矽膠是什麼?五個矽膠常見迷思大解析

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矽膠是我們在日常生活用品中常常可以看到的材質,良好的延展性、防水性及柔韌性讓許多人以為矽膠是塑膠的一種,甚至有許多塑膠工廠也把矽膠當作塑膠。你知道他們其實有很大的差別嗎?  無論是安全、耐溫範圍或其它特性的表現,矽橡膠都比塑膠來的優異許多。今天的文章為您介紹矽膠是什麼,並帶您破解幾個關於矽膠的常見迷思!

(延伸閱讀: 矽膠會比橡膠好嗎?


矽膠是什麼?

矽膠也稱矽橡膠,由天然矽、氧、碳、氫元素組成的合成聚合物,矽膠可分為單組分和雙組分,因其化學性質穩定而在工業應用上相當普及。同時可耐受極端溫度(-40 至 220 °C)而不影響其物性。基於這些特性加上易於製造與塑型,矽膠還被廣泛使用在多種產業,包括:電壓線路絕緣應用;汽車內飾件;矽膠廚具、烘焙和食品容器;醫療器械和醫療植入體; 矽酮密封劑; 穿戴裝置等電子產品。
 
矽膠的分子構造圖
矽膠的分子構造圖

 

矽膠的優點有哪些?

優點1: 耐溫範圍大

矽膠最廣為人知的特性就是耐高溫,耐受度從 -40 至 220 °C 範圍內仍可正常作業。耐熱可達 260°C,因此矽橡膠很適合用於烹飪以及環境溫度嚴苛的機械設備。
 

優點2: 安全無毒

矽膠雖是聚合物,但卻是由相當天然的礦物(二氧化矽)所組成。這也造就矽橡膠本身無毒、無重金屬的安全特質,因此適用於親膚相關醫療用品以及食物接觸的廚具容器產品。
 

優點3: 防水性佳

如果要說矽膠與塑膠真有什麼共通點,大概就是防水特性。不過矽膠的防水效果表現還是比塑膠來得好,原因是矽膠在成型後的延展性和彈性都很高,不像塑膠件成型後就定型了。所以常常可以看到矽橡膠被用作防水圈、O型環等墊圈的製作原料。
 

優點4: 耐用,壽命長

站在矽膠製造商的角度來看,這點實在不能算是優點,為什麼呢? 因為矽膠製品抗撕拉強度高,且不易變形,產品的故障率、替換率也就相對低了。不僅如此,廢棄的矽橡膠可以在大自然中自然分解,可說是相當環保的材料。
 

矽膠的物性表

名稱 數值
邵氏硬度 25°–80°
抗拉強度 4-12.5 Mpa
撕裂強度 9 - 55 kN/m
斷裂伸長率 (%) 90 - 1120 %
密度 1.1 - 1.6 g/cm3
絕緣電阻 1 - 100 TΩ.m
 

矽膠的常見五大迷思

矽膠跟塑膠一樣嗎?

儘管矽膠某些方面確實與我們認知的塑料有一些共同點,但本質上,他們是完全不同的材料。塑膠為環境帶來了很多問題,例如塑料中帶有化學毒物, 可能透過各種方式進入人們的飲食中;而矽橡膠燃燒時不會產生戴奧辛,更不會於加熱或使用過程中釋放有毒物質,是對環境高度友善的材料,這也正好解決了塑膠造成的環境生態危機,也是矽膠變得如此受歡迎的原因之一。
 

矽膠有毒嗎?

有機矽,也就是矽膠的原料,被公認具有化學穩定性,矽膠不會與接觸的食物或飲料發生反應,因此許多專家和權威人士認為有機矽無毒且可安全用於食物器皿的應用上。目前市面上或研究報告上也沒有已知的與使用矽膠炊具相關的健康危害案例,它們也不會產生任何有害煙霧。因此,矽橡膠是絕對安全無毒的。聽到這裡,大家可能會有個問題:既然矽膠無毒,那應該可以標榜食品等級吧? 矽膠對溫度和化學品的耐受性最終意味著它不會與食品或生產中遇到的任何介質發生反應。 但是,只有符合 FDA 標準的材料才被視為“食品安全”等級。即便是安全的矽膠也會依照不同的產品功能屬性而有等級區份的,上陽電子配合的國際矽膠原料大廠均有來歷正規、清楚的物性履歷可供您選配,使用安全可靠的原料是項目開發最關鍵的第一步!
 

矽膠遇熱會融化嗎? 

首先,我們先搞懂矽膠處於高溫時會產生的物理反應,矽膠屬於"熱固性"聚合物,也就是透過溫度加熱達到固化定型的屬性,隨著後續的持續加熱也不會改變形體或軟化。這點則跟屬於"熱塑性"聚合物的塑膠相反。後者透過溫度的提升產生液化進而塑形,於溫度冷卻後變硬定型,後續加熱仍可軟化重塑。如此一來,我們就能理解矽橡膠為何可以耐高溫而不變形了。相信講究健康養身的族群會特別關心這個議題,擔心廚房炒菜用的矽膠鍋鏟遇熱後會爛掉,關於這點大可放心,事實上矽膠鍋鏟是可耐230°C高溫的,我們平常炒菜時的油溫一般都不會超過200°C。反之,塑膠製品耐溫最高不超過140°C,安全及實用程度遠不及矽膠。
 

矽膠放久會脆化或泛黃嗎?

想必大家都有過一種經驗,長期使用後的矽膠手機外殼變黃了。這裡給大家一個觀念,排除不良的使用習慣如咖啡、茶漬等髒污造成的黃化因素,矽膠製品隨時間黃化純粹是裡頭的硫化物成份被氧化了,或是紫外線、太陽曝曬造成的氧化現象,但這類的黃化屬自然反應,不影響產品本身的硬度、壽命,影響的僅僅是外觀層面。然而矽橡膠本身或多或少是有抗紫外線功能的,所以黃化的因素當然不只一個,也可能牽涉到原料優劣與製作工藝品質以及硫化劑選用等因素,簡單來說,選用高品質的矽膠產品基本上能大大降低這類問題發生的機率。
 

矽膠會導電嗎? 

矽膠本身具有很高的電阻率,也就是絕緣特性,然而多虧其高可塑性的特點,只要在矽膠裡面添加導電原料,便具有相當良好的導電性能,比如我司專營的矽膠導電條(zebra connector)就是利用這樣的原理,使原本絕緣的矽橡膠,搖身一變成了與PCB電路板導通的介質。
 

結論

矽膠無毒且不產生有害廢料,使得它成為比橡膠和塑膠更優異的替代品。如果您打算選用矽膠作為產品開發原料,請認明高質量且有大廠背書的原料,以確保產品品質及功能性不打折。上陽電子使用的矽橡膠原材料均來自日本信越、美國陶熙(原道康寧)、德國瓦克等可靠品牌。我們致力於為客戶提供可適性材料,設計解決方案,協助客戶體現產品最高價值。
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