Pourquoi choisir le caoutchouc de silicone pour les électrodes médicales ?

With the development of modern medical electronic products and the improvement of medical level, people’s health care awareness has gradually increased, a variety of health care physical therapy devices also continue to appear, and the application of electrode plates is more and more extensive, so the application of silicone rubber in the field of medical electrode plate has a huge potential and the prospect. Why choose silicone rubber for medical electrode plates?

Étant donné que la plaque d'électrode est un composant en contact avec le corps humain, le matériau en caoutchouc doit être souple, confortable, présenter une inertie physiologique, non toxique pour le corps humain, non irritant pour la peau et perméable à l'air. Au cours de son utilisation, il doit pouvoir supporter de nombreuses stérilisations à haute température et haute pression, à l'alcool médical ou à une solution de permanganate de potassium sans affecter ses performances.

En tant que l'un des principaux types de polymères de silicone, le caoutchouc silicone répond à ces exigences et est extrêmement approprié comme matériau de base. Dans le caoutchouc synthétique, le caoutchouc silicone est un polymère dont la chaîne principale est constituée de la structure siloxane Si-O, offrant une excellente résistance à la chaleur, au vieillissement, aux intempéries, à la déchirure et à l'ozone. Il présente une bonne résistance à la déformation rémanente à la compression dans une large gamme de températures, ainsi qu'une inertie physiologique. Par conséquent, les caoutchoucs silicone conducteurs peuvent non seulement conserver les caractéristiques du caoutchouc silicone lui-même, mais aussi être conducteurs dans les dispositifs médicaux. Le domaine électronique et électrique utilise la plus grande quantité de caoutchouc conducteur et constitue le premier choix de substrat pour le caoutchouc conducteur.

Voici quelques informations à ce sujet :

• Qu'est-ce que le caoutchouc silicone ?
• Comment classer les caoutchoucs silicone ?
• Quelles sont les propriétés du caoutchouc silicone ?
• Quel est le rôle des charges conductrices ?
• Quel est le mécanisme du caoutchouc conducteur ?
• Qu'est-ce qui affecte la conductivité d'une plaque d'électrode ?
• Comment appliquer les caoutchoucs silicone ?
• Comment fabriquer les caoutchoucs silicone ?

1. Qu'est-ce que le caoutchouc silicone ?

Silicone rubber is a polymer elastomer with a combination of inorganic and organic properties, it’s the main chain of molecules is composed of the alternation of silicon atoms and oxygen atoms (Si-O-Si), and silicon-oxygen bonding bonding energy can be up to 370KJ/mol more than the general carbon-carbon bonding (240KJ/mol), which is one of the main reasons for the pure silicone rubber has a very high thermal stability.

Sa chaîne latérale est CH lié à l'atome de silicium ou des groupes organiques CH substitués, le premier de ces groupes est le méthyle, et afin d'améliorer l'activité de vulcanisation du caoutchouc et d'autres modifications, on développe progressivement l'introduction d'une très petite quantité de vinyle insaturé ou d'autres groupes substituants organiques dans la chaîne latérale. Cette faible insaturation de la structure moléculaire du caoutchouc silicone lui confère une excellente résistance au vieillissement thermique et au vieillissement climatique, ainsi qu'une très bonne efficacité contre les rayons ultraviolets et l'ozone.

La chaîne siloxane a une structure en spirale, et la flexibilité de la chaîne moléculaire, ainsi que la faible force d'interaction intermoléculaire, confèrent à son caoutchouc vulcanisé une souplesse et une élasticité, mais les propriétés physiques et mécaniques sont médiocres. Lorsque la température varie, les forces intermoléculaires changent très peu, de sorte que ses propriétés, notamment l'élasticité, ne varient pas beaucoup.

Par rapport aux caoutchoucs organiques courants généraux, la formulation des trois catégories de caoutchouc silicone avec les composants est relativement simple, le type à vulcanisation à chaud l'est également. Outre le caoutchouc brut, les agents de mélange comprennent principalement un agent de renforcement, un agent de vulcanisation et certains additifs spéciaux ; en général, seuls 5 à 6 composants sont nécessaires pour constituer des formulations pratiques.

