DE1619183A1 - Verfahren zur Herstellung von Fasern,Textilien und Formkoerpern aus Metallnitriden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Fasern,Textilien und Formkoerpern aus Metallnitriden

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DE1619183A1
DE1619183A1 DE19671619183 DE1619183A DE1619183A1 DE 1619183 A1 DE1619183 A1 DE 1619183A1 DE 19671619183 DE19671619183 DE 19671619183 DE 1619183 A DE1619183 A DE 1619183A DE 1619183 A1 DE1619183 A1 DE 1619183A1
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Description

PATENTANWALT DIPL-ING.
6 Frankfurt am Main 70 ■ » ■ * ι w *
S*n«*enhoWr. 27-Td.617079 ^
Gzy/Ra.
Union Carbide Corporation, New York / USA
Verfahren zur Herstellung von Fasern, Textilien und Forakörpern
aus Metallnitriden
Die Erfindung betrifft Fasern» Textilien und Formkörper, die wesentlichen aus Metallnitriden bestehen, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Zur Herstellung diener Gegenstände waren bisher keine brauchbaren Verfahren bekannt, besonders wenn es sieh um Gegenstände von unregelmäßiger oder komplizierter Form handelt. Derartig® Gegenstände wurden bisher durch maschinelle Bearbeitung oder andere Formgebungsverfahren hergestellt. Bei der Verwendung von Schäumen wurden verschiedene Treibmittel angewendet. Diese bekannten Verfahre» sind entweder schwierig und kompliziert oder aber erlauben keine genau· Regelung der Form des Endproduktes.
Ein Ziel der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren s$r Herstellung von Fasern aus Metallnitriden mit einem kleinen D^rciuaoeeer von weniger als etwa 30 Mikron· Die nach diesem Verfahren erzeugten NItridfasem haben einen gleichmäßigen Durchmesser$ eine glatte und gleichmäßige Oberfläche und sind frei von Knicken, Bel dem erflndungagemäßen Verfahren werden keine honen Drück© angewendet. Ein weiteres Ziel der Erfindung sind Fasern aus Metalinitriden eit einem Durohtneoeer unter etwa 30 Mikron, vorzugsweise von 2 bis Mikron, mit Binom Verhältnio der Länge zum Durchmesser von mehr als
BAß ORIGINAL
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400, wobei die Fasern biegsam sind und auch bei hohen Temperaturen eine große Festigkeit haben. Bin weiteres Ziel der Erfindung sind ferner verschiedene textile Formkörper, einschließlich Stapelfasern, unendlichen Fäden, Tauen und Garnen, Geweben, Filzen und dergleichen aus Fasern von Metallnitriden. Die Erfindung betrifft ferner Formkörper aus Metallnitriden und ein Verfahren zur Herstellung solcher Formkörper aus einem nicht faserigen organischen Material. Diese Formkörper können folien, Rohr·, Becher oder andere Forakörper sein.
Nach einer Ausführungeform der Erfindung stellt man zunächst die Lösung einer Metallverbindung in einem Lösungsmittel her· In diese Lösung taucht man dann einen vorgeformten Gegenstand aus organischem polymeren Material. Dieses quillt hierbei, wobei die Zwischenräume innerhalb des Polymeren sich öffnen, so daß die Metallverbindung aufgenommen und in ihnen absorbiert wird. Dana entfernt man die überschüssige Lösung von der äußeren Oberfläche und trocknet den getränkten Gegenstand. Dieser getrocknete Gegenband wird dann zuerst auf Temperaturen von etwa 300 bis 4000C erhitzt. Sie Erhitzungsgeschwindigkeit soll so niedrig sein, daß die entstehenden, flüchtigen Zeraetsungsprodukte des Polymeren seine Struktur nicht zerstören. Das Erhitzen wird solange fortgesetzt« daß die organische Struktur des Polymeren zerstört wird und ein kohlenstoffhaltiges Gerüst entsteht, welches das Metall in fein verteilter Form enthält. Schließlich erhitzt man das bei der Pyrolyse entstehende Gerüst weiterhin auf Temperaturen von etwa 650 bis etwa 2OQO0C, und zwar in Berührung mit den Dämpfen einer Stickstoff enthaltenden Verbindung. Hierbei setzt «ich das in " dem Gerüst enthaltene Metall rn.it dem Stickstoff unter Bildung von Fasern, Textilien oder Formkörpern aua Metallnitriden, ua. Die entstehenden Gegenstände aus mikrokristallinem Metallnitrid haben im wesentlichen dieselbe äußere Form wie das ursprünglich verwendete organische Polymere.
