FR2647777A1 - - Google Patents
Download PDFInfo
- Publication number
- FR2647777A1 FR2647777A1 FR9006453A FR9006453A FR2647777A1 FR 2647777 A1 FR2647777 A1 FR 2647777A1 FR 9006453 A FR9006453 A FR 9006453A FR 9006453 A FR9006453 A FR 9006453A FR 2647777 A1 FR2647777 A1 FR 2647777A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- resin
- silicon
- glass
- approximately
- carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 140
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 124
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 124
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 72
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 67
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 60
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 49
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 40
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 claims abstract description 9
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 51
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 45
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 42
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 36
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 29
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 claims description 24
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 17
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 17
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 15
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 13
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 claims description 13
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- 239000000100 pyrolyzed resin Substances 0.000 claims description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 5
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical group [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims 5
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 claims 3
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims 1
- 238000004031 devitrification Methods 0.000 abstract description 8
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 7
- NCWQJOGVLLNWEO-UHFFFAOYSA-N methylsilicon Chemical compound [Si]C NCWQJOGVLLNWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 45
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 39
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- -1 siloxane chains Chemical group 0.000 description 22
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 15
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 7
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 6
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 6
- 150000003254 radicals Chemical group 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 125000005587 carbonate group Chemical group 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 5
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 5
- 238000000655 nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-OUBTZVSYSA-N silicon-29 atom Chemical compound [29Si] XUIMIQQOPSSXEZ-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 2
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 238000005133 29Si NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N [O].[Si] Chemical compound [O].[Si] OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 229910021386 carbon form Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002173 high-resolution transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- WCYWZMWISLQXQU-UHFFFAOYSA-N methyl Chemical group [CH3] WCYWZMWISLQXQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000011176 pooling Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000011214 refractory ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013526 supercooled liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N tetramethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)C CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012932 thermodynamic analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000725 trifluoropropyl group Chemical group [H]C([H])(*)C([H])([H])C(F)(F)F 0.000 description 1
- 238000001845 vibrational spectrum Methods 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C13/00—Fibre or filament compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
- C03C14/002—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of fibres, filaments, yarns, felts or woven material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
- C03C2214/02—Fibres; Filaments; Yarns; Felts; Woven material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
- C03C2214/02—Fibres; Filaments; Yarns; Felts; Woven material
- C03C2214/03—Fibres; Filaments; Yarns; Felts; Woven material surface treated, e.g. coated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
- C03C2214/30—Methods of making the composites
Abstract
On pyrolyse pratiquement jusqu'à poids constant (figure) des résines méthylsilicones dans une atmosphère non oxydante pour former un verre comprenant du silicium, de l'oxygène et du carbone dans une masse de verre de silicium-oxy-carbure, dans laquelle environ 52 à 66 % des atomes de silicium sont liés à au moins un atome de carbone et environ 3 à 9 % de carbone sont dispersés à l'état atomique ou en petits amas dans la matrice de verre; les verres de silicium-oxy-carbure de l'invention résistent à la dévitrification et à la décomposition dans les atmosphères oxydantes ou réductrices à des températures atteignant au moins 1 650 degre(s)C; des procédés pour former des articles de verre de silicium-oxy-carbure sont décrits ainsi que des procédés spécifiques pour former des fibres et des composites contenant un verre de silicium-oxy-carbure.
Description
La présente invention concerne une composition de verre de silicium-oxy-
carbure, un procédé pour sa préparation, des articles et des fibres de verre, et des céramiques composites contenant une
telle composition, et des procédés pour leurs préparations.
La silice amorphe est un verre réfractaire, cependant elle se dévitrifie rapidement aux températures supérieures à 1 100'C. La dévitrification consiste en la transformation en une structure ordonnée ou la cristallisation des structures aléatoires dont sont faits les verres. La cristallisation réduit considérablement une des caractéristiques principales des silices vitreuses, c'est-à-dire leur faible dilatation thermique ainsi que de nombreuses autres propriétés souhaitables. De ce fait, des recherches importantes ont visé à accroitre la résistance à la dévitrification des compositions
de verre de silice.
Les réactions entre le silicium, le carbone et l'oxygène ont été très étudiées. Certaines des réactions connues, dans un système silicium, carbone et oxygène, comprennent la combinaison de l'oxygène avec le silicium pour former la silice, SiO2. Ensuite, à des températures supérieures à 1 100'C, la silice commence à cristalliser pour former de la cristobalite. La cristobalite est une des formes minérales courantes de la silice. Le carbone peut réagir avec la silice disponible pour former du carbure de silicium
cristallin ou s'échapper sous forme de monoxyde de carbone gazeux.
