シリコーン とエポキシは興味深い化合物です。これらは似たような特性を示しますが、かなり異なります。どちらの化合物も熱硬化性ポリマーに分類されます。 熱硬化性樹脂 硬化後は分子構造を逆転させることができない化合物です。この記事では、この概念などについて詳しく検討し、シリコーンとエポキシを比較します。
熱硬化性ポリマー入門
一般的に、ポリマーには 3 つの種類があります。
- エラストマー – これらは、破断することなく伸ばされたときに大きく変形できるポリマーです。また、耐熱性も高いです。すべてのゴムはエラストマーの一種です。
- 熱硬化性プラスチックまたは熱可塑性プラスチック – これらのポリマーは燃えますが、高温にさらされても容易には溶けません。また、脆く、弾力性も限られています。
- 熱硬化性ポリマー – これらのタイプのポリマーは、熱または特殊な加硫システムによって硬化します。性質上、非晶質です。
熱硬化性ポリマーは、粘性液体を熱と添加剤の存在下で硬化させて、硬くても柔軟な化合物を形成することによって作られます。この硬化プロセスは、特別なメカニズムを適用しない限り、不可逆的です。
エポキシ熱硬化性樹脂の硬化プロセスにおける出発物質は樹脂と呼ばれ、特定の特性を持つプレポリマー化合物の一種です。エポキシはプレポリマー樹脂から作られる熱硬化性樹脂の好例です。
一方、シリコーンは技術的にはエラストマーに分類されます。さらに、シリコーンの特性によっては熱硬化性もあります。これは、後で説明するように、化合物のいくつかの形態に見られます。
ほとんどの熱硬化性樹脂は 共重合体つまり、反応物として機能する基本モノマーと、モノマー間の架橋の形成を助ける二次コモノマーがあるということです。これらの架橋により、ポリマーに特性が与えられます。このすべてに混乱している場合は、読み続けると、これらの化合物をよりよく理解できるようになります。
エポキシとシリコーンの概要
エポキシとシリコーンは、最も一般的な熱硬化性ポリマーの一部です。これらを定義し、合成について見てみましょう。これにより、2 つの化合物の特性と特徴を比較するための基礎が構築されます。
エポキシ：エポキシとは何ですか？
エポキシは、エピクロロヒドリンとビスフェノール A という 2 つの基本的な石油化学製品から生成される合成樹脂に分類される化合物です。ここで注目すべき 2 つの単語は合成と樹脂です。前者は人工的に作られたことを意味し、後者は有機化合物の混合物または溶液であることを意味します。
樹脂は植物からも得られます。たとえば、アンバーは特定の植物に見られる一般的な植物樹脂です。このタイプの樹脂は、その芳香特性のために使用されます。これは、樹脂自体の特性が限られていることを示しています。硬化剤などの他の添加物が強度などの特性を与えるまで、樹脂の特性は限られています。
合成樹脂の製造に使われる2つの石油化学製品、エピクロロヒドリンとビスフェノールAは原油から得られる。とはいえ、これらは人命に悪影響を及ぼす可能性がある。さらに、 ビスフェノールAに関する健康と安全の懸念.
エピクロロヒドリンはエポキシ樹脂のベース化合物です。この石油化学製品は、石油に含まれる一般的な炭化水素であるプロピレンから作られています。プロピレンは、いくつかの種類の合成ゴムの製造にも使用されます。
ビスフェノール A または略して BPA は、エポキシ樹脂に含まれる二次炭化水素です。この石油化学物質は、フェノールとアセトンを反応させて作られます。
これら 2 つの炭化水素を組み合わせると、粘度の低い (流動性が低い) 流動性のある物質が形成されます。さらに、この段階では、物質にはいくつかの特性がありません。これは、硬化剤によって促進される硬化がまだ行われていないためです。これらの硬化剤は、樹脂を接着剤またはコーティング材料に変える反応を開始します。
シリコン: シリコンとは何ですか?