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Die hierbei stattfindenden Vorgänge lassen sich vielleicht wie -folgt erklären; Organische Polymere, wie Fasern aus regenerierter Zellulose, bestehen aus äußerst kleinen Kristalliten τοη Zelluloseketten, die auch Mizellen oder Mikrofibrillen genannt werden. Biese Kristallite werden von einer Hasse aus amorpher Zellulose zusammengehalten« Sie Kristallite mit einem Durchmesser γόη etwa 40 S und einer Länge von etwa 250 Ä in Zellulose· fasern hoher Festigkeit sind parallel der Faserachse angeordnet und haben zwischeneinander Zwischenräume von etwa 20 Ä in trockenem Zustande. Ein Faden von einem Denier, d.h. ein Gewicht von 1 g für 9000 m Länge, hat in seinem Querschnitt mehrere Hillionen derartiger Kristallite. Beim Eintauchen in ein Lösungsmittel, wie Wasser oder wässrige Lösungen, quillt die Faser senkrecht zu ihrer
Längsachse, wobei die Zwischenräume zwischen den Kristaliiten ' " "■*
vergrößert werden bis auf Abstände von etwa 50 &. Die gelüste Metallverbindung, s.B, das Salz, tritt in die gequollenen amorphen Gebiete ein,- die etwa 85 Vol.-jt der Faser einnehmen, und werden dort zwischen den Kristalliten festgehalten, wenn das Lösungsmittel aus der Faser verdampft wird.
Beim Trocknen des organischen Polymeren kristallisieren ä%
tallverbindungen nicht, da sie in Gebieten von etwa 50 S zwischen den Kristalliten suspendiert und voneinander getrennt Bind.
Das Polymere kann auch mit zwei oder mehreren Metallverbindungen aus der gleichen Lösung gleichzeitig getränkt werden, so daß Nitride aus mehr als einem Metall entstehen. Das Polymere nimmt die Metallverbindungen in Mengen auf, die etwa direkt proportional ihrer Konzentration in der Lösung sind. Dadurch ist es möglich, die Beladung.des organischen Polymeren mit den Metallverbindungen zu regeln. Durch die blockierende Wirkung der organischen Kristallite können die Metallverbindungen sich nicht voneinander trennen «nd können auch während des Trocknens und Erhitzen· nicht kristallisieren. Da sie sehr fein verteilt eind, so sind die Metallverbin-
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und später Sas Gerüst dee Polymeren außergewöhnlich reaktir; die eXifeaisehen Umsetzungen eur Bildung der gewünschten Metallr -tr:' . i?iafiea äa&®r bei verhältniaaäßig tiefen Temperaturen statt.
des erälMungageiaSeen ¥erf ehren kann ale Ausgangaqaterial ·1η eäigee ©sjg&niselses Polymere verwendet werden, wenn ee «ehr
Xristsllit® ©atMtl'l9 die durch eine Kasse von quellbarea, t ,i'paiiTi S%©££ 3ia&si3S©sgÄaliöii ist. Man kann auch polymeres Kat ":jfial wgtjmäcMQ las sas isiägkettigen Molekülen besteht, welche c-^aiaea siteisaamieg· ^esattet sind, Inebeeondere kann aan Zellulose ■,..id leIliä3>©aQäüi?i^s'Ü® -g-arwenden, -wie !»eiapieleweiae regenerierte :,pilules©ο v©£9G)ifuQs Celluloseacetat, Baamwolle, Zellglas, HoIs ud Eamisfs,s9::7::io ¥©it@r@ geeignete polymere Ausgangsstoffe sind
Fs?9t©lafsa®rn aus s.B, Wolle oder Seide und s@k© Α©^!·», S'Glyeeter-» Tinyl- und Polyarethan-Terfcin- §©¥isse ©g'gaaisehe ?olyoeref wie Polyäthylen und Polypropylen, aiaä fiir aas Verfahren nicht geeignet, da sie bei» ':;<äntauehen oder f rMsk®n mit der Lösung nicht quellen und beim
soh3i@ls,Qii wacl ihre Form verlieren· Sin bevoreugtee Aus-Qine faser aus regenerierter Zellulose, da sie
ist, sich gut tränken läßt und wenig Verunreinigungen enthält.
