一液性シリコーンは、優れたシール、接着、絶縁特性で知られ、さまざまな業界で汎用性が高く広く使用されている材料です。
1. ポリジメチルシロキサン (PDMS)
一液型シリコーンの主成分は、シリコーンポリマーの一種であるポリジメチルシロキサン（PDMS）です。 PDMS は、2 つのメチル基に結合したケイ素原子と 2 つの酸素原子からなるジメチルシロキサンの繰り返し単位で構成される合成ポリマーです。この構造により、PDMS に、低い表面張力、高い柔軟性、優れた熱安定性などの独特の特性が与えられます。
PDMS は 1 成分シリコーンの骨格であり、材料に弾性とゴムのような性質を与えます。シリコーンは形状を失うことなく伸縮および変形できるため、ジョイントやガスケットのシールなど、柔軟性が必要な用途に最適です。さらに、PDMS はガラス転移温度が低いため、低温でも柔軟性を維持し、寒冷環境での使用に適しています。
2. 架橋剤
液体 PDMS を固体の弾性材料に変えるために、架橋剤が 1 成分シリコーン配合物に添加されます。これらの薬剤は PDMS 鎖と反応し、それらの間に化学結合を形成し、三次元ネットワーク構造を作成します。
一液型シリコーンには、硬化メカニズムに応じてさまざまな種類の架橋剤が使用されています。たとえば、湿気硬化型一液型シリコーンでは、架橋剤が空気中の水分と反応して固体を形成します。湿気硬化型シリコーンの一般的な架橋剤には、アルコキシシランが含まれます。湿気にさらされると、アルコキシシランが加水分解し、PDMS 鎖と反応して架橋を形成します。
湿気硬化型架橋剤に加えて、熱硬化型および紫外線硬化型架橋剤もあります。熱硬化型架橋剤は架橋反応を開始するために熱を加える必要がありますが、UV 硬化型架橋剤は紫外線によって活性化されます。
3. フィラー
フィラーは、一液性シリコーンのもう 1 つの重要な成分です。これらは、シリコーンの強度、硬度、耐摩耗性などの機械的特性を向上させるために添加されます。一成分型シリコーンに使用される一般的な充填剤には、シリカ、炭酸カルシウム、タルクなどがあります。
シリカは、シリコーン配合物で最も広く使用されている充填剤の 1 つです。シリコーンの引裂強度と引張強度を向上させることができます。シリカ粒子は補強材として機能し、亀裂の成長を防ぎ、材料の全体的な耐久性を向上させます。炭酸カルシウムも一般的なフィラーであり、シリコーンの硬度と剛性を高めることができます。タルクは、加工中のシリコーンの流動特性を改善するためによく使用されます。
4. 可塑剤
可塑剤を一成分シリコーンに添加して、柔軟性を高め、硬度を下げます。これらは、PDMS 鎖間の分子間力を低減することで機能し、PDMS 鎖がより自由に移動できるようにします。これにより、より柔らかくて柔軟性のある素材が得られます。
一液型シリコーンに使用される一般的な可塑剤には、フタル酸エステル系可塑剤と非フタル酸エステル系可塑剤が含まれます。フタル酸エステルはこれまで広く使用されてきましたが、潜在的な健康影響への懸念から、非フタル酸エステル系可塑剤の人気が高まっています。非フタル酸エステル系可塑剤は、より環境に優しく、フタル酸エステル類と同様の性能を発揮します。
5. 添加物
添加剤は、材料に特定の特性を与えるために 1 成分シリコーンに使用されます。たとえば、シリコンの酸化や時間の経過による劣化を防ぐために酸化防止剤が添加されます。 UV 安定剤は、変色や脆化を引き起こす可能性のある紫外線の有害な影響からシリコーンを保護するために使用されます。
難燃剤も重要な添加剤です。これらはシリコーンを耐火性にするために添加されます。難燃剤は、空気中の酸素を希釈するガスを放出することによって、またはシリコーンの表面に炭化層を形成することによって機能し、熱と酸素に対するバリアとして機能します。
一液型シリコーンの応用例
一液型シリコーンのユニークな化学組成により、幅広い用途に使用できます。エレクトロニクス業界では、次の用途に使用されます。PCBコンポーネント固定用の白色耐火性シリコーン。シリコーンの優れた絶縁特性と高温耐性により、PCB コンポーネントの保護と固定に最適です。
建設業界では、一液性シリコーンシーラント建物の継ぎ目や隙間をシールするために使用されます。シリコーンの柔軟性と耐候性により、長期にわたる防水シールが保証されます。
自動車業界では、電気シリコーンゴムシーラント電気接続を密閉し、湿気や腐食から保護するために使用されます。自動車産業では、電気シリコーンゴムシーラントは、電気接続をシールし、湿気や腐食から保護するために使用されます。これらの材料は、繊細な電子アセンブリに信頼性の高い絶縁と環境保護を提供するのに役立ちます。例えば、RTV1 電気絶縁シリコーン安定した電気絶縁性と耐湿性が要求される場合によく使用されます。
参考文献
- マーク、JE、およびアーマン、B. (2007)。ゴムの科学と技術。学術出版局。
- ダウコーニング。 （2019年）。シリコーン技術ハンドブック。
- ワッカーケミーAG. （2020年）。シリコーン: 特性、用途、技術。