Поиск по запросу “физические свойства силикона” выдаст в основном информацию из учебника химии — подойдет для экзамена, но бесполезен для составления технических характеристик детали. Вы по-прежнему не получите данные о плотности, диапазоне твердости, предельной температуре или о том, какой стандарт испытаний подтверждает каждое значение.
Стандартный силиконовый каучук находится в пределах заданных параметров: плотность 1,10–1,50 г/см³, твердость от Shore 00-5 до Shore A-90 и непрерывный рабочий диапазон от −60 °C до +230 °C, со стабильной электроизоляцией и необычайно высокой газопроницаемостью. Полный список значений представлен ниже, каждое значение соответствует методу испытаний по стандартам ASTM или ISO.
Эти данные описывают силиконовые герметики общего назначения (HCR и LSR). Содержание наполнителя, система отверждения и марка силикона изменяют точные значения — указанные для каждого объекта.
Технические характеристики физических свойств силикона
Технические характеристики физических свойств силикона, включающие плотность, твердость, температурный диапазон, электрические, оптические свойства и магнитную проницаемость, а также стандарты испытаний ASTM и ISO.
| Свойство | Типичный диапазон / значение | Стандарт тестирования |
|---|---|---|
| Появление | Полупрозрачная основа; пигментируется; непрозрачна при заполнении. | — |
| Плотность (удельный вес) | 1,10–1,50 г/см³ (заполнено до ~2,0) | ASTM D792 |
| Твердость | Берег 00-5 до Берега A-90 | ASTM D2240 |
| Предел прочности | 4–11 МПа (высокая прочность до ~13 МПа) | ASTM D412 |
| Удлинение при разрыве | 200–800% | ASTM D412 |
| Прочность на разрыв | 10–55 кН/м | ASTM D624 |
| Сжатие | Низкий уровень во всем диапазоне температур | ISO 815 / ASTM D395 |
| Рабочая температура | От −60 °C до +230 °C (кратковременно до +300 °C) | ASTM D573 / D746 |
| Теплопроводность | ~0,2 Вт/м·К | — |
| Коэффициент теплового расширения | 200–400 ×10⁻⁶ /K | ASTM E831 |
| водопоглощение | Менее 0,5% | ASTM D471 |
| Угол смачивания водой / поверхностная энергия | ~110° / ~22 мН/м (гидрофобный) | — |
| Газо- и паропроницаемость | Высокоэластомеры по сравнению с другими эластомерами | — |
| Диэлектрическая прочность | 18–25 кВ/мм | — |
| Объемное удельное сопротивление | ~10¹⁵ Ом·см | — |
| Оптическая передача | Более 91% (оптический LSR) | — |
| Воспламеняемость | Самозатухающий; огнестойкость по стандарту UL 94 V-0 | УЛ 94 |
Приведенная выше спецификация предназначена для копирования или сохранения в качестве справочной карточки. Более подробная информация о каждом объекте недвижимости находится на отдельной странице, ссылка на которую приведена под каждым разделом ниже.
Внешний вид и состояние
Силикон от природы полупрозрачен и хорошо впитывает пигменты, становясь полностью непрозрачным после заполнения пустот или окрашивания. Качество поверхности определяется формой и последующей обработкой, а не полимером. Это эстетическое свойство, а не эксплуатационные характеристики — оно не влияет на температуру, твердость или эластичность.
Плотность, вес и поведение воды
Силикон плотнее воды (1,10–1,50 г/см³), поэтому он не плавает и поглощает менее 0,51 TP3T воды по весу — он не пористый в том смысле, в каком это обычно подразумевается в вопросе. Плотность наполненных соединений приближается к ~2,0 г/см³. Поверхность гидрофобна, угол смачивания водой составляет около 110°, поэтому вода скорее скатывается каплями, чем смачивает поверхность.
→ Подробнее: Плотность, вес и гидрофобность силикона
Твердость и механические свойства
Производимые силиконовые каучуки имеют твердость по Шору от 00-5 (гелеобразно-мягкий) до 90 по Шору А (жесткий), прочность на разрыв составляет 4–11 МПа, а относительное удлинение – 200–800%. Твердость — это первый параметр, который необходимо зафиксировать, поскольку она зависит от прочности на разрыв и удлинения: более мягкие марки растягиваются сильнее, но рвутся быстрее.