J ie bei ä@M <&wS±mäimg®g®wM9R ?@rfahren erhaltenen Fasern, ;J}erfcili$xs ©gqj? Z?02?::iis@:-?p@r aus' Metallmitrid haben l·· wesentlichen
■■:/■-. €s® all AttBg&ngsa&terisa verwendete organisch· .-:·; l&fgtsBHg ψόά ä7gmmi«eh«ei fa««rn «3 Tasern ezSsnmgto dl· fneeifiisge «af »tw« 40 »ia €0 jC aosi SSäga- «ad te» ?n8*i*ättrüh»eBser auf etwa 25. bins 33 φ "■■/■-:. , .. V:,i:;::'- '^'ßn. Vsmi «in Swen ans ««Leeren unentlioh langen'fit@n, : ^. i&tsii?iit^ld hes^eetollt vtvden coil, so verwennan ®im '®SiScB>£a^i#si.t@ oxganieelMie @&rn als Ausgangsstoff.
c' ->r einen fils ame Metallnitrid herstellen·
18 4 5/1848
so verwendet man ale Ausgangsstoff ein organiechee Gewebe ode? einen FiIs. Kan kann natürlich auch gewebte Textilien aus Metall·» nitriden mittels der üblichen Verfahren herstellen» wenn man hierfür Stapelfasern oder Garne aua Metallnitriden verwendet, dl· erfindungsgemäe hergestellt sind. Auch nichtfaserige Ausgang·* -stoffe schrumpfen in ähnlicher Veiee in allen Richtungen. Der hierbei rerwendete Auedruck "vorgeformt" bedeutet, daß dae al· Auegangsaaterial verwendete organische Polymer· la Paeerform oder Nichtfaserform vor dem Imprägnieren mit der Metallverbindung gebracht worden ist. .
Um eine gute Zugfestigkeit des Gegenstandes aus Metallnitrid au erhalten, tränkt man jeellulosehaltige Polymere mit den Metallverbindungen in einer solchen Menge, daß auf jedes Grundmolekfil der Zellulose wenigstens 1/4 Mol, vorsugsweise 1,0 bis 2,0 Hole der Metallyerbindung oder der Hetallverbindungen entfallen· Bin Grundmolekül der Zellulose ist eine glykoeidische Einheit der Zellmio···» kette mit einem Molekulargewicht von 162. Verwendet man niehtzellulosehaltige Polymere, so soll ein Gramm dieses Polymeren mit mindestens 0,1, vorzugsweise mit 0,5 bis 1,0 g Äquivalenten des MetaJLlione getränkt werden. Bei geringeren Konzentrationen der Metallverbindungen verbleibt suwenig Metallsals in dem kohlenstoffhaltigen Gerüst, um einen festen Gegenstand zu gewinnen. Die Ausbeute an Metallnitrid, besogen auf ein· Gewichtseinheit des organischen Polymeren, 1st hierbei auch geringer. Ein weiterer Sachten eines geringen Gehalt·· an Metallverbindungen ist der, daß schärfere Arbeitsbedingungen sur Durchführung der Pyrolyse erforderlich sind· . ·
Das Tränken oder Imprägnieren des organischen Polymer« kanm nach verschiedenen Verfahren durchgeführt werden. Verveftdet mam In Wasser gut lösliche Metallsal«·, mo kann mem iam
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•"Ο —
Polymer dadurch tränken» daß «an es in eine konzentrierte» wäserige Lösung eines solchen Salsea eintaucht. Pur unter saurer Reaktion hydrolysieren^ Salsa sollte der pH-Wert der ImprignierlBsung vorsugswsise nicht unter 1,0 liegen, um einen Abba* des organischen Polymeren während des Eintaaohens su verhindern· Sie 8äure kann auch gegebenenfalls Bit Ammoniak neutralisiert sein·
In manchen fällen ist es sweckmäßig, das sellmlosehaltige, or- . ganieohe Polymers Tor eUis Bintauehen im dls konsemtrierte Lösung yoreuquellen, um damit die Aufnahmegeschwindigkeit für das SaIs und die aufgenommene Menge su verbessern. Wasser ist auch geeignet sum Quellen von ?roteinhaltigen Polymeren. Polymer· aus Aorylverbindungen und Polyesters können mit aromatischen Alkoholen gequollen, werden. Zum Quellen von Vinylverbindungen und Polymrethanverbindungen sind letone geeignet. .
