung aufweisen.

Kosten

Elastomere sind im Allgemeinen kostengünstiger als Silikone. Die Rohstoff- und Verarbeitungskosten für Elastomere sind niedriger, was sie für viele Anwendungen zu einer kostengünstigeren Wahl macht. Silikone sind aufgrund der teureren Rohstoffe und der erforderlichen speziellen Herstellungsverfahren teurer.

Recyclingfähigkeit

Elastomere sind im Vergleich zu Silikonen leichter recycelbar. Viele Elastomere, wie Naturkautschuk und thermoplastische Elastomere (TPEs), können wiederverarbeitet und wiederverwendet werden. Silikone hingegen sind duroplastische Polymere, die aufgrund ihrer vernetzten Struktur schwer zu recyceln sind. Beim Recycling von Silikonen geht es oft um Downcycling zu Produkten mit geringerem Wert.

Anwendungen

Elastomere werden häufig in Reifen, Förderbändern, Schläuchen, Dichtungen und Stoßdämpfungskomponenten verwendet. Sie werden bevorzugt für Anwendungen eingesetzt, die eine hohe mechanische Festigkeit, Abriebfestigkeit und dynamische Abdichtung erfordern.

Silikone werden häufig in medizinischen Geräten, Lebensmittelverarbeitungsanlagen, elektrischer Isolierung, Dichtungsmitteln, Klebstoffen und Hochtemperaturanwendungen verwendet. Sie eignen sich hervorragend für Bereiche, in denen Biokompatibilität, chemische Inertheit, breite Temperaturstabilität und Witterungsbeständigkeit von entscheidender Bedeutung sind.