シリコーンの科学的な名称はポリシロキサンです。この名前は、シリコーンがシロキサン分子から作られたポリマーであることを示しています。
シリコンは、市場で最も一般的な合成エラストマーの 1 つです。その優れた耐熱性と強度特性により、ほぼすべての製造ラインで使用されています。しかし、シリコンが特別なのは、その特性ではなく、入手しやすさです。
ご存知のとおり、シロキサン化合物の主成分であるシリコンは、世界でほぼ無尽蔵です。この元素は、ほぼすべての種類の岩石に含まれているからです。シリコンの入手可能性を制限する唯一の要因は、これらの岩石からシリコンを抽出できるかどうかです。
しかし、シリコンはシリコンだけで作られているわけではありません。モノマーであるシロキサンは、酸素原子と水素原子で構成されています。この分子構造に炭素原子がないため、シリコンは無機ポリマーになります。この利点は、シリコンが最終的に高い熱安定性、難燃性、低温柔軟性を持つことです。
シリコンは、腐食性物質、高熱、引張強度などのストレス要因に耐えることができるため、過酷な条件で使用されます。さらに、より厳しい環境にも耐えられる特殊グレードのシリコンもあります。
エポキシとシリコン：材料合成
シリコン型とエポキシシリコン型の合成法は大きく異なります。これは、最終製品に異なる特性があり、用途も異なるためです。どちらも、硬化と架橋を促進するために特定の薬剤を添加してベースモノマーを重合します。これらの熱硬化性樹脂の製造方法について詳しく見ていきましょう。
エポキシの製造方法
エポキシは、工業的に製造されるか、DIY 方式で少量生産されます。DIY (自分でやる) の場合、製造者は樹脂と硬化剤を別々に購入し、混ぜ合わせ、溶液を放置して硬化させ、硬い熱硬化性樹脂を形成します。この方法では、染料を追加して、透明から好みの色に色を変えることもできます。
工業的なアプローチは、基本的に、基礎となる化学物質からこれらの樹脂を作成することに重点が置かれています。エポキシは硬化が速く、反応が不可逆であるため、細心の注意が払われます。特に、硬化プロセスの前に樹脂と硬化剤が接触しないようにします。
エポキシを作る化合物
エポキシを定義する際に、エポキシは樹脂モノマー、硬化剤、および硬化/硬化プロセスを開始および加速する二次剤から作られると述べました。実際、エポキシという用語は硬化した化合物を表すために使用されます。
- 樹脂モノマー。 技術的には、エピクロロヒドリンと BPA は実際の意味ではモノマーではありません。ただし、重合反応であるエポキシ樹脂合成の文脈では、この 2 つはモノマーと呼ぶことができます。
- 硬化剤エポキシ樹脂の硬化プロセスは、いくつかの種類の硬化剤によって促進されますが、最も一般的なものはポリアミド、アミン、無水物です。使用する硬化剤の選択は、硬化期間、周囲の状況、プロジェクトの性質など、いくつかの要因によって異なります。
- アクセル促進剤はまさにその名の通り、エポキシ樹脂の硬化プロセスを加速します。
エポキシの製造に使用される化合物は、いくつかの要因によって異なります。ほとんどの場合、それらは製造業者によって決定され、製造業者は価格、使用目的、その他の重要な考慮事項などの他の要因を考慮します。
シリコンの製造方法
シリコーンは主にシロキサンモノマーの重合によって生成されます。これらのモノマーは、シリコン塩化物の加水分解によって得られます。加水分解により、化合物に水素原子と酸素原子が導入されます。
シロキサンモノマーの重合
シロキサンに使用される特定の重合技術は、 開環重合 (ROP) これは特殊なタイプの重合であり、高分子量ポリマーを生成します。これは不可欠であり、シリコーンにエラストマーとしての優れた特性を与えるものです。
この反応中に、改質剤、架橋剤、充填剤などの添加剤が添加されます。各添加剤は、反応全体において特定の機能を持っています。たとえば、充填剤はシリコーンの特性を強化するために添加されます。つまり、ラテックスの形態では、シリコーンの特性のほとんどが十分に向上していません。シリカなどの充填剤は、これらの特性を強化するために使用されます。
エポキシとシリコン：特性
エポキシとシリコンを比較するもう 1 つの方法は、それぞれの特性を見ることです。これらの材料は異なる目的で作られているため、直接比較しても最適な比較にはなりません。ただし、これらの特性の一部は重複しています。