Zum tranken von Fasern aus Zellulose «ad Protein, wie Wolle »Ί Seide, sind wässrige Lösungen der Metallverbindungen vorsmsis&tn. Andere Lösungsmittel, wie Alkohole, vsrvrsaofcen kein gesttgsmdss * Quellen der faser und die Löslichkeit der Ketallverbindumgen in ihnen ist im allgemeinen su gering. Gute Lösungsmittel sum tranken von fasern aus Vinylverbindungen und Polyurethanvertondumgea sind Ester und Ketone, beispielsweise n-Butylacetat oder Methylethylketon. Lösungsmittel sur Herstellung von Lösungen sum tränken von fasern aus Acrylverbindungen und Polyesterrerbindungem sind beispielsweise aromatisch· Alkohols und Amins, #1« Anilim, iitrophenol, Metaeresol oder Paraphenylphenol.
Bsi Raumtemperatur von etwa 21-230O braucht man 30 Hinmtem Ms β« mearsren tagen, mm ein gemOgendes Durchtränken sm erreichen· Biss« lehandlungsdsAier hängt ab von dar Art des verwendeten SmX* * sss and von der Art des verwendeten organischen Polymeren.
Bintauenseiten von aete al® 3 Sagen in Eoiusenteiertsii sind verwünscht, da Msrösi ti© organieehen ■ Feeem at<g&l»ttt werden können, md daker weaig@2? HetallverMnänsgea afe©.©ffli®r#n· Wenn man die ^ränSnangsgeschwisLdig&eit ®a?nShe» der M
mit !»estimmtsn wisMlgem II©%all©a arst Wasser g&s©£%i©s©s 2,0St des Metalles la
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Relative Feuchtigkeit bei 24 C
Feuchtigkeitsgehalt in Proeent, bezogen auf das trockene Fesergewicht
10 30 50 70 80-90 95 100 (eingetaucht in Wasser)
8 10 14 17 23 30 80-110
Gewisse hydrolyaierbare Metallverbindungen sind unter normalen Bedingungen flüssig« Man kann, die mit Wasser beladen«! Pasern direkt in dieee Metallverbindungen eintaschen, wobei da· Hydrolyseprodukt eich innerhalb der Faser bildet. Beispiele solober Flüssigkeiten sind. SiCl., TiCl4, TOCl5 wad VCl * ο Manche dieser Hydrolysen verlaufen sehr schnell unter Eatwicklong Ton War»©. Hierdurch können die Pasern abgebaut oder aufgebrochen werden« In diesen Fällen Terflüsmt man die Metallverbindung vorzugsweise mit einer nicht reagierenden,mischbaren Flüssigkeit« Verschiedene nichtpolar®, organische Flüaeigkeltün, wie BoeeoI, Toluol* Hexan., Kohlenstofftetrsehlorld, Chloroform, sind für diesen Zweck brauchbar. Bei Verwendung dieser organischen Flüssigkeiten el» Verdünnungsmittel für die Metallverbindungen wird die Geschwindigkeit der Hydrolyse herabgesetzt und die Keaktionswäraa wird zerstreut. Überschüssige, flüssige Metallverbindungen und Verdünnungsailttel können durch Verdampfen entfernt werden, da sie einen hohen Baapfdruck haben,
Andere, normalerweise nicht flüssige Metallverbindungen, die hydrolysieren, können aa besten in Lösung in einer nioht reakti-
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yen Flüssigkeit verwendet werde», die mit Wasser nicht mischbar ist ο Zn diesen Metallverbindungen gehören beispielsweise HbCl1-* ZrGl. oder UCl^. Geeignete Lösungsmittel sind Broiaofor*, Kohlenstoff tetrachlorid, Biätfeylätiisr oder Hitrobenaol.
