エラストマー

エラストマーは、粘弾性（粘性と弾性の両方）を持ち、分子間力が弱く、他の材料と比較して一般的にヤング率（E）が低く、破壊ひずみが大きいポリマーです。 ^[1]この用語は、弾性ポリマー^[2]を組み合わせた造語で、ゴムと互換的に使用されることが多いですが、加硫物を指す場合はゴムが好まれます。^[3]ポリマーを形成するために結合する各モノマーは、通常、炭素、水素、酸素、シリコンの中からいくつかの元素の化合物です。エラストマーは、ガラス転移温度以上に維持された非晶質ポリマーであるため、共有結合を切断することなく、かなりの分子再配置が可能です。したがって、室温では、このようなゴムは比較的柔軟（E ≈ 3 M Pa）で変形可能です。^[要出典]

弾性特性を持つゴムのような固体はエラストマーと呼ばれます。これらの材料では、ポリマー鎖が比較的弱い分子間結合によって保持されており、これによりポリマーは巨視的な応力に応じて伸びることができます。

エラストマーは通常、熱硬化性（加硫が必要）ですが、熱可塑性の場合もあります（熱可塑性エラストマーを参照）。長いポリマー鎖は、硬化（加硫）中に架橋します。エラストマーの分子構造は「スパゲッティとミートボール」構造として考えることができ、ミートボールは架橋を表しています。弾性は、長い鎖が自己再構成して加えられた応力を分散する能力から生まれます。共有結合架橋により、応力が除去されるとエラストマーは元の構成に戻ります。

架橋は、溶媒なしで平衡状態のポリマーで起こる可能性が最も高い。ゴム弾性のネオフックモデルから導かれる自由エネルギー表現は、サンプルの単位体積あたりの変形による自由エネルギー変化で表されます。ストランド濃度vは、体積あたりのストランド数であり、エラストマーの全体的なサイズと形状に依存しません。^[4]ベータは、ランダムウォーク統計に従うポリマー上の架橋を横切るポリマーストランドの端から端までの距離に関係します。

${\displaystyle \Delta f_{d}={\frac {\Delta F_{d}}{V}}={\frac {K_{B}T\nu _{el}\beta \lambda _{1}p^{2}+\lambda _{2}p+2\lambda _{3}p^{2}-3}{2}}}$

${\displaystyle v_{el}={\frac {n_{el}}{V}},\beta =1}$^{[説明が必要]}

せん断変形の特定のケースでは、エラストマーはゴム弾性の最も単純なモデルに従うだけでなく、非圧縮性でもあります。 純粋せん断の場合、せん断ひずみを伸長率ラムダに関連付けます。 純粋せん断は、ラムダが 1 になる 2 次元の応力状態であり、上記のエネルギーひずみ関数は次のように減少します。

${\displaystyle \Delta f_{d}={\frac {k_{B}T\nu _{s}\beta \gamma ^{2}}{2}}}$

せん断応力を得るには、エネルギーひずみ関数をせん断ひずみに関して微分し、せん断弾性率 G とせん断ひずみの積を求めます。

${\displaystyle \sigma _{12}={\frac {d(\Delta f_{d})}{d\gamma }}=G\gamma }$

せん断応力は、大きなひずみでもせん断ひずみに比例します。^[5]低いせん断弾性率は低い変形ひずみエネルギー密度と相関しており、その逆も同様です。エラストマーのせん断変形では、体積よりも形状を変えるのに少ないエネルギーが必要です。

${\displaystyle \Delta f_{d}=W={\frac {G(\lambda _{1p}^{2}+\lambda _{2p}^{2}+\lambda _{3p}^{2}-3)}{2}}}$

硫黄加硫により硬化できる 不飽和ゴム：

• 天然ポリイソプレン：シス-1,4-ポリイソプレン天然ゴム（NR）およびトランス-1,4-ポリイソプレンガッタパーチャ
• 合成ポリイソプレン（イソプレンゴムのIR）
• ポリブタジエン（BRはブタジエンゴム）
• クロロプレンゴム（CR）、ポリクロロプレン、ネオプレン
• ブチルゴム（イソブテンとイソプレンの共重合体、IIR）
  • ハロゲン化ブチルゴム（クロロブチルゴム：CIIR、ブロモブチルゴム：BIIR）
• スチレンブタジエンゴム（スチレンとブタジエンの共重合体、SBR）
• ニトリルゴム（ブタジエンとアクリロニトリルの共重合体、NBR）、ブナNゴムとも呼ばれる
  • 水素化ニトリルゴム（HNBR）テルバンおよびゼットポール

硫黄加硫では硬化できない 飽和ゴム:

• EPM（エチレンプロピレンゴム、エチレンとプロペンの共重合体）とEPDMゴム（エチレンプロピレンジエンゴム、エチレン、プロピレン、ジエン成分の三元共重合体）
• エピクロロヒドリンゴム（ECO）
• アクリルゴム（ACM、ABR）
• シリコンゴム（SI、Q、VMQ）
• フルオロシリコーンゴム（FVMQ）
• フッ素エラストマー（FKM、FEPM）Viton、Tecnoflon、Fluorel、Aflas、Dai-El
• パーフルオロエラストマー ( FFKM ) Tecnoflon PFR、Kalrez、Chemraz、Perlast
• ポリエーテルブロックアミド（PEBA）
• クロロスルホン化ポリエチレン（CSM）
• エチレン酢酸ビニル（EVA）

その他の様々なタイプのエラストマー：

• 熱可塑性エラストマー（TPE）
• タンパク質レシリン とエラスチン​
• ポリサルファイドゴム
• エラストオレフィン、布地製造に使用される弾性繊維
• ポリ（ジクロロホスファゼン）は、ヘキサクロロホスファゼンの重合から得られる「無機ゴム」である。

• 液体エラストマー成形
• ゴム弾性

• 効率的で環境に優しいエラストマーの重合、List AG のプロダクト マネージャー、Andreas Diener 著