気相シリカの調製とシリコンゴムへの応用

   1.气相二氧化硅的制备方法

気相シリカは、ハロゲンシラン（例えば、四塩化ケイ素、テフロン、メチル三塩化ケイ素など）によって水素、酸素炎に高温の加水分解を行い、シリカ粒子を生成し、急に寒くなり、粒子が凝集、分離、脱酸などの後処理プロセスを経て製品を獲得します。

二十世紀の六十年代には、気相シリカは主に四塩化シリコンを原料として、生産プロセスはコントロールしやすいですが、生産コストは高いです。

有機シリコン単量体工業の発展に伴い，その副産物であるメチルトリクロロキシシランなどの処理問題が，その発展を束縛するボトルネックとなった。

一般に、シリコン樹脂や防水塗料の製造に使われていますが、使用量は限られています。

そのため、新しい道が必要です。

年代には、有機シリコン単体の副産物またはこの副産物と四塩化シリコン混合物を原料に、気相シリカを調製するプロセスが開発されました。このような生産プロセスはコストが低く、経済効果が良いです。

気相シリカの調製原理は以下の通りである。

SiCl 4+2 H 2+O 2__燃焼_＿Si 02+H 2 O+4 HCI

CH 3 SiCl 3+2 H 2+302___燃焼_＿Si 02+3 HCI+CO 2+2 H 2 O

気相シリカの新プロセスの出現は、気相シリカ工業の発展パターンを変え、気相シリカ工業と有機シリコン単体工業との関係をより密接にし、有機シリコン単体工業副産物の処理問題を解決し、気相シリカ生産過程での副産物（塩酸）は有機シリコン単体合成作業場に戻り、単体の合成に用いられるが、生産の気相白炭黒製品は大半が有機シリコン製品のリサイクルに使われている。

そのため、気相シリカ生産企業の多くは大型の有機シリコン単体会社の近くに工場を設置し、両者は密接に協力して、相互に発展を促進することを選択しています。

図1は気相シリカ工業と有機シリコン工業資源循環利用の概略図であり、図1は相互に密接に関連した有機シリコン会社と和気相シリカ会社であり、それらはいずれも互いに近くに工場を設け、相互に発展を促進し、素晴らしい社会経済効果を収めている。

2.気相白炭黒シリコンゴム中の応用

2.1気相白炭黒の高温硫化（HTV）シリコンゴムへの応用

気相白炭黒の使用は、有机シリコン材料と他の分野に分けられます。そのうち、有机シリコン材料の分野での使用量は、気相シリカの総使用量の60%近くを占めています。シリコンゴムは有机シリコン材料の中で最もガス相白炭を使用しています。添加量は50%以上に達することができます。

気相白炭黒はHvTシリコンゴムの中で主に補強作用を果たしています。シリコンゴムの分子鎖は非常に柔順で、チェーン間の力が弱いため、补强されていないシリコンゴムの強度は非常に低いです。実用価値がないので、補強してから使えます。

2.1.1気相白炭黒がHTvシリコンゴムの機械的性質に及ぼす影響

HTvシリコンゴムに対する気相白炭黒の補強作用は、その粒径、表面積、構造性の影響を受け、通常は粒径が小さいほど、表面積より大きく、構造性が高いほど、補強効果が高く、硫化ゴムの強度、硬さが高いです。

また、気相白炭黒の使用量とゴムマトリックス中の分散状況は硫化ゴムの性能に大きな影響を与え、図2は硫化ゴムの引張強度に対する気相白炭黒の使用量の影響を示している。

図から分かるように、ガス相の白炭の黒い量が増加するにつれて、硫化ゴムの強度が増大し、一般的に35－50部の使用量でピークに達することができる。

気相シリカ表面の自由光基はシリコンゴム分子と物理的または化学的結合を形成し、シリカ表面にシリコンゴム分子吸着層を形成し、気相シリカとシリコンゴム分子を一体化した三次元ネットワーク構造を構成し、シリコンゴム分子鎖の変形を効果的に制限し、補強作用を果たしたという説明が認められた。

硫化ゴムの引張強度の変化状況は引張強度と似ており、いずれも気相白炭黒の補強性能の向上に伴って増大し、気相白炭黒用量の増加に伴って最初に増大し、ピークに達した後に少し下がる。

2.1.2気相白炭黒がHTVシリコンドングリの加工性能に及ぼす影響

HTVシリコンゴムの加工性能に対する気相シリカの影響は、構造化程度（△Crepe）で表されるのが一般的であり、△Crepeは、室温で混合製剤を用いて28 dを保存した後の可塑性（p 28）と混練が完了した直後に測定される可塑性（P）である。

）の差（図3を参照してください。ゴムの可塑性は気相白炭黒の用量、表面特性、構造性に関係しています。

構造化の原因は，気相シリカの表面シリコンライト基がシリコンゴム中の酸素原子と水素結合を形成し，シリカ表面吸着シリコンゴム分子鎖を形成したことによるもので，時間が経つにつれて，その流動性が低下し，接着剤が硬くなり，加工性能に影響を与えた。

従って、加工中に構造化制御剤または表面処理剤を添加する必要があります。また、表面に処理された気相白炭黒、構造化制御剤の添加及び気相シリカの表面処理は、構造化制御剤または表面処理剤によるシリカ表面のシリコン光基反応を選択することにより、表面軽基の数を減少させ、シリコンゴムとの水素結合の形成量を減少させ、混錬時間を短縮させ、可塑性を増大させ、構造化の目的とし、構造化効果を向上させます。

