بیشتر مقالات “خواص سیلیکون” مانند یک مدخل دایرهالمعارف خوانده میشوند - ستون فقرات Si-O، یک پاراگراف در مورد انعطافپذیری، یک پاراگراف در مورد مقاومت حرارتی، و غیره. این کمکی نمیکند وقتی که مجبور باشید قیمت ابزار را تأیید کنید یا یک برگه مشخصات قطعه نهایی بنویسید.
لاستیک سیلیکون یک الاستومر مصنوعی با اسکلت Si-O-Si است که به طور مداوم از 60- درجه سانتیگراد تا 230+ درجه سانتیگراد کار میکند، در Shore A 10-80 موجود است، از نظر الکتریکی تا ~25 کیلوولت بر میلیمتر عایق است و از نظر شیمیایی در برابر اکثر محیطهای قطبی بیاثر است. عملکرد در دنیای واقعی با درجه فرمولاسیون (HTV در مقابل LSR)، سیستم پخت (پراکسید در مقابل پلاتین) و گواهینامه انطباق () محدود میشود.FDA 21 CFR 177.2600, بندهای 30/31 قانون مالیاتهای مستقیم, کلاس ششم USP, ISO 10993).
این مرجع ویژگی است که من قبل از بحث در مورد ابزارآلات به مهندسان و مسئولین تدارکات میدهم. این مرجع مشخص میکند که مشخصات کاتالوگ چیست، چه چیزی وابسته به درجه است و چه تغییراتی در تولید ایجاد میکند.
۱. خواص فیزیکی
۱.۱ چگالی و وزن
چگالی سیلیکون در ... قرار دارد ۱.۱۰–۱.۲۵ گرم بر سانتیمتر مکعب, ، که عمدتاً توسط بارگذاری پرکننده (سیلیس دودی یا رسوبی) هدایت میشود. بارگذاری پرکننده بالاتر، استحکام کششی را بهبود میبخشد اما شفافیت و ازدیاد طول را کاهش میدهد. سیلیکون شناور نمیشود.
| مواد | چگالی (گرم بر سانتیمتر مکعب) |
|---|---|
| ای پی دی ام | ۰.۸۶–۰.۹۰ |
| لاستیک طبیعی | ۰.۹۱–۰.۹۳ |
| لاستیک سیلیکونی | ۱.۱۰–۱.۲۵ |
| پی وی سی | ۱.۲۰–۱.۵۵ |
| فلوروسیلیکون (FVMQ) | ۱.۴۰–۱.۶۰ |
این موضوع برای هزینه حمل و نقل قطعات حجیم (حصیر، ملحفه، آستر فر) و برای کاربردهای حساس به شناوری اهمیت دارد. برای اطلاعات بیشتر در مورد هر ماده، به بخش مربوطه مراجعه کنید. سیلیکون در مقابل پلاستیک, پی وی سی در مقابل سیلیکون، و سیلیکون در مقابل لاستیک.
۱.۲ رنگ و شفافیت
صمغ سیلیکون پایه شفاف است. انواع پخت شده با پلاتین شفاف باقی میمانند؛ انواع پخت شده با پراکسید به دلیل وجود بقایای کاتالیزور به رنگ زرد-سفید تمایل دارند. رنگدانه در مرحله آسیاب یا ترکیب مخلوط میشود و بعداً اضافه نمیشود.
پایداری رنگ در برابر اشعه ماوراء بنفش و گرما به انتخاب رنگدانه بستگی دارد، نه به خود سیلیکون. قطعات دارای رنگدانه اکسید آهن پس از بیش از ۱۰۰۰ ساعت قرار گرفتن در معرض فضای باز تغییر رنگ میدهند؛ رنگدانههای مبتنی بر کادمیوم با RoHS مطابقت ندارند و رسیدن کاملاً صریح.