2. Comment classer les caoutchoucs silicone ?

Il existe de nombreuses façons de classer le caoutchouc silicone, généralement selon la forme du silicone avant durcissement, on le divise en caoutchouc silicone solide et caoutchouc silicone liquide (LSR).

Selon la température de vulcanisation, le caoutchouc silicone se divise en type à vulcanisation à chaud, silicone vulcanisé à haute température (HTV), et en type à vulcanisation à température ambiante (RTV). Le type vulcanisé à chaud est le plus utilisé ; le type vulcanisé à chaud se divise en caoutchouc silicone méthylé (MQ) et en caoutchouc silicone à groupes méthyle et vinyle (VMQ), entre autres.

(1) Caoutchouc silicone vulcanisé à haute température

Le caoutchouc silicone vulcanisé à haute température est un polydiméthylsiloxane (ou méthylvinyle, méthylphénylvinyle, méthyltrifluoropropyle, etc.) linéaire de haute masse molaire comme polymère de base, mélangé à des charges de renforcement et à des agents de vulcanisation (oxydes de silicium), etc., et vulcanisé sous pression en un élastomère par chauffage.

(2) Caoutchouc silicone vulcanisé à température ambiante

Le caoutchouc silicone vulcanisé à température ambiante (RTV) est un nouveau type d'élastomère de silicone introduit dans les années 60 ; la caractéristique la plus notable de ce caoutchouc est qu'il peut être durci sous pression sur place à température ambiante sans chauffage, ce qui le rend extrêmement pratique à utiliser. Selon son mécanisme de vulcanisation, on peut le diviser en types par condensation et par addition ; selon son conditionnement, on peut le diviser en deux types : bicomposant et monocomposant.

Aujourd'hui, le caoutchouc silicone vulcanisé à température ambiante est largement utilisé comme adhésifs silicone, mastics silicone, revêtements protecteurs silicone, matériaux d'enrobage et de moulage, et est largement utilisé dans tous les secteurs d'activité. Le caoutchouc silicone vulcanisé à température ambiante (RTV) porte un ou deux groupes fonctionnels à chaque extrémité (et parfois au milieu) de la chaîne moléculaire, et dans certaines conditions (humidité de l'air ou catalyseurs appropriés), ces groupes fonctionnels peuvent réagir pour former une structure réticulée de haut poids moléculaire.

XJY-705 1,3,5,7-Tétraméthylcyclotétrasiloxane (D4H)

C'est un siloxane réactif avec des liaisons Si-H, qui peut subir un changement d'addition avec une oléfine insaturée et peut être utilisé pour la synthèse de caoutchouc silicone vulcanisé à température ambiante.

3. Quelles sont les propriétés du caoutchouc silicone ?

Le caoutchouc silicone est le matériau de base le plus fondamental pour les plaques d'électrodes. Parmi divers matériaux, le caoutchouc silicone a remplacé d'autres caoutchoucs comme le caoutchouc le plus couramment utilisé pour les électrodes médicales en raison de ses excellentes performances.

Le caoutchouc silicone est un caoutchouc synthétique spécial, fabriqué à partir de monomère de diméthylsiloxane et d'autres monomères de silicone, polymérisé sous l'action d'un catalyseur approprié pour devenir un polymère linéaire, après mélange et vulcanisation, ils peuvent se réticuler les uns avec les autres en un élastomère de caoutchouc.

Les caractéristiques du caoutchouc silicone se manifestent dans les aspects suivants :

(1) Excellente résistance aux hautes et basses températures ;

Il présente une bonne résistance aux hautes températures et peut être utilisé en continu à 180-200 ℃. Bien que la résistance du caoutchouc silicone ne soit que la moitié de celle du caoutchouc naturel ou de certains caoutchoucs synthétiques à température ambiante, le caoutchouc silicone peut encore conserver un certain degré de souplesse, de résilience et de dureté superficielle, et les propriétés mécaniques ne subissent pas de changements significatifs dans un environnement à haute température de plus de 200 ℃,

(2) Propriété de surface spéciale et inertie physiologique ;

L'énergie de surface du caoutchouc silicone est inférieure à celle de la plupart des matériaux organiques, il possède donc une excellente hydrophobicité et migration hydrophobe, une faible hygroscopicité et une bonne résistance aux moisissures ; le caoutchouc silicone est non obscurcissant, non toxique, n'a aucun effet indésirable sur le corps humain, et la réaction tissulaire de l'organisme est légère, avec une excellente inertie physiologique et un vieillissement physiologique.