シリコンの特性
通常のシリコンには、いくつかの特性があります。ここで言う「通常」とは、材料の一般的なグレードまたはバリエーションを意味します。これは、特殊グレードがあり、非常に特殊な特性があるためです。全体として、一般的な特性は、これらの特殊グレードに見られ、値はより高かったり低かったりします。
弾力性と柔軟性
これは、すべてのエラストマーのハイライトと言えるでしょう。エラストマーの定義は、弾性特性を持つ材料です。テストにより、その弾性領域は 1000% まで高くなる可能性があることが明らかになりました。
シリコンの弾力性は非常に高いです。これは、この化合物が変形の兆候を示さずに、元のサイズのほぼ 3 倍まで引き伸ばされる可能性があることを意味します。何かが弾力性があると言われる場合、それは物理的特性を失うことなく、元の形状またはサイズに伸びて戻ることができることを意味します。
シリコーンが高弾性と柔軟性を持つ理由の 1 つは、その分子構造がらせん状であるためです。これは、モノマーの分子構造がらせん状または螺旋状を形成することを意味します。これにより、引っ張る力が加えられたときに高い伸び率が得られます。
シリコンの高弾性のもう一つの理由は、分子結合の分子間力が弱いためです。分子間力が弱いからといって、材料の張力や引裂強度が低いというわけではありません。
鉱物油に対する高い耐性
シリコンが高く評価されているもう 1 つの理由は、一般に、この化合物はほぼすべての油性物質に溶けないということです。その理由の 1 つは、シリコン化合物に含まれる炭素原子が鉱油の誘電特性を阻害することです。つまり、炭素は油本来の電荷抵抗能力を低下させるのです。
鉱油に対する耐性は不可欠です。そのため、シリコンは、鉱油が豊富に含まれている場所で使用される部品の製造に信頼できる素材となります。また、シリコンの寿命が長くなるため、より多くの価値を提供できます。
優れた耐候性
耐候性が高いとは、紫外線やオゾンに耐えて劣化しないことを意味します。これはほとんどのゴム化合物に備わっている特性です。ただし、耐性のレベルは化合物によって異なります。
シリコンは無機物であるため、優れた耐候性を発揮すると考えられています。言い換えれば、有機化合物は最高の耐候性特性を持っています。
耐候性は、化合物の寿命に影響を与える特性の 1 つです。この場合、優れた耐候性から判断すると、シリコーンの寿命は長いと予想できます。実際、シリコーンは、物理的な損傷の兆候を示さずに最大 20 年間持続します。
高い熱安定性
熱安定性とは、物質が高温にさらされても変化しない能力と定義されます。また、材料は強度、圧縮永久歪み、弾性などの機械的特性をすべて維持しながら、この特性を維持する必要があります。
シリコンの動作温度は 50°C から +250°C です。つまり、シリコンは極度の低温や高温でも変化しません。これは重要な特性であり、シリコンは低温や高温の環境条件でも非常に信頼性が高いものとなります。
エポキシよりも接着力が低い
比較のために、シリコンの接着特性をエポキシと比較してみましょう。接着とは、ある材料が 2 つの表面の間に与える結合力のことです。これは、この用語の素人向けの説明です。
液体状態のシリコーンは接着剤として使用できます。このタイプのシリコーンは、 液状シリコーンゴム（LSR） シーリング、コーティング、その他の接着機能に使用できます。エポキシのように硬化しますが、接着力が弱くなります。そのため、エポキシ樹脂よりも弱い接着剤と考えられています。
エポキシの特性
エポキシを扱ったことがある人なら、それが優れた接着剤であることに気付いたはずです。どちらかといえば、接着がこの化合物の主な用途です。このため、エポキシは非常に特殊な特性を持っていますが、シリコンに関連する特性もいくつかあります。
強力な接着性
ゴムと金属の接着などの製造工程では、基材を接着するためによく使用される接着剤の 1 つがエポキシです。この工程では最高レベルの接着特性が求められるため、エポキシの採用は、その強度の高さを物語っています。
エポキシは、ひび割れや不要な開口部を覆うためのコーティングにも使用されます。このような用途では、接着特性も必要です。さらに、エポキシが結合する材料は問題ではありません。これは、エポキシが、その強度、表面特性などに関係なく、さまざまな種類の材料と結合できるためです。
