Schmilzt Silikon? Das ist eine häufige Frage vieler Menschen.
Um die Hitzebeständigkeit eines Materials zu beurteilen, stützen wir uns häufig auf den Schmelzpunkt. Silikon ist jedoch kein typischer Thermoplast und hat keinen eindeutigen Schmelzpunkt. Stattdessen wird es bei hohen Temperaturen allmählich weicher, verliert an Elastizität und zerfällt schließlich.
In diesem Artikel untersuchen wir, warum das so ist und was wirklich mit Silikon passiert, wenn die Temperatur steigt.
Warum hat Silikon keinen herkömmlichen Schmelzpunkt?
Silikon schmilzt nicht im herkömmlichen Sinne. Dies liegt hauptsächlich an seiner einzigartigen chemischen Struktur und Molekülanordnung.
Starkes Si–O-Rückgrat
Silikon hat ein Silizium-Sauerstoff-Rückgrat mit sehr hoher Bindungsenergie. Diese starke Struktur verleiht Silikon eine hervorragende Hitzebeständigkeit. Im Gegensatz zu Metallen, die bei einer bestimmten Temperatur schmelzen, bleibt Silikon stabil. Es zerfällt beim Erhitzen nicht so leicht.
Amorphe Struktur
Im Gegensatz zu Metallen mit geordneter Kristallstruktur ist Silikon weitgehend amorph. Das bedeutet, dass es keinen genauen Energiepunkt gibt, an dem alle Moleküle vom festen in den flüssigen Zustand übergehen. Beim Erhitzen von Silikon bewegen sich seine Molekülketten einfach immer stärker, wodurch das Material allmählich weicher wird und sich ausdehnt, anstatt abrupt zu schmelzen.
Vernetztes Netzwerk
Die meisten Silikone härten aus und bilden durch chemische Vernetzungen zwischen ihren Ketten ein dreidimensionales Netzwerk. Diese Vernetzungen halten die Struktur zusammen. Bei zu hohen Temperaturen beginnen diese Bindungen und sogar das Rückgrat zu brechen. Dies führt zur Zersetzung, nicht zum Schmelzen.
Wie verhält sich Silikon bei hohen Temperaturen?
Wenn die Leute hören, dass Silikon keinen herkömmlichen Schmelzpunkt hat, lautet ihre nächste Frage oft: „Wie verhält sich Silikon dann bei steigender Temperatur?“
Silikon schmilzt nicht wie Metall oder Kunststoff. Stattdessen durchläuft es einen allmählichen Übergang – von der Erweichung über den Verlust der Elastizität bis hin zum Zerfall bei extremen Temperaturen. Dieser fortschreitende Wandel macht Silikon so einzigartig, erfordert aber auch ein klares Verständnis seiner thermischen Grenzen.
Diese Tabelle zeigt, wie sich Silikon bei steigender Temperatur verändert.
| Temperaturbereich | Thermisches Verhalten |
| <150 °C | Bleibt stabil ohne erkennbare Änderungen |
| 150–200 °C | Beginnt leicht weicher zu werden; die Elastizität nimmt etwas ab |
| Etwa 250°C | Einige niedermolekulare Komponenten beginnen zu verdampfen; die lokale Struktur löst sich |
| 300–400 °C | Polymerketten zerfallen; die thermische Zersetzung beginnt und setzt organische Gase frei |
| >400°C | Es kommt zur vollständigen Karbonisierung, wobei anorganische Rückstände (weiße Asche oder schwarze Kohle) zurückbleiben. |
Wie schneidet Silikon im Vergleich zu anderen Materialien bei hohen Temperaturen ab?
Bei der Auswahl von Materialien für Hochtemperaturumgebungen ist es wichtig zu wissen, ob sie schmelzen, wie sie sich bei Hitze verhalten und ob sie für solch anspruchsvolle Bedingungen geeignet sind.
Die folgende Tabelle vergleicht Silikon mit mehreren anderen weit verbreiteten Materialien. Sie hebt ihr thermisches Verhalten und ihre Verwendbarkeit in hitzeintensiven Umgebungen hervor.
| Material | Schmilzt es? | Zersetzungstemperatur | Für den Einsatz bei hohen Temperaturen geeignet? |
| Silikon | NEIN | 300–400 °C | Ja |
| PE/PP | Ja | <250 °C | NEIN |
| aus PVC | Ja | <200 °C | NEIN |
| TPE | Ja | 180–230 °C | Begrenzt |
| Natürliches Gummi | NEIN | <250 °C | Teilweise |
| FKM (Viton) | NEIN | >300°C | Ja (hohe Kosten) |
Wie zersetzt sich Silikon bei hohen Temperaturen?
Silikon ist für seine hervorragende Hitzebeständigkeit bekannt und eignet sich gut für viele anspruchsvolle Anwendungen.
Wie jedes Material hat auch Silikon seine Grenzen. Wenn es extremen Temperaturen ausgesetzt wird, die weit über den vorgesehenen Temperaturbereich hinausgehen, beginnt es irgendwann zu zerfallen.
In den folgenden Abschnitten wird es Schritt für Schritt erklärt.