dem Tränken muß die Überschußeige Lösiäng vor ä®m der organischen Passrn entfernt werden» um ein ¥©r$s±ndan der Fasern miteinander durch susanraiengeliaekeitöa Salz im und UBi auf der Ofcerfläehe ä&T Lesern.kein zu haben.« Beachtet sian das sieht, so ©atstafet aia S&dpxodukt geringerer- Festigkeit und höherer SprMigk@ltö Harn k@ffla ύ.±@ sigkeit abtupfen mifc Löschpapier odes* eia@a §aw#^e santör dung eines mäßigen Druckes o Mas kann, aber äie tibsssöMssige !Itiaoigkeit auch durch Äiiawasöhen» durch €rasst;29ösa@ hoter keit, durch Filtrieren in ?a&aam mid dareh Ätoehl©<ad©EiL Bei Tenfeadung you höher vieleosan IiSaisigaa ait oiasr über 10 Zentipoise, s,B. einer 3,0-aolaraa Iiiieuabg vom AlUl^9 3ti«m es zweckmäßig sein, &±3 foaperatmr des organlseliasi. Entfernen der ilberaciiUsalgeii LUeung auf 5O-öO°C
imprägnierte organische Hatarlal iclrd dann la öblicher Weise sorgfältig getroöknatj z.B» an der I»ft odsr ta sin©«! HtiOm eiasa μ armen Gases, Das 'iroefcaen ©ollt© @©hna3LI9 lioarshanb 1 SteMe oder weaigerj, dmrehgefttkrt w©r4©&, Ma «in® Wam&a.^Siäig I@r Sal*e aus des Inneren des orgaaise^isn liatarials se s©1blös Ofeeriläch· su verhindern«
Will mazi einen Gegenstand aua swei ©i©r «skr Ketallsdtrläldtt feeröteliea, so trllnkt ajaa das organische Material alt EW®t- oä%& mehreren. Salzen odar Hjdroljaöproüuktsia.» Verwendet »as swei oder mehr waaserlöslieh© Salsa, so kann aae. das EintaucheE. in eiae siiisige wäaarige LUaaEig, di© &©i4& 25&1S© hält, durchführen, feirwendet
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denen die eine in Wasser löslich ist und die andere durch Hydro-Iyοe des Metallhalogenide oder -oxyhalogenids aus einen organischen Lösungsmittel eingebracht wird, so tränkt man vorzugsweise zunächst mit dem Hydrolyseprodukt und dann alt den in Wasser löslichen Salz t
Der nächste Schritt besteht in der Zersetzung des organischen Polymeren. Hierzu erhitzt man das mit der Seilverbindung getränkte organische Polymere unter geregelten Bedingungen. Zu dieses gehören die Verwendung einer Temperatur von etwa 300 bis etwa 4000O, eine so geringe Erhitzungsgeschwindigkeit, daß die flüchtigen Zersetzungsprodukte den Zusammenhang des Polymeren nicht zerstören, und eine genügende Erhitzungszeit, um die organische Struktur zu zerstören und ein kohlenstoffhaltiges Gerüst zu erhalten« welches das Metall in feinvertellter Form enthält,
Baa Erhitzen soll so langsam geschehen, daß das Polymere sich nicht entzündet, Wenn dag Polymere abbrennt und nicht verkohlt, so steigt auch die Temperatur der Metallverbindung su hoch· unter diesen Umständen ist es nicht möglich, die Temperatur der zwischenzeitlich gebildeten Hotallverbindung unter ihrem Sch*elspunkt au halten oder eine Kristallisation und ein unerwünschtes Kornwaehöturn zu vermeiden■, Die Metallverbindung kann auch in den entweichenden organischen Dämpfen suspendiert sein und dadurch verlorengehen» Wenn keine Entzündung stattfindet, so hat das Bndprodukt eine glattere Oberfläche, läßt sich leicht biegen ohne mit den benachbart an Fasern sich zu verbinden und hat eine höhere Festigkeit, Ein schnelles Erhitzen und eine sohneile Entwicklung der Zeraetzungsgaee unterbricht den Zusammenhang des Polymeren und führt au überschüssiger Kristallisation in de« Sarüst, wobei kein glattes, biegsames und festes Metallnitrid entsteht.
