Smelt siliconen? Dit is een veelgestelde vraag voor veel mensen.
We vertrouwen vaak op het concept van een smeltpunt om de hittebestendigheid van een materiaal te beoordelen. Maar siliconen zijn geen typische thermoplasten en hebben geen specifiek smeltpunt. In plaats daarvan wordt het bij blootstelling aan hoge temperaturen geleidelijk zachter, verliest het zijn elasticiteit en breekt het uiteindelijk af.
In dit artikel onderzoeken we waarom dat zo is en wat er werkelijk gebeurt met siliconen als de temperatuur stijgt.
Waarom heeft siliconen geen traditioneel smeltpunt?
Siliconen smelten niet in de traditionele zin van het woord. Dit komt vooral door de unieke chemische structuur en moleculaire samenstelling.
Sterke Si-O-ruggengraat
Siliconen hebben een silicium-zuurstofruggengraat met een zeer hoge bindingsenergie. Deze sterke structuur geeft siliconen een uitstekende hittebestendigheid. In tegenstelling tot metalen, die bij een bepaalde temperatuur smelten, blijft siliconen stabiel. Het breekt niet gemakkelijk af bij verhitting.
Amorfe structuur
In tegenstelling tot metalen met een geordende kristalstructuur is siliconen grotendeels amorf. Dit betekent dat er geen exact energiepunt is waarop alle moleculen van vast naar vloeibaar overgaan. Naarmate siliconen opwarmen, bewegen de moleculaire ketens steeds meer, waardoor het materiaal geleidelijk zachter wordt en uitzet in plaats van abrupt te smelten.
Crosslinked netwerk
De meeste siliconen harden uit en vormen een driedimensionaal netwerk door chemische verbindingen tussen de ketens. Deze verbindingen houden de structuur bij elkaar. Wanneer de temperatuur te hoog wordt, beginnen deze verbindingen en zelfs de ruggengraat te breken. Dit leidt tot ontbinding, niet tot smelten.
Hoe gedraagt siliconen zich bij hoge temperaturen?
Wanneer mensen horen dat siliconen geen traditioneel smeltpunt hebben, is hun volgende vraag vaak: "Hoe gedraagt siliconen zich dan als de temperatuur stijgt?"
Siliconen smelten niet zoals metaal of plastic. In plaats daarvan ondergaat het een geleidelijke overgang: van zacht worden naar verlies van elasticiteit en uiteindelijk afbreken bij extreme temperaturen. Deze geleidelijke verandering maakt siliconen zo uniek, maar vereist ook een duidelijk begrip van de thermische grenzen ervan.
Deze tabel laat zien hoe siliconen veranderen als de temperatuur stijgt.
| Temperatuurbereik | Thermisch gedrag |
| <150°C | Blijft stabiel zonder merkbare veranderingen |
| 150–200°C | Begint lichtjes te verzachten; elasticiteit neemt iets af |
| Ongeveer 250°C | Sommige componenten met een laag moleculair gewicht beginnen te verdampen; de lokale structuur wordt losser |
| 300–400°C | Polymeerketens breken af; thermische ontleding begint, waarbij organische gassen vrijkomen |
| >400°C | Er vindt volledige carbonisatie plaats, waarbij een anorganisch residu achterblijft (witte as of zwarte verkooling) |
Hoe verhoudt siliconen zich tot andere materialen bij hoge temperaturen?
Bij het selecteren van materialen voor omgevingen met hoge temperaturen is het van essentieel belang om te weten of ze smelten, hoe ze zich gedragen bij hitte en of ze geschikt zijn voor dergelijke veeleisende omstandigheden.
De onderstaande tabel vergelijkt siliconen met verschillende andere veelgebruikte materialen. Het toont hun thermisch gedrag en bruikbaarheid in hitte-intensieve omgevingen.
| Materiaal | Smelt het? | Ontledingstemperatuur | Geschikt voor gebruik bij hoge temperaturen? |
| Siliconen | Nee | 300–400°C | Ja |
| PE/PP | Ja | <250°C | Nee |
| PVC | Ja | <200°C | Nee |
| TPE | Ja | 180–230°C | Beperkt |
| Natuurlijk rubber | Nee | <250°C | Gedeeltelijk |
| FKM (Viton) | Nee | >300°C | Ja (hoge kosten) |
Hoe breekt siliconen af bij hoge temperaturen?
Siliconen staan bekend om hun uitstekende hittebestendigheid en presteren goed in veel veeleisende toepassingen.
Maar net als elk ander materiaal heeft siliconen zijn beperkingen. Wanneer siliconen worden blootgesteld aan extreme temperaturen die ver buiten het ontwerpbereik liggen, zullen ze uiteindelijk afbreken.
In de volgende paragrafen wordt dit stap voor stap uitgelegd.
