追加-硬化シリコーン システムとプラチナ触媒
導入
シリコーンエラストマーは、その優れた熱安定性、柔軟性、耐薬品性、電気絶縁特性により、現代の産業で広く使用されています。シリコーン材料に利用できるさまざまな硬化技術の中でも、付加{1}硬化システム-プラチナ-触媒シリコーン システム-とも呼ばれる）は、最も先進的で広く使用されている硬化メカニズムの 1 つと考えられています。
付加硬化型シリコーン システムは、液状シリコーン ゴム (LSR)、シリコーン ゲル、カプセル化材料、高性能エラストマーなどの用途に一般的に使用されています。-これらの材料は、自動車、エレクトロニクス、ヘルスケア、消費者製品などの業界に不可欠です。
付加硬化型シリコーン エラストマーの硬化プロセスは、ヒドロシリル化として知られる化学反応に基づいています。{0}この反応には、ビニル-官能性シリコーン化合物の炭素-炭素二重結合を横切るシリコン-水素（Si-H）基の付加が含まれます。この反応は通常、白金錯体によって触媒されます。
付加の構造-硬化シリコーン システム
付加硬化型シリコーン システムは通常、パート A とパート B と呼ばれる 2 つの主要成分で構成されます。
パート A には通常、ビニル-官能性シリコーンポリマーと白金触媒が含まれます。
パート B には、水素化物-官能性シリコーン架橋剤およびその他の添加剤が含まれます。
これら 2 つの成分を混合すると、ヒドロシリル化反応が始まり、架橋シリコーン ネットワークが形成されます。
最終的な材料特性は、次のようないくつかの配合要因によって異なります。
● シリコーンポリマーの分子量
●ビニル基濃度
● 水素化物架橋剤の量
●触媒濃度
これらのパラメータを調整することで、メーカーはさまざまな機械的特性や硬化特性を備えたシリコーン エラストマーを設計できます。
ヒドロシリル化反応機構
ヒドロシリル化反応は、付加硬化型シリコーン システムの硬化に関与する重要な化学プロセスです。{0}
この反応では、白金触媒の存在下で、シリコン-水素結合 (Si-H) がビニル基 (C=C) と反応します。
単純化された反応は次のように説明できます。
Si–H + CH₂=CH– → Si–CH₂–CH₂–
この反応により、新しいシリコン-炭素結合が形成され、ポリマー鎖が結合して三次元シリコン ネットワークが形成されます。-
ヒドロシリル化硬化の主な利点の 1 つは、アルコールや酢酸などの副生成物が生成されないことです。{0}このため、付加硬化型シリコーンは高純度で収縮を最小限に抑える必要がある用途に最適です。{2}
白金触媒は、実際の処理条件下でヒドロシリル化反応を可能にするために不可欠です。
触媒がなければ、Si-H 基とビニル基の間の反応は非常にゆっくりと起こります。白金錯体は反応を促進し、適度な温度での硬化を可能にします。
シリコーン化学で使用される一般的なプラチナ触媒には次のものがあります。
カルシュテット触媒
白金ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体
他のプラチナ-ベースの配位触媒
これらの触媒は効率が高く、低濃度でも迅速な架橋を促進できます。
ただし、プラチナ-触媒システムは、硫黄、アミン、特定の金属化合物などの触媒阻害剤に敏感な場合があります。したがって、慎重な配合と材料の適合性が必要です。
付加硬化シリコーン システムの利点-
付加硬化型シリコーン エラストマーには、縮合硬化型シリコーンなどの他の硬化技術と比較して、いくつかの利点があります。{0}{1}
副産物の禁止-
ヒドロシリル化反応では揮発性の副生成物が生成されないため、硬化時の収縮が最小限に抑えられます。{0}
高純度
酸やアルコールの副生成物が生成されないため、付加硬化型シリコーンは医療機器や電子機器などの敏感な用途に適しています。{0}{1}
優れた機械的特性
付加硬化型シリコーン エラストマーは、-優れた引張強度、耐引裂性、長期耐久性を実現できます。-
急速硬化
触媒濃度と温度を調整することで硬化速度を精密に制御できます。
産業用途
付加硬化型シリコーン システムは、さまざまな高性能アプリケーションで使用されています。-
液状シリコーンゴム（LSR）
LSR は、高精度のシリコーン部品を製造する射出成形プロセスで広く使用されています。{0}一般的な用途には、医療機器、ベビー用品、シール、自動車部品などがあります。
電子カプセル化
シリコーン ゲルとエラストマーは、湿気、振動、温度変動から敏感な電子部品を保護するために一般的に使用されます。
自動車部品
シリコーンエラストマーは耐熱性に優れているため、自動車のガスケット、シール、電気絶縁部品などに使用されています。
光学および医療用途
付加硬化型シリコーンは高純度で抽出物が少ないため、光学レンズ、医療用チューブ、埋め込み型デバイスに広く使用されています。{0}
ビニルシロキサン中間体の役割
ビニル-官能性シロキサン中間体は、付加硬化型シリコーン系の合成と配合において重要な役割を果たします。-
これらの材料は、シリコーンポリマーのビニル含有量を制御し、最終的なエラストマーの架橋密度を調整するために使用されます。
ジビニルテトラメチルジシロキサンは、シリコーン化学で広く使用されているビニル シロキサン中間体の一例です。ヒドロシリル化反応に関与するビニル官能基を提供し、合成中のポリマー構造の制御に役立ちます。
このような中間体は、シリコーンエラストマー製造における反応速度や材料性能を制御するために重要です。
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付加硬化型シリコーン系に関連する用途には、次の有機ケイ素中間体が一般的に使用されます。{0}
DVTMDS は、シリコーン エラストマー合成およびポリマー改質プロセスで広く使用されているビニル-官能性シロキサン化合物です。ヒドロシリル化反応に関与する反応性ビニル基を提供します。
この材料は一般的に次の用途で使用されます。
●シリコーンエラストマーの製造
●ビニルシリコーンオイル合成
●シリコーンポリマー改質
結論
プラチナ触媒によるヒドロシリル化反応に基づく-付加硬化シリコーン システム-は、現代のシリコーン化学において最も重要な技術の 1 つです。これらのシステムは、優れた材料特性、高純度、信頼性の高い硬化性能を提供します。
付加硬化型シリコーンはその優れた特性により、エレクトロニクス、自動車、ヘルスケア、消費者製品などの業界で広く使用されています。{0}
ジビニルテトラメチルジシロキサンなどのビニル シロキサン中間体は、これらの系におけるポリマー構造と反応挙動を制御する上で重要な役割を果たします。シリコーン材料が進化し続けるにつれて、これらの中間体は高性能シリコーン配合物において不可欠な成分であり続けるでしょう。-