۱.۳ سختی (ساحل A)
Shore A تنها ویژگی با بیشترین بینظمی در منبعیابی سیلیکون است.
| ساحل A | احساس | استفاده معمول |
|---|---|---|
| ۱۰–۲۰ | ژل مانند | پوشیدنیهای تماسی با پوست، آسترهای پروتزی |
| ۲۰–۳۰ | نرم، ایمن برای کودک | پستانک، دندانگیر، فنجان قاعدگی |
| ۳۰–۵۰ | استاندارد "نرم"“ | آببندها، واشرها، کلاههای شنا |
| ۵۰–۷۰ | شرکت | دستههای کفگیر، صفحه کلید، قالبهای پخت |
| ۷۰–۸۰ | سفت و سخت | آببندهای صنعتی، قطعات سازهای |
سختی بر حسب ... اندازهگیری میشود. ASTM D2240 با مکث ۱ ثانیهای در فرورفتگی. قوانین مکث ISO 48-4 اعداد متفاوتی ارائه میدهند. روش آزمایش را روی PO فراخوانی کنید، در غیر این صورت قطعات ۵ تا ۸ نقطه ساحلی خارج از هدف دریافت خواهید کرد و هیچ راه چارهای نخواهید داشت.
برای اینکه بدانید سختی چگونه عملکرد آببندی، حس لامسه و عمر سایشی را تحت تأثیر قرار میدهد، به [مطالب] مراجعه کنید. سختی سیلیکون شور A: تأثیر بر حس، آببندی و دوام و چرا سختی ساحل سیلیکون مهم است؟.
و برای جزئیات مشخصات فیزیکی سیلیکون
۲. خواص مکانیکی
۲.۱ استحکام کششی و ازدیاد طول
لولههای سیلیکونی همه منظوره کشش ۴.۵ تا ۱۰ مگاپاسکال و ازدیاد طول در نقطه شکست ۲۰۰–۸۰۰۱TP3T تحت استاندارد ASTM D412 / ISO 37. گریدهای با مقاومت پارگی بالا، استحکام کششی را به 10 تا 12 مگاپاسکال میرسانند.
در مقایسه با EPDM (15-20 مگاپاسکال) یا لاستیک طبیعی (20-30 مگاپاسکال)، سیلیکون از نظر مکانیکی ضعیف است. سیلیکون برای بار کششی انتخاب نشده است. سیلیکون برای پنجره دمایی، زیست سازگاری و بازیابی انتخاب شده است.
وقتی یک خریدار میپرسد “سیلیکون چقدر وزن را میتواند تحمل کند”، پاسخ همیشه این است: به هندسه بستگی دارد، نه به خود سیلیکون. ببینید سیلیکون چقدر وزن را میتواند تحمل کند؟ برای ریاضی هندسه.
۲.۲ مقاومت در برابر پارگی
استحکام پارگی: ۹–۵۵ کیلونیوتن بر متر تحت استاندارد ASTM D624 Die B. لاستیک سیلیکون مایع (LSR) تمیزتر از HTV پاره میشود زیرا پخت پلاتینیومی شبکه پیوند عرضی متراکمتری ایجاد میکند. به همین دلیل است که بادکنکهای پزشکی، نوک پستانک نوزاد و کاپهای قاعدگی تقریباً همیشه LSR هستند.
۲.۳ مجموعه فشردهسازی
فشرده سازی تحت ASTM D395 (22 ساعت در دمای 175 درجه سانتیگراد) انجام می شود ۵–۳۰۱TP3T. هر چه کمتر باشد بهتر است - این به شما میگوید که یک واشر پس از فشردهسازی طولانی مدت چقدر نمیتواند به حالت اولیه خود برگردد.
سیلیکون پخت شده با پلاتینیوم به 8-15% میرسد. انواع پخت شده با پراکسید قبل از عملیات تکمیلی ثانویه در 20-30% قرار دارند و پس از 4 ساعت پخت تکمیلی در دمای 200 درجه سانتیگراد به حدود 15% کاهش مییابند. شما هزینه آن را با زمان چرخه و هزینه انرژی پرداخت میکنید.
۳. خواص حرارتی
۳.۱ محدوده دمای عملیاتی
پاسخ کاتالوگ: −60 °C تا +230 °C پیوسته. گریدهای پایدار شده با اکسید آهن، مقاومت کوتاهمدت را تا 300 درجه سانتیگراد افزایش میدهند.