Erweichung bei hohen Temperaturen
Wenn die Temperatur über die sichere Arbeitsgrenze von Silikon steigt (normalerweise über 150 °C bis 200 °C), schmilzt es nicht wie Eis. Stattdessen verliert es langsam seine Elastizität und Flexibilität.
Möglicherweise bemerken Sie, dass das Material spröde wird oder Anzeichen von Vergilbung oder Verfärbung zeigt. Dies ist kein abrupter Phasenwechsel, sondern eher ein Zeichen thermischer Oxidation. Molekülketten bewegen sich aktiver und beginnen in Gegenwart von Sauerstoff zu zerfallen.
An diesem Punkt nehmen die physikalischen Eigenschaften des Silikons – wie Zugfestigkeit und Dichtungsfähigkeit – stark ab, was bedeutet, dass es für seinen ursprünglichen Verwendungszweck nicht mehr geeignet ist.
Chemische Zersetzung
Bei weiter steigender Hitze beginnt der chemische Abbau.
Die ersten Bestandteile, die abgebaut werden, sind die organischen Seitengruppen, die an das Silikonrückgrat gebunden sind, wie beispielsweise Methylgruppen. Diese haben eine geringere Bindungsenergie und zerfallen in kleine organische Moleküle oder Gase. Dieser Prozess kann eine leichte Rauchentwicklung verursachen.
Im Gegensatz zu brennendem Kunststoff ist dieser Rauch minimal, da Silikon nur wenig organisches Material enthält.
Schließlich beginnt auch das Silizium-Sauerstoff-Rückgrat bei extrem hohen Temperaturen zu brechen und sich neu anzuordnen.
Dies markiert einen vollständigen chemischen Abbau der Silikonstruktur.
Endzustand
Nach einer Reihe von Hochtemperaturreaktionen hinterlässt Silikon typischerweise anorganische Rückstände.
Sobald alle organischen Bestandteile entfernt und das Rückgrat zersetzt sind, bilden die Silizium- und Sauerstoffatome Siliziumdioxid (SiO₂) – eine äußerst stabile Verbindung. Es erscheint normalerweise als feines weißes Pulver oder Asche. Deshalb bleiben beim Verbrennen von Silikon oft helle, weiße Rückstände zurück.
Bei der Zersetzung können auch geringe Mengen flüchtiger Siloxane freigesetzt werden.
Welche Faktoren beeinflussen die Hitzebeständigkeit von Silikon?
Die Hitzebeständigkeit von Silikon ist nicht festgelegt. Sie ist eine komplexe und anpassbare Eigenschaft. Um die Leistung von Silikon zu steuern, ist es wichtig, die Schlüsselfaktoren und ihr Zusammenspiel zu verstehen.
Molekulare Struktur
Die Hitzebeständigkeit von Silikon beruht hauptsächlich auf seinem starken Silizium-Sauerstoff-Rückgrat. Auch die Art der an die Siliziumatome gebundenen organischen Seitengruppen spielt eine entscheidende Rolle.
Beispielsweise kann durch das Hinzufügen fluorhaltiger Gruppen die Öl- und Chemikalienbeständigkeit erheblich verbessert werden, während gleichzeitig eine hohe thermische Stabilität erhalten bleibt.
Vernetzungsnetzwerk
Die Dichte und Art der Vernetzung bestimmen direkt die Stabilität des Silikons.
Durch platinkatalysierte Additionshärtung gebildete Vernetzungen sind stabiler als solche aus der Peroxidhärtung. Dies führt häufig zu einer besseren Langzeit-Wärmebeständigkeit.
Eine höhere Vernetzungsdichte kann zudem die kurzfristige Hitzebeständigkeit und Härte verbessern.
Füllstoffe und Additive
Thermische Stabilisatoren sind der Schlüssel zur Verbesserung der langfristigen Wärmeleistung von Silikon.
Additive wie Eisenoxid oder Ruß können den oxidativen Abbau bei hohen Temperaturen verringern und die Lebensdauer des Materials verlängern. Verstärkende Füllstoffe wie pyrogene Kieselsäure erhöhen nicht nur die mechanische Festigkeit, sondern auch die thermische Stabilität.
Externe Umgebung und Verarbeitung
Eine präzise Kontrolle während der Produktion ist entscheidend. Eine ordnungsgemäße Aushärtung gewährleistet die beste thermische Stabilität.
Im realen Einsatz spielen auch die äußeren Bedingungen eine Rolle. Der Kontakt mit Sauerstoff, Feuchtigkeit oder Chemikalien kann die Alterung beschleunigen. Auch mechanische Belastungen können die Haltbarkeit bei hohen Temperaturen verkürzen.
Abschluss
Silikon hat keinen festen Schmelzpunkt. Es verflüssigt sich bei großer Hitze nicht, sondern behält seine Form, bis es verkohlt und zerfällt. Dieses Verständnis hilft Ihnen, Silikonprodukte richtig einzusetzen. Großartige Produkte entstehen mit den richtigen Materialien und dem richtigen Team. Wir haben Kunden weltweit mit maßgeschneiderten Silikonlösungen unterstützt. Jetzt sind Sie an der Reihe. Kontaktieren Sie uns, um loszulegen.
