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Q&A 耐熱性と難燃性

Q シリコーンの優れた耐熱性は何に基因するのでしょうか?

A 化学結合の強さの目安となる結合エネルギーを表に示します。

結合エネルギー

 

結合エネルギーkcal/mol

C

Si

C

Si

O

83.2

80〜58

83.2

80〜58

45.0

101

 シリコーンの骨格となっているSi−O(ケイ素−酸素)の結合エネルギーは101 kcal / mol と他のそれに比べるとかなり大きいこと。言いかえれば、この骨格は少々のエネルギー(熱など)では壊れないわけです。
   また、骨格のケイ素に結合している炭素の結合Si−Cも分解の起点となるSi=C(ケイ素と炭素の2重結合)ができにくいこと。
   さらに、ケイ素に結合しているメチル基(―CH3)のC−H(炭素―水素)結合も骨格のSi−Oに保護されて、他の分子の攻撃を受けにくくなっている。
   これらの理由からシリコーンは熱や酸化に対して耐性があると考えられています。

Q 耐熱性が優れていることは燃えないポリマーだと考えてよいのですか?

A 結論を言えばNOです。ジメチルシリコーンオイルを例にあげると、粘度が10mm2/s、100mm2/sの引火点(ASTM D92 による試験法)はそれぞれ160℃以上、300℃以上です。また、一般のシリコーンゴムに炎を当てると簡単には燃えませんが、一度着火すると燃え続けます。
   シリコーンはオイル、ゴムおよびレジンの3基本形に分類されますが、この順序で燃えにくくなるとは考えてよいでしよう。

Q カタログや技術資料などに、この製品は難燃性が優れているとか、自己消火性ですなどと記載されているのは?

A 一般にシリコーンの難燃性は自己消火性(自己消炎性)のことです。これは、炎を当てて着火させても燃えひろがらずに自然に火が消えることを意味します。それらの製品にはそれなりの工夫がされているのです。
   シリコーンに限らず、高分子の難燃化はその燃焼過程から、いくつかの方法が考えられています。その代表的なものは、1)気相反応の制御と2)分解生成物の制御の2つです。 1)は燃焼に抑制効果がある物質を添加してその気化により、炎の性質を変えて難燃効果を出すものです。ハロゲン化合物などを難燃剤として添加するのが代表的です。シリコーンを難燃化するには普通、この方法は効果が期待できません。例えば、シリコーンゴムにそのような難燃剤を添加しても、加工されたゴム部品が高温雰囲気にさらされた際に難燃削が徐々に揮散したり、分解したりして効力を失うからです。
   シリコーンの難燃化には、白金の化合物が添加されます。そのメカニズムは明確ではありませんが、燃焼の際の熱により発生が促進される可燃性の分解生成物の生成を抑える効果があるのでしょう。先に述べた2)のメカニズムだと考えられています。
   最後に、シリコーンは、かりに燃えたとしても発煙量や有毒ガスの発生が少ないことも、ほかの高分子材料に比べて大きな特長であることを付け加えておきましよう。





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