پاسخ کارخانه: سیلیکون در بالاترین حد به طور فاجعهباری نمیشکند - سخت میشود، خاصیت کشسانی خود را از دست میدهد و ترکهای سطحی ایجاد میکند. یک تشک پخت را به طور مداوم در دمای ۲۳۰ درجه سانتیگراد روشن کنید و میزان فشردهسازی پس از ۶ تا ۸ هفته افزایش مییابد. شکایات مشتریان در ۳ ماهگی ظاهر میشود، نه در روز اول.
برای رفتار تجزیه، رجوع کنید به دمای ذوب سیلیکون Marvel سیلیکون ذوب نمیشود؛ در دمای تقریباً ۳۵۰ تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد به سیلیس معدنی تجزیه میشود.
۳.۲ رسانایی حرارتی
۰.۱۸–۰.۳۰ وات بر متر مکعب بر کلوین برای سیلیکون بدون پرکننده. گونههای رسانای حرارتی (حاوی نیترید بور، آلومینا یا اکسید روی) به 1.5 تا 3.0 وات بر متر مکعب در کلوین میرسند - که در پدهای شکاف LED و مواد رابط حرارتی باتری EV استفاده میشوند.
سیلیکون استاندارد یک عایق حرارتی است، قابل مقایسه با چوب. به همین دلیل است که دستکش فر سیلیکونی مناسب است - و به همین دلیل است که نمیتوانید از سیلیکون پرنشده به عنوان هیت سینک استفاده کنید. جزئیات در رسانایی حرارتی سیلیکون.
۳.۳ اشتعالپذیری
سیلیکون استاندارد دارای UL94 V-1 رتبهبندی. ترکیبات مقاوم در برابر شعله با پرکنندههای پلاتین یا هیدرات به V-0 میرسند. وقتی سیلیکون میسوزد، خاکستر سیلیس غیر رسانا از خود به جا میگذارد، به همین دلیل است که روکشهای کابل سیلیکونی برای مدارهای اضطراری ساختمانهای بلند و سیمکشی دریایی مشخص شدهاند. به [لینک] مراجعه کنید. سیلیکون قابل اشتعال است.
۴. خواص الکتریکی
سیلیکون یکی از معدود الاستومرهایی است که عملکرد دیالکتریک را در تمام محدوده دمای عملیاتی حفظ میکند.
| ویژگی | محدوده معمول | روش آزمون |
|---|---|---|
| مقاومت ویژه حجمی | ۱۰¹⁴–۱۰¹⁶ اهم·سانتیمتر | ASTM D257 |
| قدرت دی الکتریک | ۱۷–۲۵ کیلوولت بر میلیمتر | ASTM D149 |
| ثابت دیالکتریک (۱ مگاهرتز) | ۲.۸–۳.۵ | ASTM D150 |
| مقاومت در برابر قوس | >120 ثانیه | ASTM D495 |
نکته عملی: عایق PVC پس از دمای ۹۰ درجه سانتیگراد نرم میشود، در حالی که سیلیکون تا دمای ۲۰۰ درجه سانتیگراد به بالا مقاومت دیالکتریک خود را حفظ میکند. برای انتخاب ضخامت به ولتاژ، به [لینک] مراجعه کنید. ورقهای سیلیکونی مقاومت دیالکتریک و رتبهبندیها و گزینههای ضخامت لایه عایق الکتریکی ورقهای سیلیکونی.
سیلیکون رسانای پر شده با کربن یا نقره این محدوده را کاملاً معکوس میکند - مقاومت سطحی به 10⁰–10² Ω/sq کاهش مییابد. این یک ماده متفاوت است؛ به ... مراجعه کنید. صفحه کلیدهای سیلیکونی رسانا در مقابل غیر رسانا.
