シリコンゴムストリップは、極端な温度にも劣化することなく耐えられるため、自動車、電子機器、調理、医療、航空宇宙など、さまざまな業界で不可欠です。シリコン、酸素、炭素、水素で構成されるこの材料は、柔軟性、耐熱性、電気絶縁性に優れていることで知られており、-55 ～ 300 °C (-70 ～ 570 °F) の温度範囲で効果的に機能します。TiO2、グラフェン、カーボンナノチューブなどのナノ粒子を組み込むことで、シリコンゴムの強度と耐熱性がさらに向上します。科学者は、材料の熱安定性を評価するために、熱重量分析 (TGA) を使用することがよくあります。
シリコーンゴムの熱劣化は複雑で、耐熱性は製造および硬化プロセスによって左右されます。縮合硬化、付加硬化、過酸化物硬化などの硬化方法は、それぞれ最終製品の安定性に異なる影響を与えます。シリコーンゴムはコストが高く、一部の添加剤には潜在的な危険性がありますが、その独自の特性、特に耐熱性と耐久性により、高ストレス、高温の用途には欠かせません。現在進行中の研究は、高度な用途向けに材料をさらに強化することを目指しています。
熱安定性の試験方法
シリコンゴムの熱安定性を評価するためにさまざまな試験方法が採用されており、科学者はさまざまな熱条件下での材料の挙動を理解するのに役立ちます。
動的機械分析（DMA）
DMA は、さまざまな温度下でシリコンゴムがどのように変形し、元の形状に戻るかを評価します。このテストでは、薄いサンプルを使用して、-150 ～ +150°C の温度範囲で弾性率、粘性率、減衰係数などの特性を測定します。
熱重量分析（TGA）
TGA は、温度を徐々に上げて重量減少を記録することで、シリコンゴムの熱分解を測定します。アルゴンガス雰囲気などの制御された環境で実施される TGA テストでは、ゴムが劣化する温度と、その後に残る物質の量を特定します。通常、シリコンゴムは 3 つの異なる段階で分解します。
フーリエ変換赤外分光法（FTIR）
FTIR 分光法は、特に添加剤が含まれている場合に、シリコーンゴムの化学構造を分析します。このテストでは、さまざまな化学結合に対応する赤外線スペクトルの特定のピークを調べることで、材料の変化を検出します。これにより、添加剤がシリコーンゴムの化学構造にどのように影響するかを明らかにすることができます。
TGA-FTIR分析
TGA-FTIR は、TGA の熱分析と FTIR の化学分析を組み合わせて、シリコンゴムの熱劣化中に放出されるガスを特定します。この技術により、劣化中に形成される正確な化合物を特定することで、高温下での材料の挙動を詳細に理解できます。
硬化剤と熱安定性への影響
硬化剤は、シリコーンゴムを硬化させ、耐久性を高める上で重要な役割を果たします。硬化方法（縮合硬化、付加硬化、過酸化物硬化）の選択は、最終製品の熱安定性に大きな影響を与えます。
結露硬化
水分を利用してゴムを硬化させる凝縮硬化は簡単ですが、最高レベルの耐熱性が得られない可能性があります。
付加硬化
付加硬化法では、副産物を生成しないため、高純度で耐熱性のあるゴムが生成され、食品や医療用途に適しています。
過酸化物硬化
過酸化物硬化は熱を利用してゴムを硬化させ、強固で耐熱性のある材料を生み出します。ただし、特定の用途には適さない副産物が残る場合があります。
耐熱性シリコーンゴムストリップの用途
高い熱安定性を備えたシリコンゴムストリップは、さまざまな業界で使用されています。
自動車
エンジン内の高温に耐える必要があるシール、ガスケット、ホースに使用されます。
エレクトロニクス
絶縁体として機能し、電子部品を高温から保護します。
調理・ベーキングツール
高温の調理にさらされるスパチュラやベーキングマットなどのキッチンツールに使用されます。これらのストリップは過酷な条件でも信頼性が高く、要求の厳しい用途に不可欠です。
医療製品
シリコンゴムストリップは、安全性と耐高温性が高く評価されています。チューブ、注射器部品、流体管理装置、インプラントなどに使用されています。熱安定性があるため、劣化することなく滅菌でき、厳しい医療環境に最適です。これらのストリップの耐久性と柔軟性は、医療機器やインプラントの長期的な性能を保証するためにも重要です。
航空宇宙
シリコンゴムストリップは、-70 ～ 220 °C の温度に耐えられるように設計されています。これらのストリップは、航空機の窓や客室ドアのガスケットに使用され、気密性を確保し、騒音や振動を軽減します。また、不要な振動から機器を保護し、航空旅行の全体的な安全性と快適性に貢献します。極端な温度変動に耐える能力があるため、航空宇宙分野では欠かせないものとなっています。
最近の研究開発
最近のシリコーンゴムの進歩は、医療用途における特性の向上に重点が置かれています。研究者はナノ粒子と繊維を組み込むことで、シリコーンゴムの熱安定性、柔軟性、機械的強度を向上させることに成功しました。例:
- 機械試験研究によると、特定の材料を追加すると、シリコンゴムの強度と耐久性が大幅に向上することが分かっています。
- 熱安定性TGA を使用した研究では、充填剤を添加したシリコーンゴムは耐熱性が向上し、劣化速度が減少することが示されています。
- 改良された処方特殊な化学基を特徴とする新しいシリコーン樹脂が開発され、架橋と熱安定性が向上しました。
これらの革新により、シリコーンゴムは、長期的な性能が不可欠な医療用インプラントやその他の要求の厳しい用途での使用において、ますます魅力的な選択肢となっています。