低収縮
硬化後にエポキシが失うサイズは、元のサイズの約 1 ～ 5 % です。これは無視できるほどの損失量です。実際、これは業界のあらゆるポリマー接着剤の中で最も低い体積損失です。つまり、エポキシは一般にシリコンよりも優れているということです。
エポキシ樹脂の収縮率は、特定の配合によって異なります。ただし、一般的に、ほとんどのエポキシは収縮率が低くなっています。違いは、収縮率の低さにあります。
耐薬品性
シリコンと同様に、エポキシも化学薬品に対して非常に耐性があります。つまり、高濃度の酸や塩基などの腐食性化合物に耐えることができます。同様に、この特性はエポキシの用途範囲を広げるという点で優れています。言い換えれば、シリコンと同様に、エポキシは過酷な条件で使用できます。
分子組成が異なる 2 つの材料の特性を比較していますが、どちらも必要な特性を備えていることは間違いありません。屋外用部品を製造する化合物にとって、耐薬品性は非常に重要です。
高い引張強度
硬化したエポキシは、最高級のプラスチックと同等の強度を持ちます。張力にも耐えます。実際、張力に耐えられなければ、良い接着剤とは言えません。この力は、機械的なストレスに耐えられるほど強力です。
長寿命
接着剤としてのエポキシは、接着特性を失うことなく最低 20 年間持続します。この期間であれば、接着された基材が適切にメンテナンスされていることになります。また、この期間が経過する前に、接着剤の接着をより強固に保つために、いくつかのメンテナンス作業を実行する必要があります。
エポキシのような工業用接着剤の場合、長寿命は必須です。長寿命は、さまざまな状況で材料の信頼性を高めます。また、長寿命は材料の価値を高め、商業用途にとってより望ましいものになります。
エポキシとシリコン：類似点と相違点の比較
シリコンとエポキシにはいくつかの類似点があります。機能性、特性、その他の点において、これらの化合物には共通点があります。同様に、これらの材料の間には微妙な違いがあります。それが、これらを別の化合物のカテゴリに分類するものです。これらの類似点と相違点のいくつかを見てみましょう。
エポキシとシリコンの類似点
一般的なグレードのエポキシとシリコーンの共通の類似点は次のとおりです。
- どちらも接着剤として使用できます。 液体のシリコーンはシーラント接着剤として使用されます。この仕様では、シリコーンはシリコーン接着剤とも呼ばれます。エポキシもほぼ同じように使用されます。この共通の使用例は、両方の化合物の接着特性によるものです。
- どちらも高い熱安定性を備えています。 優れた接着剤やシーラントには、高い熱安定性が必要です。これは、材料が使用される使用条件のためです。
- どちらも硬化した状態では無毒です。 エポキシの誘導体は原油や天然ガスから作られますが、最終製品は通常無毒です。これはシリコンの場合も同様です。無毒の材料は環境に安全であり、大衆にアピールするため好まれます。
- どちらもいくつかの特性を共有しています。 シリコンとエポキシの特性について説明しているときにおわかりのように、この 2 つには共通する特性がいくつかあります。たとえば、どちらも耐熱性が高いです。注目すべき点は、材料の化学的性質の違いにより、これらの特性の値と範囲がかなり異なることです。
シリコンとエポキシの違いは何ですか
違いといえば、シリコンとエポキシの間には多くの違いがあることが予想されます。まず、この 2 つの化合物は化学組成の点で大きく異なります。これだけでも、かなりの違いがあります。
両者の主な違いは次のとおりです。
- 処理2 つの材料の合成や加工方法はまったく異なります。まず、エポキシはいくつかの材料を使って DIY で作ることができます。シリコンの場合はそうではありません。シリコンは、望ましい特性を得るためにゴムの専門家によって製造される必要があります。
- 黄変耐性。 ほとんどの熱硬化性樹脂は、一般に劣化によって生じる黄変と呼ばれる現象を経験します。この現象に抵抗する能力は黄変耐性と呼ばれ、シリコーンはエポキシよりもこの点で優れています。
- 硬化方法。 硬化に関しては、シリコーンとエポキシは硬化状態になるために異なる技術を経ます。具体的には、エポキシは化学反応によって硬化しますが、シリコーンは熱、RTV、およびその他の適用可能な方法によって硬化します。
