シリコーンゴム

白金系シリコーン硬化システム（付加システムとも呼ばれる。これは、主要な反応であるポリマー形成が付加反応であるためである）では、ヒドリド官能基を有するシロキサンポリマーとビニル官能基を有するシロキサンポリマーが白金錯体触媒の存在下で反応し、両者の間にエチル架橋が形成される。 ^{[ 2 ]}この反応には副生成物はない。このようなシリコーンゴムは速やかに硬化するが、元素スズ、硫黄、および多くのアミン化合物の存在下では、硬化速度や硬化能力自体が容易に阻害される。^{[ 1 ]}

縮合硬化システムは、1液型または2液型システムである。^{[ 3 ]} 1液型またはRTV（室温加硫）システムでは、周囲の湿度（つまり水）にさらされた架橋剤が加水分解ステップを経て、ヒドロキシル基またはシラノール基が残る。シラノールはポリマーまたは架橋剤上の別の加水分解可能な基とさらに縮合し、システムが完全に硬化するまで続く。このようなシステムは室温で自然に硬化し、（白金系付加硬化システムとは異なり）他の化学物質との接触によって容易に阻害されないが、一部のプラスチックや金属との接触によってプロセスが影響を受ける可能性があり、既に硬化したシリコーン化合物と接触すると全く起こらない可能性がある。縮合硬化システムで使用される架橋剤は、一般的にアルコキシ、アセトキシ、エステル、エノキシ、またはオキシムシランであり、アルコキシ硬化システムではメチルトリメトキシシラン、アセトキシ硬化システムではメチルトリアセトキシシランなどが使用されます。多くの場合、RTVシステムを完全に硬化させて粘着性のない表面を実現するために、追加の縮合触媒が添加されます。アルコキシ硬化システムでは、テトラアルコキシチタン酸塩やキレートチタン酸塩などの有機チタン酸塩触媒が使用されます。オキシム硬化システムおよびアセトキシ硬化システムでは、ジブチル錫ジラウレート（DBTDL）などの錫触媒を使用できます。アセトキシ錫縮合は、シリコーンゴムの硬化に使用される最も古い硬化化学の1つであり、家庭用浴室コーキングに使用されています。分離した分子の種類に応じて、シリコーンシステムを酸性、中性、またはアルカリ性に分類することができます。^{[ 4 ]}

2液型縮合システムでは、架橋剤と縮合触媒が1つの液に、ポリマーと充填剤または顔料がもう1つの液に入っています。2つの液を混合すると硬化が起こります。一般的な充填剤は、シーラントの流動性を制御するために使用される、熱分解シリカとしても知られるヒュームドシリカです。^{[ 5 ]}

完全に硬化すると、結露防止システムは配管や建築工事におけるシーリング材やコーキング材として、またポリウレタン、エポキシ、ポリエステル樹脂、ワックス、石膏、鉛などの低融点金属の鋳造用型として効果的に使用できます。一般的に非常に柔軟性があり、高い引裂強度を備えています。シリコーンは非粘着性であるため、離型剤を使用する必要はありません。

過酸化物硬化はシリコーンゴムの硬化に広く用いられています。硬化プロセスでは副生成物が残りますが、これは食品接触や医療用途では問題となる可能性があります。しかし、これらの製品は通常、後硬化オーブンで処理され、過酸化物分解生成物の含有量が大幅に減少します。使用される2つの主要な有機過酸化物のうちの1つであるジクミル過酸化物は、アセトフェノンと2-フェニル-2-プロパノールを主な分解生成物としています。もう1つは2,4-ジクロロベンゾイル過酸化物で、その主な分解生成物は2,4-ジクロロ安息香酸と1,3-ジクロロベンゼンです。^{[ 6 ] [ 7 ]}

有機ゴムは炭素-炭素結合構造を持つため、オゾン、紫外線、熱などの劣化要因の影響を受けやすく、シリコーンゴムはこれらの要因によく耐えることができます。そのため、シリコーンゴムは多くの過酷な環境において最適なエラストマーの一つとなっています。ただし、シリコーンは他のほとんどのゴムよりもガス透過性がかなり高いため、用途によっては制限があります。

シリコーンゴムは非常に不活性で、ほとんどの化学物質と反応せず、生物学的プロセスにも関与しないため、医療用インプラントを含む多くの医療用途に使用できます。生体適合性と低アレルギー性を備えているため、ベビーケア製品や食品接触全般に適しています。シリコーンゴムは、（ゴムや熱可塑性エラストマーとは異なり）主要な有効成分間の移行や相互作用の問題に対する信頼できるソリューションです。その化学的安定性により、接触するあらゆる基材（皮膚、水、血液、有効成分など）に影響を与えることはありません。^{[ 15 ]}

シリコーンを作るには、二酸化ケイ素化合物シリカからケイ素原子を分離する必要があります。これは、大量の石英砂を非常に高い温度、多くの場合1800  ℃まで加熱することによって行われます。ここから、シリコンを塩化メチルと組み合わせ、加熱するいくつかのプロセスがあります。その後、蒸留してポリジメチルシロキサンとして知られる重合シロキサンにします。ポリジメチルシロキサンは、最終製品の用途に応じてさまざまな技術を使用して重合することができます。 ^{[ 16 ]}原料シリコーン化合物は、顔料や触媒など、必要な添加剤と組み合わせられます。その後、射出成形、押出成形、または3Dプリントされます。硬化は、製造プロセスの最終段階です。

