Qual è la differenza tra elastomeri e siliconi?

Elastomeri e siliconi sono due materiali versatili comunemente utilizzati nei macchinari, ma conosci davvero le differenze fondamentali tra loro?

La scelta del materiale sbagliato per la propria applicazione può portare a guasti prematuri dei componenti, tempi di fermo non pianificati e costi di manutenzione alle stelle.

In questo articolo approfondiremo le differenze fondamentali tra elastomeri e siliconi, inclusa la loro composizione, le proprietà e le applicazioni più adatte.

Cosa sono gli elastomeri

Gli elastomeri sono materiali polimerici che presentano un'elasticità simile alla gomma. Possono allungarsi e deformarsi sotto stress, ma ritornano alla loro forma originale una volta rimosso lo stress. Questa deformazione reversibile è dovuta alla struttura reticolata delle molecole di elastomero.

Il termine "elastomero" deriva da "polimero elastico". Gli elastomeri sono costituiti da lunghe catene polimeriche con legami incrociati intermolecolari. Questi legami incrociati consentono al materiale di essere allungato a sollecitazioni elevate e di tornare alle sue dimensioni originali quando lo stress viene rilasciato.

Cosa sono i siliconi

I siliconi, noti anche come polisilossani, sono polimeri sintetici che contengono una struttura principale silossanica (Si-O) ripetuta con gruppi organici attaccati agli atomi di silicio. La struttura principale silossanica fornisce ai siliconi proprietà uniche rispetto ai polimeri a base di carbonio.

Il silicone più comune è il polidimetilsilossano (PDMS), in cui due gruppi metilici sono legati a ciascun atomo di silicio. Tuttavia, altri gruppi organici possono essere utilizzati per modificare le proprietà dei siliconi per applicazioni specifiche.

La differenza tra elastomeri e siliconi

Composizione della spina dorsale

La differenza principale tra elastomeri e siliconi risiede nelle loro catene polimeriche. Gli elastomeri sono basati su catene carbonio-carbonio, simili ad altri polimeri organici. Al contrario, i siliconi hanno una catena silossanica (Si-O) con gruppi organici attaccati agli atomi di silicio.

Resistenza chimica

I siliconi mostrano generalmente una migliore resistenza alle sostanze chimiche rispetto agli elastomeri. I legami silossanici (Si−O) nei siliconi sono più stabili e meno reattivi dei legami C−C negli elastomeri quando esposti a oli, solventi e altre sostanze chimiche aggressive.

Resistenza al calore

I siliconi offrono una resistenza al calore superiore rispetto alla maggior parte degli elastomeri. La gomma siliconica può mantenere le sue proprietà a temperature fino a 300°C (572°F) per periodi prolungati.

La maggior parte degli elastomeri ha una minore resistenza al calore, con temperature massime di esercizio comprese tra 150 e 200 °C (302 e 392 °F).

Resistenza al freddo

I siliconi mantengono flessibilità ed elasticità a temperature estremamente basse, fino a -100°C (-148°F) o inferiori. La struttura flessibile del silossano consente alle molecole di silicone di muoversi e piegarsi facilmente, anche quando raffreddate.

Gli elastomeri tendono a irrigidirsi e a perdere elasticità a basse temperature a causa del movimento ridotto delle catene polimeriche. La temperatura di transizione vetrosa (Tg) degli elastomeri varia ampiamente. Alcuni elastomeri come la gomma siliconica e la gomma fluorosiliconica hanno valori Tg molto bassi e mantengono flessibilità a basse temperature.

Resistenza ai raggi UV

I siliconi offrono un'eccellente resistenza alla degradazione UV. I legami silossanici sono stabili sotto l'esposizione alla luce UV, consentendo ai siliconi di mantenere le loro proprietà all'esterno per periodi prolungati.

Molti elastomeri sono suscettibili alla degradazione UV a meno che non siano specificamente formulati con stabilizzatori UV. La luce UV può rompere i legami chimici nelle molecole di elastomero, causando screpolature, scolorimento e perdita di proprietà meccaniche nel tempo.

Durabilità

Gli elastomeri hanno generalmente una maggiore resistenza alla trazione, all'abrasione e allo strappo rispetto ai siliconi. Ciò rende gli elastomeri più adatti per applicazioni di tenuta dinamica e dove è richiesta un'elevata resistenza meccanica. I siliconi sono preferiti per guarnizioni statiche e applicazioni in cui la resistenza alle temperature estreme o agli agenti chimici è fondamentale.

Set di compressione

I siliconi hanno in genere valori di compression set inferiori rispetto agli elastomeri, il che significa che recuperano meglio e mantengono la loro forma originale dopo una compressione prolungata. Questa proprietà rende i siliconi ideali per applicazioni di tenuta in cui viene applicato stress a lungo termine. Gli elastomeri possono subire una maggiore deformazione permanente in condizioni simili.

Costo

Gli elastomeri sono generalmente meno costosi dei siliconi. Le materie prime e i costi di lavorazione degli elastomeri sono inferiori, rendendoli una scelta più conveniente per molte applicazioni. I siliconi hanno un costo più elevato a causa delle materie prime più costose e dei processi di produzione specializzati richiesti.

Riciclabilità

Gli elastomeri sono più facilmente riciclabili rispetto ai siliconi. Molti elastomeri, come la gomma naturale e gli elastomeri termoplastici (TPE), possono essere riprocessati e riutilizzati. I siliconi, d'altro canto, sono polimeri termoindurenti difficili da riciclare a causa della loro struttura reticolata. Il riciclaggio dei siliconi spesso comporta il downcycling in prodotti di valore inferiore.

Applicazioni

Gli elastomeri trovano largo impiego in pneumatici, nastri trasportatori, tubi flessibili, guarnizioni, guarnizioni e componenti di assorbimento degli urti. Sono preferiti per applicazioni che richiedono elevata resistenza meccanica, resistenza all'abrasione e tenuta dinamica.

I siliconi sono comunemente usati in dispositivi medici, apparecchiature per la lavorazione alimentare, isolamento elettrico, sigillanti, adesivi e applicazioni ad alta temperatura. Eccellono in aree in cui biocompatibilità, inerzia chimica, ampia stabilità della temperatura e resistenza agli agenti atmosferici sono essenziali.