Silicona propiedades
La silicona de caucho (polidimetilsiloxano, VMQ) es un elastómero sintético que combina una amplia estabilidad térmica (−50 a 200 °C de forma continua, picos de 300 °C), excelente resistencia química (especialmente a ácidos, álcalis y agua) y notables propiedades dieléctricas. Se comercializa en formas RTV (vulcanización a temperatura ambiente), HTV (vulcanización en caliente) y LSR (caucho de silicona líquida) y, una vez curado, mantiene su flexibilidad en un rango de temperaturas inusualmente amplio para un elastómero.
Composición química
Sección titulada «Composición química»El caucho de silicona está constituido por una cadena principal de enlaces silicio–oxígeno (Si–O), con dos grupos orgánicos (generalmente metilo, –CH₃) unidos a cada átomo de silicio. Su estructura de polisiloxano puede incluir cargas como sílice pirógena (fumed silica) para ajustar la viscosidad en estado sin curar y las propiedades mecánicas finales. El curado se realiza mediante sistemas de adición (platino), condensación (acetoxi, alcoxi u oxima) o peróxido, generando una red tridimensional elastomérica sin subproductos en el caso del curado por adición.
Propiedades mecánicas en estado sin curar
Sección titulada «Propiedades mecánicas en estado sin curar»Antes del curado, la silicona es un fluido viscoelástico cuyas propiedades reológicas dependen del peso molecular y del contenido de relleno. Las viscosidades dinámicas típicas oscilan entre 10 000 y 1 000 000 mPa·s (100–10 000 P) para las formulaciones RTV; las versiones LSR presentan valores más bajos, alrededor de 50 000 mPa·s, que permiten el moldeo por inyección. La densidad en estado líquido es similar a la del producto curado (1,1–1,3 g/cm³).
Propiedades mecánicas en estado curado
Sección titulada «Propiedades mecánicas en estado curado»Una vez reticulado, el caucho de silicona ofrece los siguientes valores mecánicos representativos (datos integrados de AZoM y complementados con rangos habituales de dureza):
| Propiedad | Valor mínimo (SI) | Valor máximo (SI) | Unidad (SI) | Valor mínimo (Imperial) | Valor máximo (Imperial) | Unidad (Imperial) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Resistencia a la tracción | 2,4 | 5,5 | MPa | 348 | 798 | psi |
| Módulo de Young | 0,001 | 0,05 | GPa | 0,145 | 7,25 | 10³ psi |
| Alargamiento a rotura | 80 | 530 | % | 80 | 530 | % |
| Módulo de cizalladura | 0,0003 | 0,02 | GPa | 0,0435 | 2,90 | 10³ psi |
| Resistencia a la compresión | 10 | 30 | MPa | 1,45 | 4,35 | ksi |
| Límite elástico | 2,4 | 5,5 | MPa | 348 | 798 | psi |
| Límite de fatiga | 2,28 | 5,23 | MPa | 331 | 759 | psi |
| Tenacidad a la fractura | 0,03 | 0,7 | MPa·m½ | 0,027 | 0,637 | ksi·in½ |
| Dureza (Shore A) | 10 | 60 | – | 10 | 60 | – |
| Coeficiente de Poisson | 0,47 | 0,49 | – | 0,47 | 0,49 | – |
| Módulo de rotura | 2,4 | 5,5 | MPa | 348 | 798 | psi |
| Coeficiente de pérdida | 0,4 | 1,6 | – | 0,4 | 1,6 | – |
Nota: Los valores mecánicos corresponden a siliconas de uso general curadas con relleno; formulaciones con refuerzo de sílice de alta superficie específica pueden alcanzar resistencias a la tracción de hasta 10 MPa y elongaciones superiores al 700 %.
Propiedades físicas
Sección titulada «Propiedades físicas»| Propiedad | Valor mínimo (SI) | Valor máximo (SI) | Unidad (SI) | Valor mínimo (Imperial) | Valor máximo (Imperial) | Unidad (Imperial) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Densidad | 1,1 | 2,3 | Mg/m³ (g/cm³) | 68,7 | 143,6 | lb/ft³ |
| Módulo volumétrico | 1,5 | 2 | GPa | 0,218 | 0,290 | 10⁶ psi |
| Volumen atómico (promedio) | 0,0035 | 0,0055 | m³/kmol | 213,6 | 335,6 | in³/kmol |
| Contenido energético | 200 | 300 | MJ/kg | 21 668 | 32 502 | kcal/lb |
Propiedades térmicas
Sección titulada «Propiedades térmicas»| Propiedad | Valor mínimo (SI) | Valor máximo (SI) | Unidad (SI) | Valor mínimo (Imperial) | Valor máximo (Imperial) | Unidad (Imperial) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Temperatura de transición vítrea (Tg) | 150 | 200 | K | −189,7 | −99,7 | °F |
| Temperatura mínima de servicio | 200 | 225 | K | −99,7 | −54,7 | °F |
| Temperatura máxima de servicio (continua) | 500 | 560 | K | 440,3 | 548,3 | °F |
| Calor específico | 1 050 | 1 300 | J/(kg·K) | 0,813 | 1,006 | BTU/(lb·°F) |
| Conductividad térmica | 0,2 | 2,55 | W/(m·K) | 0,374 | 4,77 | BTU·ft/(h·ft²·°F) |
| Coeficiente de expansión térmica | 250 | 300 | 10⁻⁶ /K | 450 | 540 | 10⁻⁶ /°F |
Nota: Los valores de temperatura corresponden a la base de datos AZoM; en la práctica industrial, el caucho de silicona de uso general trabaja continuamente entre −50 °C y +200 °C, con picos de 300 °C en servicio intermitente. No existe un punto de fusión definido; por encima de 300 °C el material se degrada sin fundir.