ポリシロキサンは、主鎖がC–C単位ではなくSi–O–Si単位から構成されている点で他のポリマーとは異なります。結合角と結合長が大きいため、ポリシロキサンはポリエチレンなどの基本的なポリマーよりも柔軟です。AC–C主鎖単位の結合長は1.54  Å、結合角は112°ですが、Si–O主鎖単位の結合長は1.63 Å、結合角は130°です。ポリシロキサン中のポリマーセグメントはより遠くまで移動でき、容易にコンフォメーションを変えることができるため、柔軟な材料となります。ポリシロキサンは、ケイ素–酸素結合を 切断するためにより多くのエネルギーが必要なため、より安定で化学的に活性が低い傾向があります。ケイ素は炭素の同族体であり、同じ電子結合配置を持っていますが、炭素化合物のケイ素類似体は一般的に異なる特性を示します。陽子6個と中性子6個を持つ炭素と、陽子14個と中性子14個を持つケイ素との総電荷と質量の差により、電子層が追加され、その遮蔽効果によって2つの元素間の電気陰性度が変化する。例えば、ポリシロキサンのケイ素-酸素結合は、構造的に類似したポリマーであるポリオキシメチレンの炭素-酸素結合よりも著しく安定している。この違いは、Si-O結合を切断するために必要なエネルギーである結合エネルギーが高いことと、ポリオキシメチレンがホルムアルデヒドを分解し、ホルムアルデヒドは揮発性があり分解を促進するが、ケイ素を含むシリコーンの分解生成物は揮発性が低いことによる。^{[ 17 ]}

シリコーンゴムは、混合・着色後、メーカーのサイズ仕様に応じて、チューブ、ストリップ、コード、またはカスタム形状に押し出すことができます。コードは接合してOリングを、押し出し成形された形状は接合してシールを製造できます。

シリコーンゴムは、様々な形状やデザインに成形することができます。メーカーは、シリコーンゴムの押出成形、切断、接合を行う際に、業界標準の公差を設定するよう努めています。英国では、これはBS 3734規格で、押出成形の場合、最も厳しいレベルはE1、最も広いレベルはE3となっています。

シリコーンゴムは、ポンプノズル押出システムを使用して3Dプリント（液体堆積モデリングLDM）することができます。残念ながら、標準的なシリコーン配合は押出成形機や射出成形機で使用するために最適化されており、LDMベースの3Dプリントには適用できません。レオロジー特性とポットライフを調整する必要があります。^{[ 20 ]}

3Dプリンティングには、シリコーンゴムと互換性のある取り外し可能なサポート材の使用も必要となる。

液体シリコーンゴムは、ライフサイエンス用途（注射器ピストン、分注システムのクロージャー、IV流量調節器のガスケット、呼吸マスク、IV投与用の埋め込み型チャンバー）、化粧品（マスカラブラシ、メイクアップパッケージ、メイクアップアプリケーター、口紅の型）、光学製品（円形レンズ、コリメータ、フレネルレンズ、フリーフォームレンズ）にも製造されています。^{[ 21 ]}

耐凍性太陽熱温水パネルは、シリコーンの弾性を利用して、凍結時の水の膨張に繰り返し対応します。また、シリコーンは極めて高い耐熱性を持ち、氷点下でも脆くならず、150 ℃（300 °F）を超える高温にも優れた耐性を発揮します。さらに、炭素骨格ではなく化学的に強固なシリコーン骨格を持つため、レジオネラ菌などの危険な水系細菌の栄養源となる可能性が低くなります。  

酸化鉄（III）を添加した無着色シリコーンゴムテープ（赤橙色）は、その不燃性から、航空宇宙配線用途において接続テープや巻き付けテープとして広く使用されています。酸化鉄は高い熱伝導性をもたらしますが、シリコーンゴムの高い電気絶縁性は損なわれません。このタイプの自己融着テープは、ケーブル、電気接続部、ホース、パイプなどに巻き付けると、テープ同士が融合または融着し、接着剤は使用しませんが、強力で継ぎ目のないゴム状の電気絶縁性および防水性層を形成します。シリコーンゴムは電気絶縁体として、熱による損傷を受けても非導電性を維持するという利点があり、アーク放電の発生リスクを低減します。

シリコーンゴムは、炭素などの導電性物質を粉末状の充填剤として添加することで、他の機械的特性をほとんど維持したまま導電性を持たせることができます。そのため、押すと閉じる柔軟な接点として、コンピューターのキーボードやリモコンなど、多くの機器に使用されています。

シリコーンゴムは、電力ケーブルやケーブル接続部の電気絶縁体として使用されています。^{[ 19 ] [ 22 ]}シリコーン絶縁ケーブルは、 -90～200 ℃（-130～390 °F）の温度に耐えることができ、非常に柔軟性があるという利点があります。これらの特性により、火災発生時に回路の完全性を維持するのに適しています。^{[ 23 ]}