エポキシとシリコン：用途
エポキシとシリコンを比較する最後の点は、両方の材料の使用例です。この点では、相違点だけでなく類似点もあることがわかります。
エポキシの用途
エポキシは、次のような幅広い用途に使用されます。
コーキング剤
コーキングという用語は、何かを防水するために使用する方法と技術を表すために使用されます。つまり、コーキング剤とは、屋根や表面を防水するために穴、亀裂、開口部を塞ぐために使用される物質です。
アクリル コーキングは、この用途に使用される最も一般的なエポキシ コーキング コンパウンドです。このコンパウンドは、下地と強力な結合を形成し、水漏れの原因となる可能性のある開口部を覆います。このエポキシは、金属、コンクリート、プラスチック、木材、その他のあらゆるタイプの建築材料に接着できます。
積層複合材料
複合材料は、2 つの異なる化合物を組み合わせて作られた物質です。金属ゴム部品は複合材料の一例です。エポキシは、その表面特性により、通常、複合材料の製造に使用されます。金属または他の材料に塗布し、硬化させて複合材料を形成できます。
装飾品の作成
おそらく、インターネットで DIY エポキシ プロジェクトを偶然見かけたことがあるでしょう。そうでない場合は、エポキシ樹脂を染料と混ぜて家具やあらゆる種類の装飾品を作る人々がいます。これらのプロジェクトは、エポキシを使用してテーブル トップを作成すると特に素晴らしいものになります。
シリコーンの主な用途
シリコンの使用例は非常に特殊です。ただし、その用途のほとんどは、ほとんどのゴム化合物の用途に似ています。主な違いは、シリコンは、その特性により厳しい条件に耐えられるため、より厳しい条件で使用されることです。これらの用途には、次のようなものがあります。
亀裂の封鎖
シリコーンは、エポキシと同様に、シーラントとして使用できます。ただし、繰り返し述べてきたように、この用途には LSR という特殊なタイプのシリコーンが使用されます。LSR はエポキシほど効果的ではありませんが、目的を十分に果たします。したがって、代替の効果的なシーラントが求められます。
キッチン用品の製造
シリコン製のキッチン用品を扱ったことがある人は多いでしょう。その中には、非常に一般的なオーブンミットも含まれます。シリコンは、耐熱性があるため、キッチン用品の製造に使用されています。オーブンミットやベーキングウェアなどのシリコン製品は、損傷することなく、長時間の高温に耐えることができます。
医療および食品グレードの機器
シリコンは、食品や医療機器の製造に使用できるように、FDA ガイドラインに従って配合することもできます。これらのガイドラインは、主に化合物に毒素が含まれていないことを保証することに重点が置かれています。これは、人間が使用することを意図した製品の製造に使用されるすべての材料にとって重要な必須要件です。
シール、Oリング、ガスケットの製造
自動車産業や航空宇宙産業では、車体に多くのシール、ガスケット、O リングが必要です。これらの部品には、強度、圧縮永久歪み、耐薬品性、全体的な耐久性が求められます。シリコンは、一貫して優れた特性を示しているため、これらの部品に最適な素材です。
エポキシ塗料はシリコンに付着しますか?
エポキシ樹脂はシリコン製品には付着しません。
エポキシとグラウトのどちらが良いでしょうか?
エポキシグラウトはシャワーに最適なグラウトだと考えられています。
結論
エポキシとシリコンは、信頼性の高い特性を持つ一般的な化合物です。これらの特性により、さまざまな用途で役立ちます。熱硬化性ポリマーとして、これら 2 つの化合物には類似点と相違点があることがわかりました。したがって、2 つの材料のいずれかを検討している場合は、この情報が情報に基づいた決定を下すのに役立ちます。
その他のリソース:
シリコンとアクリルの屋根コーティング – 出典: LEGENDAY
シリコンはさまざまな表面にどれくらい簡単に付着しますか? – 出典: LEGENDAY
シリコンとポリカーボネート – 出典: LEGENDAY
TPU 対 シリコン – 出典: LEGENDAY
EPDM 対 シリコン – 出典: LEGENDAY
シリコンはゴム、エラストマー、それともポリマーですか? – 出典: LEGENDAY