(3) Perméabilité à l'air ;

Compared with other polymer materials, highly permeable silicone rubber has extremely superior permeability at room temperature to nitrogen, oxygen, and air permeability than natural rubber 30 – 40 times higher.

(4) Recyclable;

Uncontaminated silicone rubber can be silicone rubbers recyclable, it’s convenient to reuse silicone rubber products.

(5) Excellent propriétés d'isolation;

Il possède des propriétés diélectriques stables sur une large plage de températures et de fréquences, ainsi qu'une très bonne résistance à l'arc et aux fuites;

(6) Bonne élasticité, flexibilité à basse température

Il peut être utilisé à -50 ℃. La température de transition vitreuse du caoutchouc de silicone est généralement de -70 à -50℃, et une formulation spéciale peut atteindre -100℃, ce qui démontre son excellente performance à basse température;

(7) Bonnes propriétés ignifuges, ne dégageant presque pas de gaz toxiques et nocifs lors de la combustion;

(8) Excellentes propriétés de résistance aux intempéries et aux produits chimiques, notamment aux UV, au brouillard salin, etc.

711-Hydride de méthylhydrosiloxane et de diméthylsiloxane copolymère

C'est un liquide transparent incolore qui peut être utilisé comme agent de réticulation pour l'application du caoutchouc de silicone.

 

4. Quel est le rôle des charges conductrices ?

Les charges conductrices sont les substances principales qui rendent le caoutchouc isolant conducteur d'électricité. Parmi de nombreux matériaux conducteurs, le noir de carbone est le premier matériau conducteur utilisé, parmi lequel le noir de carbone d'acétylène est le plus célèbre. Il est obtenu par décomposition thermique à haute température du gaz d'acétylène, appelé noir d'acétylène. Le noir de carbone d'acétylène a une conductivité élevée, comparé à la poudre métallique, il a un certain effet renforçant sur le caoutchouc, des performances de traitement supérieures, une faible résistance à la vulcanisation du caoutchouc et une bonne résistance à la chaleur. Le noir de carbone d'acétylène est conducteur en raison de sa structure agrégée élevée ; le noir de carbone d'acétylène a l'état agrégé le plus élevé, et le noir de carbone de four est plus élevé que le noir de carbone de canal. Les chaînes et les réseaux de particules de noir de carbone à structure élevée peuvent former des complexes conducteurs, tandis que le noir de carbone à faible structure manque de chaînes de particules et la conductivité est faible.

5. Quel est le mécanisme du caoutchouc conducteur ?

Le mécanisme de conduction du caoutchouc conducteur dépend du matériau conducteur utilisé. La charge conductrice de carbone, comme le graphite, le noir de carbone, etc., agit par son propre π electron migration and the formation of electric current in the polymer; metal filler is itself in contact with each other so that the free electrons move and generate electric current. There are several theories about the conductive mechanism of carbon conductive polymers, including the conductive pathway and tunneling effect theory. It is now generally recognized that “electron tunneling” that is, the tunnel effect is the principle of conductive generation. The applied voltage creates an electric field between carbon black particles that are adjacent and spaced by a thin layer of polymer, allowing electrons to pass through The resulting current depends on the path the electrons cross between the two conductive particles.

6. Qu'est-ce qui affecte la conductivité d'une plaque d'électrode ?

Le rôle de la charge conductrice dans le caoutchouc conducteur est indispensable, donc les propriétés de la charge conductrice et son contenu dans le caoutchouc, le poids moléculaire du caoutchouc, le degré de réticulation et les autres charges, ainsi que les conditions du processus de fonctionnement, ont tous un effet sur la conductivité finale.