۵. خواص شیمیایی
۵.۱ بیاثری و مقاومت
سیلیکون از نظر شیمیایی در برابر موارد زیر پایدار است:
- اسیدها و قلیاهای رقیق
- حلالهای قطبی (آب، الکلها، گلیسیرین)
- اکسیژن و ازن - برای الاستومرها غیرمعمول است
- بیشتر مواد غذایی و مایعات بیولوژیکی
سیلیکون در موارد زیر متورم یا تخریب میشود:
- حلالهای غیرقطبی (بنزین، تولوئن، روغنهای معدنی) — تورم حجمی 20–60%
- اسیدهای غلیظ (HCl، H₂SO₄)
- بخار اشباع بالای ۱۵۰ درجه سانتیگراد برای مدت زمان طولانی (هیدرولیز اسکلت Si-O)
تورم ناشی از تماس کوتاه مدت با حلال برگشتپذیر است. تماس طولانی مدت با روغن، آببندهای سیلیکونی در محفظه موتور خودرو را از بین میبرد - در آنجا فلوروسیلیکون (FVMQ) را مشخص کنید. مرجع: ویژگی های مقاومت شیمیایی نوارهای سیلیکونی.
۵.۲ آبگریزی
زاویه تماس آب سطحی: ۱۰۰–۱۱۰ درجه. سیلیکون بدون پوشش، آب را دفع میکند، به همین دلیل است که سیلیکون عامل جداکننده پیشفرض در قالبهای بتنی است و واشرهای سیلیکونی بدون درزگیر اضافی آببندی میشوند.
۵.۳ هوازدگی - اشعه ماوراء بنفش، ازن، اکسیداسیون
سیلیکون حفظ میکند خواص مکانیکی ۸۰–۹۰۱TP3T پس از ۵ سال استفاده در فضای باز قرار گرفتن در معرض تحت شتاب ASTM G155 آزمایش قوس زنون. ترک خوردگی لاستیک طبیعی در فضای باز در عرض ۶ تا ۱۲ ماه به طور قابل مشاهدهای مشاهده میشود.
این مصونیت کامل نیست. سیلیکون مشکی پر شده با کربن سیاه، دوام بهتری نسبت به سیلیکونهای رنگی دارد؛ سیلیکون شفاف پس از ۱۸ تا ۲۴ ماه قرار گرفتن در معرض نور مستقیم خورشید، به طور قابل توجهی زرد میشود. ببینید سیلیکون مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش و نوارهای سیلیکونی مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش و آب و هوا.
تجزیه طولانی مدت زباله در محل دفن زباله در محدوده ۵۰ تا ۵۰۰ سال است. چقدر طول میکشد تا سیلیکون تجزیه شود؟.
۶. خواص بیولوژیکی و انطباق
اینجاست که بیشتر مشخصات فنی اشتباه میشوند. “درجه غذایی” و “درجه پزشکی” قابل تعویض نیستند و “ایمن برای سیلیکون” یک اصطلاح نظارتی نیست.
| سطح انطباق | استاندارد | استفاده معمول | حق بیمه هزینه |
|---|---|---|---|
| صنعتی | هیچ کدام مورد نیاز نیست | آببندها، واشرها، تشکها | خط پایه |
| تماس با غذا (ایالات متحده) | FDA 21 CFR 177.2600 | ظروف پخت نان، نگهداری مواد غذایی | +۵–۱۰۱TP3T |
| تماس با غذا (اتحادیه اروپا) | بندهای 30 و 31 قانون کار فدرال (LFGB) | ظروف پخت و پز، شیشه شیر نوزاد وارداتی از اتحادیه اروپا | +20–30% |
| تماس با پوست | ایزو ۱۰۹۹۳-۵، -۱۰ | پوشیدنیها، پروتزها | +۲۵–۴۰۱TP3T |
| ایمپلنت پزشکی | کلاس ششم USP، پنل کامل ISO 10993 | کاتترها، ایمپلنتها | +50–200% |
درجهای که با برچسب “پزشکی” مشخص شده باشد، به طور خودکار برای مواد غذایی ایمن نیست - حلالهای مهاجرت متفاوت، آزمایشهای مختلف آبشویی. ببینید سیلیکون خوراکی در مقابل سیلیکون پزشکی و سیلیکون درجه مواد غذایی.