Propiedades eléctricas
Sección titulada «Propiedades eléctricas»| Propiedad | Valor mínimo (SI) | Valor máximo (SI) | Unidad (SI) | Valor mínimo (Imperial) | Valor máximo (Imperial) | Unidad (Imperial) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Rigidez dieléctrica | 11 | 28 | kV/mm | 279 | 711 | V/mil |
| Constante dieléctrica | 2,9 | 4 | – | 2,9 | 4 | – |
| Resistividad eléctrica volumétrica | 3,16 × 10¹¹ | 1 × 10¹⁴ | Ω·m | 3,16 × 10¹¹ | 1 × 10¹⁴ | Ω·m |
Resistencia a agentes externos
Sección titulada «Resistencia a agentes externos»La resistencia del caucho de silicona a distintos medios se clasifica en la escala 1 (pobre) a 5 (excelente).
| Agente | Resistencia (1‑5) |
|---|---|
| Inflamabilidad | 4 |
| Agua dulce | 5 |
| Disolventes orgánicos | 4 |
| Oxidación a 500 °C | 1 |
| Agua de mar | 5 |
| Ácidos fuertes | 5 |
| Álcalis fuertes | 5 |
| Radiación UV | 4 |
| Desgaste | 4 |
| Ácidos débiles | 5 |
| Álcalis débiles | 5 |
Presenta, por tanto, una resistencia sobresaliente a ácidos, bases y al agua, tanto dulce como salada, y una buena resistencia a disolventes orgánicos. La exposición prolongada a temperaturas cercanas a 500 °C degrada severamente el material.
Aplicaciones por industria
Sección titulada «Aplicaciones por industria»- Automoción: juntas de radiador, sellos de conectores, manguitos de intercooler, sensores.
- Electrónica / Electricidad: aisladores de alta tensión, teclados flexibles, encapsulados de semiconductores, cables ignífugos.
- Médica: implantes de larga duración, catéteres, tubos peristálticos, diafragmas de bombas, sellos esterilizables.
- Alimentaria: moldes de repostería, bandejas de horno, utillaje de cocina, juntas para maquinaria alimentaria.
- Construcción: selladores de juntas (RTV acetoxi o neutros), perfiles de estanqueidad, masillas para acristalamiento.
- Aeroespacial: juntas y aislantes que soportan ciclos térmicos extremos, acoplamientos flexibles.
Comparativa con materiales similares
Sección titulada «Comparativa con materiales similares»La tabla siguiente sitúa la silicona (VMQ) frente a otros elastómeros técnicos habituales.
| Elastómero | Rango continuo | Resistencia al aceite | Resistencia mecánica | Coste relativo |
|---|---|---|---|---|
| VMQ (silicona) | −50 a 200 °C | Moderada (4/5 a disolventes) | Baja‑media (2,4‑5,5 MPa) | Medio |
| NBR (nitrilo) | −30 a 100 °C | Excelente | Alta | Bajo |
| EPDM | −40 a 150 °C | Pobre (no aceites) | Media | Bajo |
| FKM (fluorocarbono) | −20 a 200 °C | Excelente | Media | Alto |
| HNBR | −30 a 140 °C | Muy buena | Alta | Medio |
La silicona ofrece el mayor intervalo de temperaturas de trabajo y una flexibilidad a baja temperatura incomparable, a costa de una resistencia a la tracción y al desgaste menores.
Preguntas frecuentes (FAQ)
Sección titulada «Preguntas frecuentes (FAQ)»¿Cuál es el rango de temperatura de trabajo de la silicona de caucho?
Sección titulada «¿Cuál es el rango de temperatura de trabajo de la silicona de caucho?»La silicona soporta de forma continua desde −50 °C hasta 200 °C y alcanza picos de 300 °C en servicio intermitente.
¿Qué resistencia química posee?
Sección titulada «¿Qué resistencia química posee?»Resiste muy bien ácidos y bases fuertes (valoración 5/5) y disolventes orgánicos (4/5), pero se oxida rápidamente a 500 °C (valoración 1/5).
¿Cuál es su densidad típica?
Sección titulada «¿Cuál es su densidad típica?»La densidad varía entre 1,1 y 2,3 g/cm³ (68,7‑143,6 lb/ft³) en función de la cantidad y tipo de relleno.
¿Cuánto se elonga antes de romper?
Sección titulada «¿Cuánto se elonga antes de romper?»Presenta un alargamiento a rotura del 80 % al 530 %; las formulaciones más blandas pueden superar el 700 %.
¿Es buen aislante eléctrico?
Sección titulada «¿Es buen aislante eléctrico?»Sí, posee una rigidez dieléctrica de 11 a 28 kV/mm y una resistividad volumétrica del orden de 10¹¹‑10¹⁴ Ω·m.
¿Se puede usar en contacto con alimentos?
Sección titulada «¿Se puede usar en contacto con alimentos?»Las siliconas de grado alimentario (conforme a normativas FDA y UE) están aprobadas para cocinar, hornear y almacenar alimentos.
Fuentes consultadas
Sección titulada «Fuentes consultadas»- azom.com: https://www.azom.com/properties.aspx?ArticleID=920
- engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/elastomers-rubbers-operating-temperatures--d_2242.html
- steelnumber.com: https://www.steelnumber.com/en/steel_composition_eu.php?name_id=427