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Die erste Erhitzung wird üblicherweise in einer nioht oxydierenden inerten Atmosphäre durchgeführt, beispielsweise unter Stiokatofft Helium, Argon, Heon und dergleichen oder in einem Vakuum· Wenn man aber die Menge des Kohlenetoffs nach der Pyrolyse -Verringern i«ill, kann das erste Erhitzen wenigstens seitweise i» einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre durchgeführt werden, die· vorsageweise etwa 5 Me etwa 25 YoI.-9t eineß oxydierenden gase« enthält. Der Best der Atmosphäre besteht aus nicht reagierenden Gasen, beispielsweise aus den oben erwähnten inerten Gasen« Bei Yerwendung eines Sauerstoff enthaltenden Oase« wird ein Tell dee Kohlenstoffes in Form einea Kohlenstoff enthaltenden öaeee verflüchtigt«
Die ErMtzungsgeschwindigkeit hängt davon ab» ob »an in einer inerten oder oxydierenden Atmosphäre arbeitet. Ia einer oxydierenden Atmosphäre ist es schwieriger, die Temperatur au regeln. In einer nicht oxydierenden Atmosphäre kann aan die Temperatur stündlich um wenigstens 100° oder mehr erhöhen, solange eine Ent*ündung des Polymeren vermieden wird. Vorsagsweise erhitzt nan um 10 Mg 1000C ie Stunde, in einer At&oaph&re. die 5 bis 25-Yol»-^ Sauerstoff enthält. Höhere ErhitEungsgeeehwindigkei'teii sind abesauch anwendbar, wenn das Kohlenstoff enthaltende Sa· gut abgeführt vird. Hoch höhere Gehalte an Sauerstoff können auch verwendet werden, !insbesondere wälirend des leisten Teilec dieses BrhiteiuBgeachrittee. Yorsugsveiäe verwendet wka Sauerstoff als oxydierendes Gas; »an kann aber auch andere oxy&iereaAe 6fte«„ wi« Stickstoffdioxyd oder Schwefeldiosyd* brauchen.
In den e^aten Stadien des Erhitssene des getränkten Polymeren die Pyrolyse des Polyaerent eu Kohlenstoff die vorwiegende chemische Heaktion. Bas verköblte organische Polymer© beeteht im wesentlichen aus Kohlenet©; fe kann aber auch noeh geringe Mengen restlichem Säueret off «nd Wasserstoff enthalten» Venn aan da» in einer oiydiörenden Atmesphftre forts«tut, »o wird des Kohlenstoffs die vorwiegende chemieoh· Reaktion«
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Beim letzten. Terfahrensachritt, der Bildung dee Äitrides, erhltct sau das kohlenstoffhaltig:« Gerüst τοη der vorherigen Erhitzung weiterhin auf Jemperatiaren zwischen etwa 650 bis etwa 2000°Cf and zwar in Berührung mit einer Stickstoff enthaltenden Verbindung. Hierbei setzt sieh das Metall In dem kohlenstoffhaltigen Gerüst alt der Stickstoffverbindung τη, wobei mikrokrietalline Fasern, Textilien oder Formkörper aus Hetallnitriden entstehen. Sie bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen gebildeten Nitride sind siealich amorph, während die bei höheren Tenperaturen gebildeten Nitride in der Hegel-mikrokristallin sind. Die Srhltsungsgeschwindigkeit bei diesem Texfahreneechrltt ist nleht kritisch. Temperatur/Steigerungen -von 2000C «ad 10000C stündlich sind geeignet* Ebenso ist aueh nicht die Bauer des Erhitxens kritisch. Beim chargenweisen Arbeiten kann mam etwa 1 bi» 4 Standen, lang erhitzen. Beim kontinuierlichen. Torf ehren kommt mn mit kürzeren Zelten aus.