برای محصولات در تماس با پوست یا در تماس با سیالات زیستی، زیستسازگاری باید نه فقط روی ماده اولیه، بلکه روی قطعه نهایی نیز مجدداً اعتبارسنجی شود. رنگدانهها، رهاسازی از قالب و عملیات پس از پخت، همگی از موارد نقض انطباق هستند. مرجع: آیا سیلیکون واقعاً برای کاربردهای پزشکی زیست سازگار است؟ و مسیرهای آزمایش زیستسازگاری برای دستگاههای تماس با پوست (ISO 10993).
سیلیکون همچنین برای اکثر کاربران حساسیتزا نیست - ببینید آیا سیلیکون ضد حساسیت است؟.
۷. چگونگی تغییر خواص بر اساس سیستم پخت و درجه
دو تصمیم فرمولاسیون، تقریباً 80% از پوشش خواص را قبل از برش ابزار فولاد، تثبیت میکنند:
| متغیر | HTV (سیلیکون جامد) | LSR (سیلیکون مایع) |
|---|---|---|
| سیستم درمان پیشفرض | پراکسید (پلاتین اختیاری) | فقط پلاتینیوم |
| محدوده سختی | ۲۰–۸۰ ساحل A | ۵–۷۰ ساحل A |
| استحکام پارگی | پایین تر | بالاتر |
| مجموعه فشرده سازی | ۱۵–۲۵۱TP3T (پس از عملیات تکمیلی) | ۸–۱۵۱TP3T |
| تحمل قابل دستیابی | ±۰.۰۵–۰.۱۰ میلیمتر | ±۰.۰۲–۰.۰۵ میلیمتر |
| هزینه ابزارسازی | کم | بالا (راهگاه سرد) |
| زمان چرخه | ۳ تا ۸ دقیقه | ۳۰–۹۰ ثانیه |
| بهترین تناسب | حجم کم/متوسط، هندسه ساده | قطعات پزشکی، کودک، قطعات میکرو با تیراژ بالا |
اگر سیستم پخت روی PO مشخص نشده باشد، پیشفرض پراکسید HTV است - ارزانتر، اما با محصولات جانبی پخت باقیمانده که بر طعم، بو و ثبات رنگ تأثیر میگذارند. برای هر چیزی که با پوست تماس دارد، کودک یا پزشکی، تقاضا کنید درمان پلاتین به صورت کتبی. ببینید لاستیک سیلیکونی LSR در مقابل HTV, پخت در مقابل ولکانیزاسیون در سیلیکون، و ولکانیزاسیون سیلیکون: آنچه مهندسان اشتباه میکنند.
۸. جستجوی سریع - همه املاک در یک نگاه
| ویژگی | محدوده معمول | استاندارد آزمون |
|---|---|---|
| تراکم | ۱.۱۰–۱.۲۵ گرم بر سانتیمتر مکعب | ASTM D792 |
| سختی شور A | ۱۰–۸۰ | ASTM D2240 |
| استحکام کششی | ۴.۵–۱۲ مگاپاسکال | ASTM D412 |
| ازدیاد طول در نقطه شکست | ۲۰۰–۸۰۰۱TP3T | ASTM D412 |
| استحکام پارگی | ۹–۵۵ کیلونیوتن بر متر | قالب ASTM D624 B |
| مجموعه فشرده سازی | ۸–۳۰۱TP3T | ASTM D395 |
| دمای عملیاتی | −60 تا +230 درجه سانتیگراد | — |
| رسانایی حرارتی | ۰.۱۸–۰.۳۰ وات بر متر مکعب بر کلوین | ASTM C177 |
| قدرت دی الکتریک | ۱۷–۲۵ کیلوولت بر میلیمتر | ASTM D149 |
| مقاومت ویژه حجمی | ۱۰¹⁴–۱۰¹⁶ اهم·سانتیمتر | ASTM D257 |
| رتبهبندی شعله | UL94 V-1 (V-0 با افزودنی FR) | UL94 |
| زاویه تماس آب | ۱۰۰–۱۱۰ درجه | — |
نمودار رادار خواص سیلیکون، مقایسه سیلیکون، EPDM، لاستیک طبیعی، PVC و فلوروسیلیکون بر اساس سختی، محدوده دمایی، دی الکتریک، مقاومت شیمیایی و هزینه
سوالات متداول
آیا سیلیکون سمی است؟
خیر. سیلیکون عملآوریشده از نظر شیمیایی بیاثر است و در صورت ترکیب و عملآوری نهایی، تحت استانداردهای FDA 21 CFR 177.2600، LFGB §30/§31 و ISO 10993 برای تماس با مواد غذایی و پزشکی تأیید شده است. سیلیکون عملآورینشده و محصولات جانبی عملآوری پراکسید نباید در کارگاه استنشاق شوند.