Tout carbone demeurant comme carbone élémentaire s'oxyde facilement
au-dessus de 600'C lorsqu'il est exposé à l'air.
La thermodynamique des réactions du silicium, du carbone et de l'oxygène est exposée dans "The High-Temperature Oxidation, Reduction, and Volatilization Reactions of Silicon and Silicon Carbide", Gulbransen E.A. et Jansson S.A. Oxidation of Metals, Volume 4, numéro 3, 1972. L'analyse thermodynamique de Gulbransen et coll. montre qu'à 1 200'C la silice et le carbone forment du monoxyde de silicium et du monoxyde de carbone gazeux ou du carbure de silicium solide, SiC. Cependant, on ne prévoit pas la formation
d'une matière contenant du silicium, de l'oxygène et du carbone.
Gulbransen et coll. concluent qu'il n'est pas recommandé d'utiliser la silice dans des atmosphères réductrices au-dessus de 1 125'C, par
suite de la formation de monoxyde de silicium gazeux volatil.
Egalement, il n'est pas recommandé d'utiliser le carbure de silicium dans des environnements contenant de l'oxygène o une oxydation
active peut provoquer l'oxydation du carbure de silicium.
On connait une matière décrite du point de vue fonctionnel comme de la silice vitreuse modifiée par du carbone, que l'on appelle ici "verre noir", dans laquelle 1 à 3 % de carbone ont été ajoutés à de la silice. Le procédé de préparation du verre noir est exposé par Smith et coll. dans le brevet US 3 378 431. On ajoute des matières organiques carbonées, telles qu'un Carbowax, à de la silice et on comprime le mélange à chaud à environ 1 200'C pour former du verre noir. Smith C.F. Jr. a de plus caractérisé le verre noir par la spectroscopie infrarouge dans 'The Vibrational Spectra of High Purity and Chemically Substituted Vitreous Silicas", Thèse de Doctor of Philosophy, Alfred University, Alfred, N.Y., mai 1973. Smith indique que, en plus du carbone élémentaire dispersé dans le verre, le carbone dans le verre noir est associé à l'oxygène dans des groupes de type carbonato. Un groupe carbonato représente un mode particulier de liaison d'un atome de carbone à trois atomes d'oxygène et a pour structure, -O c=O _ 0 O La résistance mécanique du verre noir est semblable à la résistance du verre de silice sans carbone, cependant, le verre noir présente une résistance accrue à la dévitrification par rapport au verre de silice classique qui commence à se dévitrifier à environ O110'C, tandis que le verre noir commence à se dévitrifier à environ 1 250'C. L'accroissement de la stabilité thermique du verre noir permet de l'utiliser à des températures supérieures à celles
auxquelles résiste la silice vitreuse.
Dans la fibre continue de céramique en carbure de silicium commercialisée sous la marque de fabrique "Nicalon", environ 10 % d'oxygène sont introduits dans la fibre pour la réticuler. Après réticulation, les fibres sont pyrolysées et il semble que l'oxygène soit incorporé à la fibre sous forme d'un contaminant amorphe, probablement sous forme de silice. Le comportement de dégradation de telles fibres après traitement thermique dans divers environnements est présenté dans l'article "Thermal Stability of SiC Fibres (Nicalone)", Mah T. et coll., Journal of Material Science, Vol. 19, pp. 1191-1201 (1984). Mah et coll. ont observé que, quelles que soient les conditions d'environnement lors du traitement thermique, la résistance des fibres "Nicalon" se dégrade lorsqu'elles sont soumises à des températures supérieures à 1 200'C. La dégradation des fibres est associée à une perte de monoxyde de carbone par les fibres et à une croissance de grains de e-carbure de silicium dans
les fibres.
Les matières céramiques présentent généralement un comportement fragile caractérisé par leur résistance mécanique élevée et leur faible résistance à la rupture fragile. La résistance à la rupture fragile est la résistance à la propagation des fissures dans les matériaux. La mise au point des céramiques composites a permis de réduire le comportement fragile des céramiques. La fibre de céramique "Nicalon" est excellente, mais elle se dégrade aux températures supérieures à 1 200'C. L'intégration de fibres "Nicalon" à une matrice protectrice de céramique, ayant des propriétés mécaniques souhaitables et capable de résister à des températures sensiblement supérieures à 1 200'C, permettrait de
?647777
former un composite céramique perfectionné. Cependant, il ressort de l'exposé qui précède que les propriétés des compositions connues de céramique ou de verre, et particulièrement de celles contenant du silicium, de l'oxygène et du carbone, sont dégradées par suite de la décomposition ou de la dévitrification du verre ou de la céramique
aux températures supérieures à 1 100' à i 250'C.