Zur Durchführung des Verfahrens können beliebige, stabile Hitride bildende Metalle verwendet werden. Zu diesen Metallen gehören die Elemente der Gruppen XlI-Bf IT-B, T-B und TI-B des periodischen Systems, die Lanthanide und Actinide, and die Elemente Bor, Aluminium« Berylium und Silizium· Besonders geeignete Elemente wegen der rerhaitnienäölg hohen Schmftls- DEQd Sublimation*- punkte der nitride sind Bor, Stlisium» TItAa1 Hafnium, Zirkon und Uran« .
Verschiedene stickstoffhaltige Terbinduaagen, die bei der temperatur der Hitridbildung flüchtig sind« kdnnen verwendet werde». Bevorzugt sind gasförmiger Stickstoff, Ammoniak und organiselie Amime, wie Methylamin, Piperidin, Tri&thylamin mnd Anilin,
Die bevorzugten Eeaktionstempeitraturen und molaren Hengenverhiltnisse schwanken natürlich etwas in Abhängigkeit tos dem ^
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deten Metall und der verwendeten Stickstoff enthaltenden Verbindung. Vorzugs weise bringt nan das Metall und die Stickstoffverbindung in wenigstens stöchiometriaehen Verhältnissen Susannen, um ein festes mnd biegsames Mtrid eines oder ®ahrer®r Metalle zu erhalten.
Die nach dem erfindungegeiaäßen Verfahren gew©aa®a©sa laaera aue Me tallnitriden können vielfach verwendet w®rd@ao fern kann, si» beispielsweise als wärsebestSxädiges Material ssss tm^mtMk&n von Kunststoffen verwenden, ebenso mm ¥®rotite-kQB wm. Metallen uad Körpern aus keramischen Stoff@a b@i holiQß. fos^srnteg^m» inel»«=· · sondere dann, wenn hohe ?©stigic©it®n saad gering©® @3«d©ht erwünscht sind.
Da die ]?aeern ans Metallaitridgäi a^efe la Garnen erhalten werden,, ksna ®aa ai@ an@li
Die EOrmkörper aus
ebenfalls in weitem
sind brauchbar als ditea©
Filme„ Ifea kann aue den
herstellen,
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Bei der Herstellung -won filtera iet mm sw9©t»ä$ig, di@ ©rgaiai
»ine gerixigo Dicht®
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Bind, haben eine sohr glei^laaiifliijQ Bi^k#$ *ü© Mikron betragen kann.
009845/18A5 ßAD 0RK3tNAL
BIe nachstehenden Beispiele erläutern einige Aueführungsformen der Erfindeng.
Beispiel 1
30 m eines Garnes aus Rayon, das aus 3000 unendlichen Faden von 1,1 Denier bestand, wurde in eine Lösung τοη Auaoninafeorat eingetaucht. Biese Lösung war hergestellt durch Auflösen τοη Borsäure bei 230O in 30 #igem Aioumiuehydroxyd bis κατ Sättigung. Nach einer einstündigen Tau oh dauer wurde das nicht aufgenoseen» Salz abgeschleudert, worauf da» Sam in einem Strom τοη warmer Luft getrocknet wurde. Das getrocknete, imprägnierte Oara enthielt 0,334 g Borat je Gramm Zellstoff.
Dae mit Sale beladen© Garn wurde in Luft bei einer stündlichen Temperaturatβigarung -won SO0O amf 35O0C erhitzt aad 4 Stunden bei dieser temperatur gehalten. Dann brachte nan das rerkohlte Garn in einen Röhrenofen und erhitzte auf 10000C bei einer stündlichen Temperaturetelgorung ron etwa 1000C in eine!» Strom τοη Ammoniak, Bei Temperaturen zwischen 650-8000C findet die Bildung der Mitrlde statt. Bei 3?eaperaturen «wischen 800-10000Q werden die Fasern ©rat braun und dann gelblich, was anselgt, daö nur geringe Spuren τοη Kohle surüekgeblieben sind. lach der Bildung der Sltxlde war das Garn biegsam and konnte gut gehandhabt wer*· den. Es war auf 43 1* seiner ürsprungilehen Lange aweageßchruaipft und hatte ein Gewicht τοη 16 ^ am» ttrsprUngllehen Sewichtas« Me gelblichen V&a&m waren amorph, wie eine Prüfung la Röntgenspektrum sseigte.