6.1 Pourquoi la charge conductrice est-elle déterminante ?

Le remplissage de la charge conductrice est le plus déterminant pour la conductivité du caoutchouc. La conductivité du caoutchouc de silicone mélangé avec du noir de carbone dépend de la quantité de charge ajoutée. Le taux de croissance de la conductivité des polymères conducteurs est faible avec l'augmentation du volume de charge, mais augmente de manière exponentielle lorsque le volume de charge dépasse un certain pourcentage (c'est-à-dire la limite de perméabilité). Le noir de carbone d'acétylène, avec un degré de structure élevé et une petite taille de particule, peut conférer au caoutchouc une conductivité et des propriétés mécaniques élevées. Cela est dû au fait que lorsque la taille des particules est petite et la structure élevée, le noir de carbone forme facilement une structure continue et est conducteur dans certaines conditions de proportions.

The shear strength of the conductive silicone rubber material depends on the proportion of carbon black, shear strength, and polymer viscosity. The conductivity of the final product has a similar relationship with the processing performance, but it is more difficult to distinguish the relevant role of various parameters. The processing properties of conductive silicone rubber materials as well as the viscosity and curing properties can be adjusted within a certain range according to the user’s needs.

Différentes méthodes de vulcanisation ont également un impact sur la conductivité du caoutchouc. Dans le caoutchouc de silicone chargé de noir de carbone, avec la vulcanisation supplémentaire, la vulcanisation au peroxyde, la vulcanisation par radiation et les méthodes de remplissage par polymérisation, cela entraînera des propriétés conductrices finales différentes ; le caoutchouc vulcanisé fabriqué par la méthode de remplissage par polymérisation a la conductivité la plus élevée. Cela est dû au fait que les particules de charge peuvent atteindre la dispersion maximale dans le polymère lors de l'utilisation de cette méthode.

7. Comment appliquer les caoutchoucs silicone ?

Tous les types d'instruments médicaux électroniques doivent agir sur une partie du corps à travers la surface de l'électrode, comme les appareils de physiothérapie, les appareils thérapeutiques, la spondylose cervicale, l'épaule gelée, les maladies lombaires et des jambes, l'arthrite, les lésions des tissus mous et d'autres affections qui ont un bon effet thérapeutique auxiliaire. Cela combinera des impulsions basse fréquence avec la théorie des méridiens et des nerfs, en utilisant des électrodes cutanées sur les points d'acupuncture du corps humain pour une stimulation électrique, afin d'activer la fonction des méridiens, apaiser la douleur, éliminer la paralysie nerveuse, ainsi que pour le traitement des maladies. Au début, l'électrode de l'appareil de physiothérapie était principalement utilisée sous la forme d'une feuille de cuivre métallique recouverte de flanelle. En raison du fait que le matériau métallique en contact avec le corps humain est facile à rouiller et ne peut pas changer avec les parties du corps ni changer arbitrairement de forme, son utilisation est extrêmement peu pratique. Avec des produits en caoutchouc de silicone pour la plaque d'électrode, des résultats inattendus peuvent être obtenus.

Les matériaux constitutifs les plus fondamentaux des plaques électroniques médicales sont les substrats en caoutchouc de silicone pour répondre aux exigences des matériaux médicaux et aux exigences d'utilisation réelles, et la charge conductrice leur confère de bonnes propriétés conductrices. Ils peuvent avoir de meilleures performances lorsqu'ils sont associés à d'autres composants auxiliaires.

8. Comment fabriquer les caoutchoucs silicone ?

Le caoutchouc de silicone est un caoutchouc synthétique aux performances complètes, avec une excellente stabilité thermique ; ainsi qu'une résistance aux hautes et basses températures ; il peut fonctionner à long terme à -60 ℃ ~ 250 ℃ État ; résistance à l'ozone ; résistance aux intempéries et bonnes propriétés électriques, résistance à l'effet couronne, à l'arc électrique ; l'étincelle électrique est très forte ; stabilité chimique, résistance au vieillissement climatique, résistance aux radiations, inertie physiologique, perméabilité à l'air, haute résistance à la déchirure. Il peut être largement utilisé dans le domaine des dispositifs médicaux. Comment rendre vos produits plus compétitifs ?

Silicones XJY est l'un des principaux résine silicone MQ et Silicone VMQ en Chine, avec plus de 30 ans d'expérience en matière de R&D et de fabrication dans l'industrie du silicone et plus de 15 brevets et supports techniques connexes. Nos produits en silicone hydrogène peuvent répondre aux besoins des dispositifs médicaux en silicone et soutenir la fourniture de solutions personnalisées et diversifiées.