Verzachting bij hoge temperaturen
Naarmate de temperatuur boven de veilige werkgrens van siliconen stijgt (meestal boven de 150 °C tot 200 °C), smelt het niet zoals ijs, maar verliest het langzaam zijn elasticiteit en flexibiliteit.
Mogelijk merkt u dat het materiaal broos wordt of tekenen van vergeling of verkleuring vertoont. Dit is geen abrupte faseverandering, maar eerder een teken van thermische oxidatie. Moleculaire ketens bewegen actiever en beginnen af te breken in aanwezigheid van zuurstof.
Op dit punt nemen de fysieke eigenschappen van siliconen, zoals treksterkte en afdichtend vermogen, sterk af. Dit betekent dat het niet langer geschikt is voor het oorspronkelijke gebruik.
Chemische ontleding
Naarmate de temperatuur verder stijgt, begint de chemische afbraak.
De eerste delen die afbreken, zijn de organische zijgroepen die aan de siliconenruggengraat vastzitten, zoals methylgroepen. Deze hebben een lagere bindingsenergie en vallen uiteen in kleine organische moleculen of gassen. Dit proces kan een lichte hoeveelheid rook produceren.
In tegenstelling tot brandend plastic is de rookontwikkeling minimaal, omdat siliconen weinig organisch materiaal bevatten.
Uiteindelijk begint ook de silicium-zuurstofruggengraat te breken en zich bij extreem hoge temperaturen opnieuw te ordenen.
Hierbij vindt een volledige chemische afbraak van de siliconenstructuur plaats.
Eindtoestand
Na een reeks reacties bij hoge temperaturen laat siliconen doorgaans anorganische resten achter.
Zodra alle organische delen verdwenen zijn en de ruggengraat is afgebroken, vormen de silicium- en zuurstofatomen zich om tot siliciumdioxide (SiO₂) – een zeer stabiele verbinding. Het verschijnt meestal als een fijn wit poeder of as. Daarom blijft er bij het verbranden van siliconen vaak een lichte, witte rest achter.
Tijdens de ontleding kunnen ook kleine hoeveelheden vluchtige siloxanen vrijkomen.
Welke factoren beïnvloeden de hittebestendigheid van siliconen?
De hittebestendigheid van siliconen is niet vast. Het is een complexe en aanpasbare eigenschap. Inzicht in de belangrijkste factoren en hoe ze samenwerken is essentieel voor het beheersen van de prestaties van siliconen.
Moleculaire structuur
De hittebestendigheid van siliconen komt voornamelijk voort uit de sterke silicium-zuurstofruggengraat. Ook de soorten organische zijgroepen die aan de siliciumatomen gebonden zijn, spelen een cruciale rol.
Door bijvoorbeeld fluorhoudende groepen toe te voegen, kan de olie- en chemische bestendigheid aanzienlijk worden verbeterd, terwijl de hoge thermische stabiliteit behouden blijft.
Crosslinking-netwerk
De dichtheid en het type crosslinks bepalen rechtstreeks hoe stabiel siliconen zijn.
Crosslinks gevormd door platina-gekatalyseerde additie-uitharding zijn stabieler dan die gevormd door peroxide-uitharding. Dit resulteert vaak in een betere hittebestendigheid op lange termijn.
Een hogere crosslinkdichtheid kan ook de hittebestendigheid en hardheid op korte termijn verbeteren.
Vulstoffen en additieven
Thermische stabilisatoren zijn essentieel voor het verbeteren van de warmteprestaties van siliconen op de lange termijn.
Additieven zoals ijzeroxide of roetzwart kunnen oxidatieve degradatie bij hoge temperaturen verminderen en de levensduur van het materiaal verlengen. Versterkende vulstoffen zoals pyrogeen silica verhogen niet alleen de mechanische sterkte, maar verbeteren ook de thermische stabiliteit.
Externe omgeving en verwerking
Nauwkeurige controle tijdens de productie is cruciaal. Een goede uitharding zorgt voor optimale thermische stabiliteit.
Bij gebruik in de praktijk spelen ook externe omstandigheden een rol. Blootstelling aan zuurstof, vocht of chemicaliën kan veroudering versnellen. Mechanische belasting kan de duurzaamheid bij hoge temperaturen ook verminderen.
Conclusie
Siliconen hebben geen vast smeltpunt. Het verandert niet in vloeistof bij hoge temperaturen, maar behoudt zijn vorm totdat het carboniseert en afbreekt. Als u dit begrijpt, kunt u siliconenproducten op de juiste manier gebruiken. Goede producten beginnen met de juiste materialen en het juiste team. We hebben klanten over de hele wereld geholpen met siliconenoplossingen op maat. Nu is het uw beurt. Neem contact met ons op om aan de slag te gaan.