Beim ErhUesm auf 13OC)0O im Takunm während einer halsen Stande •ntat&üd in den Fasern aus Bornitrid eine schwach kristallin* hacagonale Stroktur. Hierbei änderten die Fasern nleht ihren Umfang· warden aber weiB. Bei 1500-/achar YergrOBermag war iit Oberfläche der Fasern glatt, sichtbare Kristall!tfcorner waren nicht su finden« Der Durchmesser dar Fasern betrug 2,4 Mikron·
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Daa Garn war nicht elektrisch leitend»
Beispiel 2
Ein 2 m langes Garn aus regenerierter Zellulose alt 4000 Einzel-* fäden τοη 6,2 Mikron Durchmesser, daa 0,587 g wog, wurde in eine wässrige Lösung von Aramoniumdekaboran (SH.)2B10H10) eingetaucht· Sie Lösung enthielt 31 g der Borverbindung je 100 al Wasser. Das Amsoniumdekaboran war hergestellt durch ¥saet£en τοη. Decaboran mit Bimethylsulfid, wobei zunächst aas Addukt B10H12 * 2S(OTL)2 entstand. Dieses wurde aur Bildung der gewüasohtea wasserlualichen Verbindung mit flüssigem Ammoniak umgesetzt«
Nach dem Abtupfen und Trocknen enthielt das Garn 0,403 g Sale je Gramm Zellstoff. Bann wurde das Garn verkohlt durch Erhitzen in Luft bei einer Steigerung der Erhitzungetemperatur um 50° 4# Stunde bis 55U 35O0C, worauf 4 Stunden lang bei dieeer Temperatur gehalten wurde. Die Fasern wurden dann in einen Röhrenofen gebracht und 3 Stunden lang bei 146O°C in einem Strom toh Ammoniak erhitzt„
Bas erhaltene Garn war weiß bis gelblich, hatte ein Gewicht ron 0,204 g und war gut biegsam. Der Paeerdurchmeaser betrug 2-4 Mikron, die Oberflächen waren glatt. Eine ROKtgenstrahlanalyee zeigte, daß lediglich hexagonalea Bornitrid «agegen war, and in einer schwach kristallisierten Form.
Di® nach den Beispielen 1 und 2 erhaltenen ?&··£* enthielt«! mehr als 90 Gew. -$> Bornitrid,
0AD
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Claims (1)

  1. * 16 -
    Patentansprüche
    · Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen aue Hetallnitrid bestehenden Fasern, [Textilien und Forskörpern, dadurch gekenn-Beichnet, daß nan ein vorgeforittee organisches Material in eine wenigstens eine Metallverbindung enthaltende Lösung eintaucht» die überschüssige Lösung entfernt, das getränkte Material trocknet* das getrocknete Material zunächst auf etwa 500 bis etwa 400°β erhitzt, wobei die Erhitwingsgeechwindigkeit eo niedrig gehalten wird» dafl eine Zerstörung der For* nicht stattfindet, und schließlich das entstandene, die Metallverbindung enthaltende, kohlenstoffhaltige Gerüst in Berührung ffiit dem .Dampf einer oder mehrerer Stickstoff enthaltender Verbindungen auf etwa 650 bis etwa 2Ö00°0 erhltxt.
    2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aan als Ausgangsstoff eine Zellulose enthaltende Faßer verwendet.
    3ο Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Faser aua regenerierter Zellulose.
    4* Vorfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß »an eine Verbindung von Bor, Siliciua, Titan, Hafnium, Zirkonium, eines Metalle einer der Gruppen IXI-B, XV-B öder V-B des Periodischen Syst ems, ein Element der Actinium-Gruppe oder der Lanthan-Gruppe oder jewel od«r aehror· Verbindungen verwendet·
    5. Verfahren nach Anspruch 4# dadurch gekennseichnet, daß «in als BonrttrMndung AjnmoniuMdekalioran oder Aeieoniejiboret verwendet .
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 biß 5» dadurch gekernt» eeiehnet, daß Ban ale flüchtige Stickstoff enthaltend« Terbindung Amaoniak verwendet.
    Vv ft
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