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RÉSUMÉ
Les silicones ou polysiloxanes sont des polymères originaux se distinguant des élastomères et des matières plastiques généralement utilisés par leur structure organométallique. Celle-ci associe une chaîne macromoléculaire constituée d'un squelette de motifs silicium-oxygène et de groupes latéraux organiques. Cet article traite de la structure générale et des propriétés de ces matériaux, et notamment de celles des élastomères et des fluorosilicones.
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Michel BIRON : Ingénieur INSCIR et IFS - Licencié ès Sciences – Consultant
INTRODUCTION
Les silicones ou polysiloxanes sont des polymères originaux se distinguant des élastomères et des matières plastiques généralement utilisés par leur structure organométallique. Celle-ci associe une chaîne macromoléculaire constituée d'un squelette de motifs silicium-oxygène et de groupes latéraux organiques.
Dans ce premier dossier, ne seront traités que leur structure générale et leurs propriétés, notamment celles des élastomères et des fluorosilicones. Par contre, la partie applicative est détaillée dans le dossier suivant [N 2 882].
Important : des informations complémentaires se trouvent dans un autre dossier des Techniques de l'Ingénieur, nous encourageons le lecteur à se reporter à la référence suivante : [A 3 475].
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Propriétés des élastomèresArticle inclus dans l'offre
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3. Propriétés générales
Les propriétés sont évidemment bien différentes pour une huile non réactive et un élastomère vulcanisé à chaud, mais il existe des traits généraux dus au squelette riche en silicium et aux enchaînements silicium-oxygène qui apportent :
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une énergie de liaison plus forte que celle des liaisons rencontrées dans les autres polymères ;
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une meilleure stabilité thermo-oxydative ;
-
une plus grande flexibilité et mobilité de la chaîne polymère ;
-
des propriétés de surface et un caractère hydrophobe/organophobe particulier et modulable ;
-
une grande innocuité.
Ces propriétés communes peuvent se regrouper selon 3 origines.
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Induites par la solidité de la liaison Si-O
L'énergie de liaison du groupement Si-O est de 439 kJ/mol, soit :
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24 % plus élevée que celle de la liaison C-C (353 kJ/mol), la plus courante dans les squelettes macromoléculaires des plastiques et élastomères ;
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31 % plus élevée que celle de la liaison C-O (336 kJ/mol), rencontrée dans les polyacétals ou polyéthylène oxydes (POM).
En conséquence de ces deux propriétés, les silicones offrent une bonne résistance :
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à la chaleur ;
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au vieillissement naturel, lumière et ozone ;
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à certains produits chimiques.
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Induites par la flexibilité et la mobilité de la chaîne polymère
Le grand angle de valence de la liaison Si-O-Si, une distance interatomique élevée et l'absence de substituants sur l'atome d'oxygène conduisent à une chaîne flexible et mobile. En outre, celle-ci se trouve protégée des molécules voisines par les groupes organiques apolaires qui tournent autour de la liaison O-Si-O.
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Induites par les caractéristiques particulières de la surface
La combinaison de liaisons -Si-O- et de groupements organiques apolaires sur la chaîne silicone apportent une certaine ambivalence, hydrophile et hydrophobe, qui entraîne des applications pour la modification des propriétés superficielles de certains matériaux. En effet, en présence d'une surface polaire, la chaîne PDMS développe des interactions de type dipôle-dipôle...
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BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
Le tableau indique quelques exemples de noms commerciaux et de producteurs de silicones et fluorosilicones.
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