シリコーンの熱特性

はじめに

ポリシロキサンとも呼ばれるシリコーンは、気づかないうちに私たちの身近に存在している。例えば、シリコーンゴムは自動車の電子機器を湿気や汚れから守り、洗濯機では泡立ちを防ぎ、シャンプーでは髪にシルクのような輝きを与え、シリコーン樹脂塗料として石材の撥水性を保ち、同時に内部の水蒸気や二酸化炭素を透過させる。しかし、シリコーンは、医療用チューブ、創傷パッド、整形外科製品などの純粋な材料として医療技術に使用されたり、安全なシーリング材や絶縁材として電気機器に使用されるなど、高い耐性を必要とする他の用途にも使用されている。

シリコーンはO-Si結合を含む長鎖分子である。分子量と硬化の度合いによって、液体、ゲル、エラストマーに分類される[1, 2]。このように多種多様なポリシロキサンは、非常に異なる特性を持つため、その特性を明らかにすることが重要である。

DSC測定パラメータ

DSCは、低温におけるシリコーンの挙動を分析するのに特に適しています。以下では、シリコーン材料の熱特性を測定する。この目的のために、表1に記載されているように、DSC測定が実施される。

表1：測定条件

測定結果

図1に、得られたDSC曲線を示す。117.6℃（中間点）で検出される吸熱ステップは、材料のガラス転移によるものである。これは、0.24 J/(g-K)の比熱容量の変化と関連している。100℃から-30℃の間では、2つの異なる効果が起こる。まず、-85.0℃に発熱ピークが生じ、これは結晶化後の効果である。これは、ポリマー鎖が自由に動くことができるようになり、結晶化できるようになるガラス転移温度より高い温度で起こる。次に、温度の上昇に伴い、-46.4℃で検出される吸熱ピークは、結晶相の融解を表している。

概要

シリコーンはその材料特性により、高温によく耐えることができる。そのため、より広い温度範囲でさまざまな用途に使用することもできる。しかし、DSCの調査は、これらの結果がこの材料の低温での適用範囲にとって重要であることを示している：室温での挙動は、融解効果やガラス転移温度以下での挙動とは大きく異なる。