Quelle est la différence entre les élastomères et les silicones

Les élastomères et les silicones sont deux matériaux polyvalents couramment utilisés dans les machines, mais comprenez-vous vraiment les principales différences entre eux ?

Choisir le mauvais matériau pour votre application peut entraîner une défaillance prématurée des pièces, des temps d’arrêt imprévus et une augmentation des coûts de maintenance.

Dans cet article, nous examinerons les différences critiques entre les élastomères et les silicones, notamment leur composition, leurs propriétés et leurs applications les mieux adaptées.

Que sont les élastomères

Les élastomères sont des matériaux polymères qui présentent une élasticité semblable à celle du caoutchouc. Ils peuvent s'étirer et se déformer sous l'effet d'une contrainte, mais reprendre leur forme initiale une fois la contrainte supprimée. Cette déformation réversible est due à la structure réticulée des molécules d'élastomère.

Le terme « élastomère » est dérivé de « polymère élastique ». Les élastomères sont constitués de longues chaînes polymères avec des liaisons croisées intermoléculaires. Ces liaisons croisées permettent au matériau d'être étiré jusqu'à des déformations élevées et de revenir à ses dimensions d'origine lorsque la contrainte est relâchée.

Que sont les silicones

Les silicones, également appelés polysiloxanes, sont des polymères synthétiques qui contiennent un squelette siloxane (Si-O) répétitif avec des groupes organiques attachés aux atomes de silicium. Le squelette siloxane confère aux silicones des propriétés uniques par rapport aux polymères à base de carbone.

Le silicone le plus courant est le polydiméthylsiloxane (PDMS), où deux groupes méthyles sont attachés à chaque atome de silicium. Cependant, d'autres groupes organiques peuvent être utilisés pour modifier les propriétés des silicones pour des applications spécifiques.

La différence entre les élastomères et les silicones

Composition de la colonne vertébrale

La principale différence entre les élastomères et les silicones réside dans leur squelette polymère. Les élastomères sont basés sur un squelette carbone-carbone, comme d'autres polymères organiques. En revanche, les silicones ont un squelette siloxane (Si-O) avec des groupes organiques attachés aux atomes de silicium.

Résistance chimique

Les silicones présentent généralement une meilleure résistance aux produits chimiques que les élastomères. Les liaisons siloxane (Si−O) des silicones sont plus stables et moins réactives que les liaisons C−C des élastomères lorsqu'elles sont exposées aux huiles, aux solvants et à d'autres produits chimiques agressifs.

Résistance à la chaleur

Les silicones offrent une résistance à la chaleur supérieure à la plupart des élastomères. Le caoutchouc de silicone peut conserver ses propriétés à des températures allant jusqu'à 300 °C (572 °F) pendant des périodes prolongées.

La plupart des élastomères ont une résistance à la chaleur plus faible, avec des températures de service maximales d'environ 150-200°C (302-392°F).

Résistance au froid

Les silicones conservent leur souplesse et leur élasticité à des températures extrêmement basses, jusqu'à -100 °C (-148 °F) ou moins. La structure flexible du siloxane permet aux molécules de silicone de se déplacer et de se plier facilement, même lorsqu'elles sont refroidies.

Les élastomères ont tendance à se rigidifier et à perdre leur élasticité à basse température en raison du mouvement réduit des chaînes polymères. La température de transition vitreuse (Tg) des élastomères varie considérablement. Certains élastomères comme le caoutchouc de silicone et le caoutchouc fluorosilicone ont des valeurs de Tg très faibles et conservent leur souplesse à basse température.

Résistance aux UV

Les silicones offrent une excellente résistance à la dégradation par les UV. Les liaisons siloxanes sont stables sous exposition aux rayons UV, ce qui permet aux silicones de conserver leurs propriétés à l'extérieur pendant des périodes prolongées.

De nombreux élastomères sont sensibles à la dégradation par les UV, à moins d'être spécifiquement formulés avec des stabilisateurs UV. La lumière UV peut rompre les liaisons chimiques dans les molécules d'élastomère, entraînant des fissures, une décoloration et une perte de propriétés mécaniques au fil du temps.

Durabilité

Les élastomères ont généralement une résistance à la traction, à l'abrasion et à la déchirure plus élevée que les silicones. Cela rend les élastomères plus adaptés aux applications d'étanchéité dynamique et où une résistance mécanique élevée est requise. Les silicones sont préférés pour joints statiques et les applications où une température extrême ou une résistance chimique est cruciale.

Rémanence de compression

Les silicones ont généralement des valeurs de déformation rémanente à la compression inférieures à celles des élastomères, ce qui signifie qu'ils récupèrent mieux et conservent leur forme d'origine après une compression prolongée. Cette propriété rend les silicones idéales pour les applications d'étanchéité où des contraintes à long terme sont appliquées. Les élastomères peuvent souffrir d'une déformation permanente plus élevée dans des conditions similaires.

Coût

Les élastomères sont généralement moins chers que les silicones. Les matières premières et les coûts de traitement des élastomères sont plus faibles, ce qui en fait un choix plus rentable pour de nombreuses applications. Les silicones ont un coût plus élevé en raison des matières premières plus chères et des processus de fabrication spécialisés requis.

Recyclabilité

Les élastomères sont plus facilement recyclables que les silicones. De nombreux élastomères, comme le caoutchouc naturel et les élastomères thermoplastiques (TPE), peuvent être retraités et réutilisés. Les silicones, en revanche, sont des polymères thermodurcissables difficiles à recycler en raison de leur structure réticulée. Le recyclage des silicones implique souvent une réduction de leur valeur ajoutée.

Applications

Les élastomères sont largement utilisés dans les pneus, les bandes transporteuses, les tuyaux, les joints, les garnitures et les composants d'absorption des chocs. Ils sont privilégiés pour les applications nécessitant une résistance mécanique élevée, une résistance à l'abrasion et une étanchéité dynamique.

Les silicones sont couramment utilisés dans les dispositifs médicaux, les équipements de transformation des aliments, l'isolation électrique, les produits d'étanchéité, les adhésifs et les applications à haute température. Ils excellent dans les domaines où la biocompatibilité, l'inertie chimique, la stabilité à grande échelle des températures et la résistance aux intempéries sont essentielles.