Silicone - Définition

Introduction

Les silicones, ou polysiloxanes, sont des composés inorganiques formés d'une chaine silicium-oxygène (...-Si-O-Si-O-Si-O-...) sur laquelle des groupes se fixent, sur les atomes de silicium. Certains groupes organiques peuvent être utilisés pour relier entre elles plusieurs de ces chaines (...-Si-O-...). Le type le plus courant est le poly(diméthylsiloxane) linéaire ou PDMS. Le second groupe en importance de matériaux en silicone est celui des résines de silicone, formées par des oligosiloxanes ramifiés ou en forme de cage.

À noter que l’on dit :

• le silicone lorsque l'on parle du polymère comme expliqué ci-dessus ;
• et la silicone lorsque l'on se réfère aux composés de silicium de formule générale R₂SiO.

Les erreurs de traduction de l'anglais au français sont fréquentes (faux-amis) :

• silicon (anglais) => silicium (français) ;
• silicone (anglais) => silicone (français) ;
• silica (anglais) => silice (français).

Utilisations

En faisant varier des chaines (...-Si-O-...), les groupes fixés et les liaisons entre chaines, les silicones fournissent une grande variété de matériaux. Leur consistance va du liquide (implant mammaire) au plastique dur, en passant par le gel et la gomme. Les silicones sont présents un peu partout dans le quotidien, sous forme de mastics, colles, joints, additifs antimoussants pour poudres lessivielles, cosmétiques, matériel médical, gaines isolantes de câbles électriques, graisses haute performance, etc.

Classification

Nomenclature chimique

La nomenclature des polymères en général est complexe et d'un usage difficile.
Celle des silicones a été simplifiée par l'utilisation des lettres pour représenter des unités monomères mono, di, tri, et tétrafonctionnelles.

Nomenclature des silicones :

forme physique

• huile ou gomme (différentes viscosités)
• résines
  • élastomères (formés à partir des matériaux ci-dessus)
    • vulcanisables à froid (EVF)
    • vulcanisables à chaud (EVC)

Historique

En cherchant à combiner les propriétés de composés de carbone avec celles de composés de silicium, un chercheur de Corning (USA), J.F. Hyde inventa les silicones en 1938. La société Dow Corning fut fondée en 1943 pour exploiter cette invention qui a débouché sur un grand nombre de résines, de vernis, d’élastomères et d'autres utilisations humaines etc...

Fabrication

La matière première est le silicium pur, obtenu à partir du quartz par électrométallurgie. On fait réagir ce silicium dans des réacteurs chimiques avec du chlorure de méthyle (réaction de Rochow), pour obtenir des méthylchlorosilanes, dont le plus important est le diméthyldichlorosilane (DMDCS) ayant pour formule chimique : (CH₃)₂Cl₂Si.

Le DMPCS est ensuite hydrolysé pour éliminer le chlore, puis une polycondensation (polymérisation avec élimination d'eau) conduit à la fameuse chaine (...-Si-O-Si-O-Si-O-...).
Il faut ajuster la longueur de la chaine, les branchements, et ensuite greffer les fonctions nécessaires à l'utilisation visée.

Propriétés

Les silicones se distinguent par deux propriétés fondamentales :

1. liaison Si-O "forte"
   • grande inertie chimique ;
   • bonne tenue aux UV (ultraviolet) ;
   • température de dégradation élevée.
2. flexibilité de la chaine polymérique
   • faible viscosité ;
   • température de transition vitreuse basse ;
   • faible dépendance des propriétés mécaniques (viscosité,…) avec la température.