シリコーンについて

いろいろな製品形態をもつシリコーン

02Silicone with various product forms

いろいろな製品形態を持つ
シリコーン

シリコーンは、無機物であるケイ素(Si)と酸素(O)と、メチル基(CH3などの
有機基が結合したポリマー(重合体)の総称です。

「主鎖が無機物」「側鎖が有機物」という構造を持っており、この構造をどのように組み立てるのかによって、できあがるものの性質が決まります。
まさに無機と有機のコラボレーションが生み出したユニークな物質!それが「シリコーン」なのです。

シリコーンは500種を超える様々な製品形態に変身! シリコーンは500種を超える様々な製品形態に変身! シリコーンは500種を超える様々な製品形態に変身!

Relationship between silicon, 
oxygen and methyl groups

ケイ素・酸素・メチル基の関係

ここで、シリコーンのメインキャストを改めてご紹介します。

シリコーンが多様な製品形態をもつのは、こちらのケイ素・酸素・有機基(メチル基)の特性、さらにそれら分子の組み合わせに由来しています。

シリコーンのメインキャスト シリコーンのメインキャスト シリコーンのメインキャスト

まずは、主人公・ケイ素(Si)の特性を、シリコーンのもとである「シラン」5兄弟で見ていきましょう。
ケイ素(Si)は、他の元素と結びつく4本の手を持っています。
ケイ素がもつ4本の手は、任意の数だけ酸素原子と結合するために使うことができます。
4本の手のうち、1本が酸素と結合しているケイ素を「M単位」。2、3、4本の手が酸素と結合しているものをそれぞれ「D単位」「T単位」「Q単位」と名前がついています。
ちなみに、4本の手すべて酸素と結合していない「ゼロ単位」は、何にも反応をしないため、シリコーンには使われていません。

シリコーンのもと「シラン」5兄弟 シリコーンのもと「シラン」5兄弟 シリコーンのもと「シラン」5兄弟

次に、ケイ素(Si)と酸素(O)、ケイ素(Si)とメチル基(CH3)の関係をご紹介します。
ケイ素(Si)と酸素(O)は仲が良く互いに強く引き合う特性があるため、Si-O分子は動きにくくなります。
一方、メチル基(CH3)は、メチル基同士が反発し合う特性があるため、Si-CH3分子は動きやすくなります。

ケイ素と酸素、ケイ素とメチル基の関係
ケイ素と酸素の関係
ケイ素とメチル基の関係

“Ease of movement” of molecules

分子の「動きやすさ」

ケイ素(Si)と酸素(O)が互いに強く引き合う特性・メチル基同士が反発し合う特性、ケイ素原子の4本の手に置換している酸素の数によって分子の「動きやすさ」が変化するのです。

融点が低いほど動きやすく、高いほど動きにくくなる。 融点が低いほど動きやすく、高いほど動きにくくなる。 融点が低いほど動きやすく、高いほど動きにくくなる。

例えば、シリコーンオイルは、M単位とD単位を組み合わせた線上のポリマー(重合体)です。
D単位の数が少ないものは水のように流れやすい液体となり、D単位の数が1500程度になると水あめのように粘性の高い液体になります。

シリコーンオイルの構造(液体) シリコーンオイルの構造(液体) シリコーンオイルの構造(液体)

T単位やQ単位を含有するシリコーンは融点が高くなり、硬化させると硬い樹脂状になります。
これを「シリコーンレジン」といいます。
このように、ケイ素・酸素・有機基(メチル基)の分子の組み合わせを変えることで、多様な形態を生み出すことができ、今では5000種を超えるシリコーン製品が誕生しています。

シリコーンレジンの構造(個体) シリコーンレジンの構造(個体) シリコーンレジンの構造(個体)

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