2.2気相白炭黒の室温硫化（RTV）シリコンゴムへの応用

室温硫化（RTV）シリコンゴムは、製品形態においては、単成分（RTV 1 l）と二成分（RTV 1 2）の2つに分類され、硫化機構からは縮合型と加成型の2つのシステムに分類される。

異なった形態の室温硫化シリコンゴムは、充塡剤で補強しなければ実用的な価値がありません。

現在、気相白炭黒は最も多く使われています。また、最も効果的なRTVシリコーンゴムの充填剤です。

RTvシリコンゴムは一般的に注入、嵌缝、涂り戻しなどの密封材料として利用できるため、硫化前の粘度と流動性を保つために、気相白炭黒の添加量は高温硫化シリコンゴムよりもはるかに少ないです。

2.2.1気相白炭黒がRTvシリコンゴムの機械的性質に及ぼす影響

気相白炭黒はRTvシリコンゴムの非常に効果的な充填剤であり、その強度を著しく向上させることができる。

一方，気相シリカ粒子の小さいサイズ効果と大きな比表面積のためである。一方，その表面には多くのシリコンライト基が含まれており，粒子は水素結合とファンデーション力の作用によってネットワーク構造を形成することができ，同時にシリカ粒子はポリシロキサン分子と強い相互作用を及ぼし，界面状況を改善した。

図4は、RTVシリコンゴムの引張強度と邵爾A硬度に対するガス相白炭の黒使用量の影響（気相シリカの比表面積は153 m 2/g）であり、図5は、RTvシリコンゴムの剥離強度に対するガス相シリカの比表面積の影響であり、図6は、RTvシリコンゴムの引裂き強さに対する気相白炭黒の使用量の影響である。

RTVシリコーンゴムの引張強度、硬さ、引裂き強度は、ガス相の白炭の使用量が増加するにつれて、同じ用量でRTVシリコーンゴムの剥離強度は表面積の増加とともに増加します。

これは主に気相の白炭の黒使用量が増加するにつれて、接着剤システム全体に比較的完全なネットワークが形成され、シリコンゴム分子鎖の運動を効果的に制限することができ、これによって補強効果があるからです。

比表面積が増加すると，シリカの粒径が減少し，シリカとシリコンゴム分子の界面作用が増強され，従って剥離強度が向上した。

2.2.2気相白炭黒添加量がRTvシリコンゴムのレオロジー性能に及ぼす影響

気相シリカ凝集体は立体分枝構造を含み，分散系に相互作用するネットワークを形成できる。

この特性を利用して、気相の白炭の黒は密閉ゴムの領域で増粘剤と接触剤として使用できます。粘度を増加させて、ゴムの自由な流動を保証します。

【図7】RTvシリコンゴムのレオロジー性能に及ぼす気相シリカの影響を示す図である。

図からわかるように、表面積が200 m 2/g未満の場合、気相シリカが表面積より大きくなるにつれて、RTvシリコンゴムの押出率は200 m 2/gまで低下し、一方、気相白炭の使用量が増加するにつれて、RTvシリコンゴムの降伏値が高くなる。

気相シリカの増粘とフリップ機構は主に表面シリコンの軽水素結合の相互作用である。

ポリシロキサン中で分散した後、異なる粒子間でその表面のシリコンライトによって水素結合作用が発生し、シリカネットワークを形成し、システムの流動性が制限され、粘度が高くなり、どろどろつきを増す作用がある。剪断力の作用を受けると、シリカ網絡が破壊され、体系的な粘度の低下を招き、フリップ効果が発生するので、施工に有利である。

剪断力が消えると，水素結合が再形成され，またシリカネットワークが回復し，RTvシリコンゴムゴムゴムゴム接着体系の粘度も次第に回復し，硫化過程での接着剤の流れを効果的に防止した。

系の流れ防止特性は材料の使用時にせん断された後の降伏値とネットワーク還元率と密接に関係している。

実際の応用では，降伏値が高いほど，接着剤の流れ防止性能が良い。

理想的な接着剤は高い降伏値と高いせん断希釈指数と速い還元率を持つべきである。

2.2.3気相白炭黒の分散がRTvシリコンゴムの性能に及ぼす影響

RTvシリコーンゴムにガス相白炭を添加する場合は，ポリマーにおけるその分散度に注目しなければならない。

図10は、気相白炭黒の使用量が混練時間に及ぼす影響である。

図から分かるように、気相白炭黒の使用量と表面積の増加に伴い、混練時間が長くなる。

気相白炭黒の系における分散度はRTvシリコンゴムの性能に非常に大きな影響を与え，分散過程が停止した後，最適分散状態に達した気相シリカはシステム中に完全なネットワークを形成し，高粘度と優れた接触特性を有する。

接着剤がせん断力の作用を受けると粘度が大幅に低下し、一定の流動性を示し、せん断力が解除されると粘度は急速に回復する。分散が足りないか、過度に分散すると、いずれも部分的な気相シリカネットワークを形成するだけで、より低い粘度と弱い接触特性をもたらす。

透明な接着剤システムでは、透明度が高いほど、白炭黒の分散度が良いことを示しています。

同じ分散条件では，接着剤の透明度は表面積の増加と共に増加した。

    3.结束语

以上のように、気相白炭黒はシリコンゴムに不可欠な補強材料であり、初期は主に軍工分野に用いられていました。現在は他の工業部門に多く使われています。その独特の性能のため、塗料、インク、医薬品、農業、食品、紙、電子、化粧品及び化学機械研磨（cMP）などの業界で広く応用されています。

現在国内のガス相の白炭ブラック市場のシェアはほとんど海外の会社に占められています。国内生産企業の総生産量は1500 t/年未満で、市場の需要を満たすことができないので、発展しています。