Das Element Silicium definiert die grundlegenden Eigenschaften der Silicone, wie die hohe Temperaturstabilität, die UV-Resistenz, das inerte Verhalten, die chemische Beständigkeit etc.
Eigenschaften von Siliconen
Bindungsenergie Si-O und daraus resultierende Eigenschaften
Die hohe Bindungsenergie der Si-O-Bindung sorgt für die UV-Beständigkeit von Siliconen. UV-Photonen UV-Photonen mit einer Wellenlänge von λ = 300 nm weisen eine Energie von EPh = hc/λ = 6.6 x 10-19 J auf.
Die Bindungsenergie der Si-O-Si-Bindung liegt mit ESiO = 445 kJ/mol/NA = 7,4 x 10-19 J) deutlich höher. Die Netzwerkintegrität eines Siliconelastomers bleibt deshalb auch unter UV-Bestrahlung erhalten, während z.B. aliphatische C-C-Bindungen (ECC = 346 kJ/mol/NA = 5.7 x 10-19 J) aufgebrochen werden können.
Bindungslänge Si-O und daraus resultierende Eigenschaften
Silicone weisen eine extrem hohe Kettenflexibilität auf.
Der Grund liegt in den Bindungslängen und den sehr flexiblen Bindungswinkel der Si-O-Si-O-Ketten. Das Sauerstoffatom wirkt wie ein Kugelgelenk. Es stellt eine lange und flexible Verknüpfung benachbarter Si-Atome her. Auf diese Weise wird eine sterische Hinderung der an benachbarten Si-Atomen befindlichen Methylgruppen vermieden und eine freie Rotation ermöglicht.
Diese hohe Beweglichkeit der Methylgruppen führt zu einer effektiven Abschirmung der polaren –Si-O-Si-O-Hauptkette. Daraus resultieren folgende Stoffeigenschaften: niedrige inter- und intramolekulare Wechselwirkungen, niedrige Viskositäten und hohe Gasdurchlässigkeiten.
Bindungswinkel Si-=O und daraus resultierende Eigenschaften
Die hohe Kettenflexibilität erklärt auch die kurzen Relaxionszeiten und das charakteristische Dämpfungsverhalten der Silicone.
Bei füllstofffreien Siliconelastomeren sind Verformungen so gut wie reversibel: Die Polymerketten stellen sich aufgrund der freien Drehbarkeit der Einfachbindungen extrem schnell auf veränderte Deformationszustände ein, ohne dass Deformationsenergie in Wärme umgewandelt wird.
Integriert man Füllstoffe in die Molekülstruktur, vermindert sich die Beweglichkeit der Siloxanketten. Die Relaxionszeit erhöht sich, weil die Siloxanketten den Gleichgewichtszustand nicht mehr schnell genug erreichen können.
Dies ist mit einer Umwandlung von mechanischer Energie in Wärmeenergie (also einer Dämpfung) verbunden. Durch Wahl geeigneter Füllstoffe und deren Gehalt lässt sich diese Dämpfung gezielt einstellen.