آیا سیلیکون ذوب میشود؟
خیر. سیلیکون نقطه ذوب ندارد. در دمای بالاتر از حدود ۳۵۰ درجه سانتیگراد به سیلیس (SiO₂)، یک خاکستر سفید ریز، تجزیه میشود. به همین دلیل است که سیلیکون در سیمکشیهای مقاوم در برابر آتش و واشرهای دمای بالا قابل استفاده است.
تفاوت بین سیلیکون و سیلیکون چیست؟
سیلیکون عنصر (Si) است. سیلیکون پلیمری با اسکلت Si-O-Si و گروههای جانبی متیل یا وینیل است. ببینید سیلیکون در مقابل سیلیکون.
سیلیکون چقدر دوام میآورد؟
۲۰+ سال در فضای داخلی، ۵ تا ۱۰ سال در فضای باز تحت تابش مستقیم اشعه ماوراء بنفش، بسته به درجه. تجزیه در محل دفن زباله ۵۰ تا ۵۰۰ سال است.
آنچه این ستون پوشش نمیدهد
این مرجع ویژگی است، نه دفترچه راهنمای منبع. قبل از اینکه هر عدد بالا را ثابت در نظر بگیرید، سه مرز را باید بخوانید:
- اعداد مربوط به خواص وابسته به فرمولاسیون هستند. هر محدوده مشخصات بسته به گرید، میزان پرکننده و سیستم پخت، ±20% تغییر میکند. همیشه TDS واقعی تأمینکننده را برای گرید خاص ذکر شده درخواست کنید.
- روش آزمایش از تعداد مهمتر است. یک قطعه Shore A 50 که با مکث ۱ ثانیهای اندازهگیری شده است، با قطعهای که با مکث ۱۵ ثانیهای اندازهگیری شده است، یکسان نیست. ASTM D2240 در مقابل ISO 48-4 مقادیر متفاوتی را برای یک قطعه یکسان تولید میکنند. روش را روی برگه مشخصات قفل کنید.
- مستندات انطباق منقضی میشود. گواهینامههای آزمایش FDA، LFGB و USP برای یک دسته خاص از مواد اولیه معتبر هستند، نه برای قطعه نهایی به طور نامحدود. در صورت تغییر درجه، تغییر تأمینکننده یا تغییر رنگدانه، آزمایش را دوباره انجام دهید.
قبل از ارسال درخواست به هر کارخانه سیلیکون، پنج ورودی را در نظر بگیرید:
- دمای عملیاتی مداوم (نه اوج)
- هدف Shore A با روش آزمایش اعلام شده
- دامنه انطباق - کدام استاندارد، کدام حالت تماس
- سیستم پخت - پلاتین یا پراکسید
- کلاس تحمل - مصرفی، صنعتی یا پزشکی
بدون این پنج مورد، هر قیمتی که دریافت میکنید حدسی است و هر مورد خط TDS غیرقابل تأیید است.
این ستون در کنار یک مرجع گستردهتر قرار دارد. اگر میخواهید تصویر کاملی داشته باشید - اینکه سیلیکون در سطح شیمی واقعاً چیست، چگونه تولید میشود و در خانواده الاستومر در کجا قرار دارد - [لینک] را بخوانید. راهنمای کامل مواد سیلیکونی. از آن به عنوان متن بالادستی استفاده کنید؛ از این صفحه به عنوان جستجوی ویژگی استفاده کنید.