→ Подробнее: Руководство по твердости и дюрометру кремния
Механические свойства силикона
Диапазон температур и тепловое поведение
Силикон сохраняет свои свойства в диапазоне температур от −60 °C до +230 °C непрерывно, при этом высокотемпературные марки выдерживают кратковременные колебания температуры до +300 °C. Теплопроводность низкая (~0,2 Вт/м·К), а коэффициент теплового расширения высокий (200–400 ×10⁻⁶/К), что имеет значение для обеспечения жестких допусков при нагревании деталей.
→ Подробнее: Теплопроводность и термостойкость силикона
Электрические свойства
Силикон является сильным диэлектриком — диэлектрическая прочность составляет 18–25 кВ/мм, а объемное удельное сопротивление — около 10¹⁵ Ом·см, — если только его намеренно не смешивают с углеродом для проведения тока. Именно благодаря этой двойной функциональности один и тот же базовый полимер используется как для высоковольтной изоляции, так и для экранирования клавиатур от электромагнитных помех.
→ Подробнее: Электрические свойства силикона
Оптические свойства
Оптический LSR пропускает более 911 Тл видимого света и гораздо лучше противостоит пожелтению, чем эпоксидная смола или поликарбонат. Показатель преломления находится в диапазоне 1,40–1,55, поэтому он используется в герметизации светодиодов и линзовой оптике.
→ Подробнее: Оптические свойства силикона
Газо- и паропроницаемость
Силикон обладает гораздо большей газопроницаемостью, чем другие эластомеры — именно поэтому его выбирают для кислородных трубок и воздухопроницаемых мембран, и именно поэтому он не подходит в качестве герметика для газонепроницаемых материалов. Это свойство чаще всего путают с пористостью; материал твердый, но пропускает газы.
→ Подробнее: Газо- и паропроницаемость кремния
Воспламеняемость
Стандартный силиконовый герметик является самозатухающим, а огнестойкие марки соответствуют стандарту UL 94 V-0, отличаются низким дымообразованием и отсутствием выделения галогенов. При сгорании образуется не капающая зола из кремнезема, а не капающее пламя, поэтому этот метод соответствует стандартам для железнодорожного и общественного транспорта.
→ Подробнее: Огнестойкость и воспламеняемость силикона
Где эти цифры перестают действовать
Все указанные выше диапазоны предполагают использование силикона общего назначения. Границы диапазона могут изменяться в зависимости от трех вариантов:
- HCR против LSR — устанавливает достижимые допуски и чистоту поверхности, а не сами границы объекта недвижимости.
- Загрузка наполнителя — повышает плотность и твердость, но может снижать удлинение и прочность на разрыв.
- Система отверждения — Полимеры, отвержденные платиной, остаются без запаха и прозрачными; полимеры, отвержденные перекисью, дешевле, но требуют дополнительной обработки для устранения остаточного запаха.
Это пределы применимости, а не дефекты. Значение, указанное в техническом описании, справедливо только для того конкретного соединения, для которого оно было измерено.
Часто задаваемые вопросы
Плавает ли силикон?
Нет. Его плотность 1,10–1,50 г/см³ выше, чем у воды, поэтому он тонет.
Является ли силикон пористым?
Нет — водопоглощение остается ниже 0,5%. Однако оно обладает высокой газопроницаемостью, что является другим свойством.
Сколько весит силикон?
Примерно в 1,1–1,5 раза больше веса воды при том же объеме; концентрация сильно заполненных соединений может достигать около 2,0 г/см³.
При каких температурах может выдерживаться силикон?
Диапазон рабочих температур: от −60 °C до +230 °C в непрерывном режиме, а также высокотемпературные варианты, выдерживающие кратковременные повышения температуры до +300 °C.
Что нам нужно для составления спецификации вашей детали
Эти диапазоны описывают стандартный силиконовый герметик. Точные значения для вашей детали зависят от марки, целевой твердости и целевой податливости.FDA 21 CFR 177.2600, ЛФГБ, или Класс VI по Фармакопее США), а также рабочую температуру — и эти четыре параметра также определяют стоимость и сроки поставки. Отправьте их, и мы вышлем вам спецификацию конкретного состава.