Un but de l'invention est donc de former un verre comprenant du silicium, de l'oxygène et du carbone, dans lequel les atomes de carbone en proportion sensible sont liés à des atomes de silicium, et le carbone restant est constitué de carbone élémentaire dispersé dans la matrice de verre. Ces compositions de verre conservent leur stabilité structurale et ne se décomposent pas dans des atmosphères oxydantes ou réductrices à des températures atteignant au moins
i 650'C.
Un autre but de l'invention est un procédé pour former un verre comprenant du silicium, de l'oxygène et du carbone par
pyrolyse de résines méthylsilicones.
Un autre but de l'invention est un procédé pour former des articles faits d'un tel verre comprenant du silicium, de l'oxygène
et du carbone.
La demanderesse a découvert que certaines résines silicones peuvent être pyrolysées dans une atmosphère non oxydante pour former des compositions de verre particulières. De façon surprenante, la demanderesse a découvert que ces résines silicones, lorsqu'elles sont pyrolysées dans une atmosphère non oxydante, ne forment pas de silice, de cristobalite, de carbure de silicium, de monoxyde de
carbone ou de mélanges de silice et de carbone.
Les verres de l'invention sont préparés par pyrolyse d'une résine méthylsilicone pour former une composition de verre comprenant du silicium, de l'oxygène et du carbone, dans laquelle une portion sensible des atomes de carbone est liée chimiquement aux atomes de silicium. Selon un procédé de l'invention, on chauffe une résine méthylsilicone dans une atmosphère non oxydante pour pyrolyser la résine. Telle qu'on l'entend ici, une atmosphère non oxydante est une atmosphère qui élimine les produits réactionnels de
2647777.
la résine qui se pyrolysent sans influer sur les réactions qui se produisent lors de la pyrolyse. Des exemples de telles atmosphères non oxydantes sont des atmosphères inertes, telles que l'hélium, l'argon ou l'azote, et des atmosphères réductrices telles que l'hydrogène. La pyrolyse peut également être effectuée dans un vide correspondant à une pression inférieure à environ 10-4 bar lorsque
la résine est réticulée avant la pyrolyse.
Les résines méthylsilicones appropriées à l'utilisation dans le procédé de l'invention peuvent être préparées selon le procédé
décrit dans le brevet US 4 026 868.
Les méthylsilicones sont constituées de chaines de siloxane avec des groupes méthyle fixés aux atomes de silicium. Les chaines de siloxane contiennent des atomes de silicium et d'oxygène alternativement liés pour former la structure:
I I
-Si-O-Si-
I I
Plusieurs combinaisons des groupes méthyle peuvent être présentes
sur les chaines de siloxane pour former les polyméthylpolysiloxanes.
Les motifs structuraux fondamentaux des polyméthylpoly-
siloxanes sont triméthylsiloxy, diméthylsiloxy et monométhyl-
siloxane. Le motif monofonctionnnel triméthylsiloxy à l'extrémité d'une chaîne de siloxane a pour structure: CH3 I
CH3-Si-O-
CH3 Le motif diméthylsiloxy est un motif difonctionnel qui établit des chaines ou des cycles et a pour structure: CH3
-O-Si-O-
CH3 Le motif monométhylsiloxane est un motif trifonctionnel qui non seulement allonge les chaines de siloxane, mais également réticule les chaînes et a pour structure: CH3 I
-O-Si-O-
I O Les résines méthylsilicones peuvent également contenir des motifs tétrafonctionnels non substitués de structure: O
-O-Si-O-
I
O I On peut construire des structures polymères à partir de ces structures unitaires pour former des polyméthylpolysiloxanes ayant le nombre désiré de groupes méthyle par atome de silicium. Par modification du rapport des groupes méthyle aux atomes de silicium, on forme des résines méthylsilicones différentes ayant plus ou moins de substituant organique, le substituant organique étant constitué des groupes méthyle. Les résines méthylsilicones contiennent généralement un rapport des groupes méthyle aux atomes de silicium d'environ 2/1 ou moins. La résine méthylsilicone utilisée dans l'invention est constituée en pourcentages pondéraux d'environ 5 % de groupes diméthylsiloxy et d'environ 95 % de groupes
monométhylsiloxy et est appelée ci-après dans la description et les
revendications résine méthylsilicone précurseur ou parfois résine
précurseur ou résine.
