接着性向上にお悩みの方は必見！シランカップリング剤とは？

化学製品の世界は絶えず新たな進化を遂げており、その中心に位置するのがシランカップリング剤です。これは素材同士の結合を強化する働きを持つ、非常に特徴的な化学物質です。

この記事では、シランカップリング剤の基本的な特徴を解説します。また、その種類や特性、そして主要な用途までを網羅し、シランカップリング剤が持つ可能性について言及します。

本記事を通して、シランカップリング剤選定の一助となれば幸いです。

基本的な特徴

シランカップリング剤は、異なる物質間の接着性を高め、一体化を促進するための化学物質です。具体的には、無機物質と有機物質の間に介在し、両者の接合部を強化します。この働きは、様々な素材の結合において重要な役割を果たし、特にコンポジット材料の製造などにおいて不可欠です。

シランカップリング剤の化学構造は、一般的に3つの部分から成り立っています。1つ目は有機官能基で、これが有機物質との化学結合を形成します。2つ目はシラン部分で、シリコンと酸素の架橋反応を通じて無機物質と結合します。3つ目はアルコキシ基で、これが水と反応し、シラン部分を活性化させます。

主要なシランカップリング剤

シランカップリング剤には特性や用途に応じて、様々な種類があります。以下に主要なシランカップリング剤と、それぞれの特性や用途を簡単に紹介します。

エポキシシラン

エポキシ官能基を持つ非常に汎用的なシランカップリング剤です。ウレタン、アクリル、エポキシ、フェノール等様々な樹脂と反応し、各種接着剤、防錆、断熱材など幅広い用途で使用されています。

アミノシラン

アミノ官能基を有し、特にガラス繊維の修飾、各種樹脂の表面改質、接着助剤、断熱材など様々な用途で使用されています。エポキシシランと比較すると反応速度が速いことが特徴です。

一口にアミノシランといっても、通常のモノアミノタイプに加え、ジアミノ、2級アミンタイプ、オリゴマーから水系タイプまで、様々な種類とそれに応じた用途があります。

ビニルシラン

ビニル官能基の存在によりゴムやプラスチックとガラス繊維や他の無機物質との間に化学結合を形成し、接着性を向上させます。また脱水剤として使用されるケースも非常に多いです。

通常のモノマータイプに加え、オリゴマータイプ、また各社で独自に開始剤や触媒を加えたシランもあり、プラスチックやケーブル、パイプなどの製造に特化しております。

その他シランカップリング剤

上記のシランは何れも代表的なもので、汎用性の高いものばかりです。汎用的なシランカップリング剤には他にも、メルカプトシランやメタクリルシラン等があります。

一方で、プロピルシランやイソブチルシラン、水系コーティングに使用されるポリエチレングリコールを構造内に持つポリエーテルタイプのシランカップリング剤や、炭化水素鎖の長いヘキサデシルタイプの他、各種オリゴマータイプなど、多機能なシランカップリング剤が存在します。

環境への影響と対策

シラン化合物は一部が揮発性を持つため、空気中に放出されると人間や環境に有害な影響を及ぼす可能性があります。また、加水分解時に発生するアルコールの排出も問題となり得ます。

特に昨今、欧州を中心にメタノールの規制が唱えられており、用途によってはエトキシ基を持つタイプのシランカップリング剤への変更、もしくはオリゴマータイプへの切替を開始している業界もあります。低VOC、VOCフリーのトレンドは欧米を中心に今後も流れとしては大きくなってくることが予想されます。

市場の現状と展望

シランカップリング剤の市場は、近年、グローバルなスケールで拡大を続けています。これは、主に自動車、建築、電子部品など、様々な産業での需要増加によるものです。

シランカップリング剤の市場は今後も引き続き拡大すると予想されます。特に、環境に配慮した製品への需要増、エネルギー効率の改善、および持続可能な製造プロセスへのシフトは、シランカップリング剤の技術革新と市場成長を推進する主要な要因となるでしょう。また、新たな用途の発見と開発も、市場のさらなる拡大を促す可能性があります。

選定と購入のポイント

シランカップリング剤を選定する際には、有機・無機サイドの物質、御用途(接着助剤、脱水剤、表面処理剤など)、希望特性（分散性、耐候性、耐熱性、耐薬品性の向上、非黄変など）によって御提案できる製品が変わってきます。また、製品の品質と信頼性も重要な選定基準となります。Evonik社では製造は海外で行っておりますが、国内で技術サポートが可能となっております。また近年の法規制強化の潮流からも、環境対応型のシランカップリング剤の需要が増加しています。Evonik社でも環境対応品を希望される声に応えて、様々な製品を取り揃えております。