Au cours de la pyrolyse, la résine se densifie lorsque les
gaz sont libérés, ce qui provoque une perte de poids de la résine.
On arrête les réactions de pyrolyse lorsque la résine pyrolysée présente un poids sensiblement constant. On a déterminé que la perte de poids au cours de la pyrolyse était d'environ 11 à 35 %. On a établi que les résines méthylsilicones précurseurs peuvent être pyrolysées à des températures comprises entre environ 900 et
1 600'C.
Les verres formés selon le procédé de l'invention présentent des propriétés et des caractéristiques exceptionnelles. Ces verres des propriétés et des caractéristiques exceptionnelles. Ces verres résistent à la cristallisation et ne se décomposent pas dans des atmosphères oxydantes ou réductrices à des températures atteignant au moins 1 650'C. De plus, une portion sensible du carbone présent dans les verres de l'invention est liée au silicium, le reste étant présent sous forme de carbone élémentaire dispersé.dans la matrice
de verre, si bien qu'il n'y a pas de groupes carbonato détectables.
Les liaisons carbone-silicium découvertes dans les verres de
l'invention étaient auparavant inconnues dans les verres de silice.
Dans les verres de silice et notamment dans le verre noir, le carbone n'était connu qu'à l'état d'élément non lié dans la matrice de silice ou dans des groupes carbonato lorsque le carbone était lié à l'oxygène. Les verres formés selon le procédé de l'invention et caractérisés par ces propriétés particulières sont appelés, dans la
présente description et les revendications, verres de
silicium-oxy-carbure.
La pyrolyse de la résine méthylsilicone précurseur forme un verre silicium-oxy-carbure qui est caractérisé par une mise en commun continue d'électrons entre les atomes de silicium, d'oxygène et de carbone. Dans un verre de silicium-oxy-carbure, les atomes de silicium sont présents dans quatre motifs polyatomiques. Dans un motif, appelé ici tétraoxysilicium, un atome de silicium est lié à quatre atomes d'oxygène. Dans un second motif, appelé ici monocarbosiloxane, un atome de silicium est lié à trois atomes d'oxygène et à un atome de carbone. Dans un troisième motif, appelé ici dicarbosiloxane, un atome de silicium est lié à deux atomes d'oxygène et deux atomes de carbone. Dans un quatrième motif, appelé ici tétracarbosilicium, un atome de silicium est lié à quatre atomes de carbone. La résine précurseur pyrolysée forme un verre présentant une distribution de ces motifs polyatomiques dans une matrice comprenant, en pourcentages pondéraux, environ 34 à 44 % de tétraoxysilicium, environ 19 & 20 % de monocarbosiloxane, environ 17 à 27 % de dicarbosiloxane et jusqu'à environ 6 % de tétracarbosilicium, avec environ 3 à 9 % de carbone élémentaire dispersé à l'état atomique ou en petits amas dans la matrice de verre. Ces motifs sont liés principalement par des liaisons
26 4 77 77
silicium-oxygène avec un petit nombre négligeable de liaisons entre
les atomes de carbone et d'oxygène.
Ce verre peut sinon être décrit comme une composition de silicium, d'oxygène et de carbone dans une masse de verre de silicium-oxy-carbure o environ 56 à 66 % des atomes de silicium sont liés à au moins un atome de carbone, et environ 3 à 9 % en poids du carbone sont présents sous forme de carbone élémentaire dispersé à l'état atomique ou en petits amas dans la matrice de verre. Des articles en verre de silicium-oxy-carbure peuvent être formés par réduction en poudre de la résine pyrolysée. La poudre de silicium-oxy-carbure est ensuite fusionnée par compression à chaud pour former un article. Un procédé de compression à chaud consiste à appliquer une pression uniaxiale d'au moins environ 3,4 daN/mm2 à environ 1 550 à 1 650'C à la poudre. Ces pressions et ces
températures sont suffisantes pour former un article densifié.
Des articles façonnés peuvent également être formés directement à partir de la résine méthylsilicone précurseur. Tout d'abord, on réticule la résine par dissolution dans un solvant, tel que le toluène, puis addition d'un agent de durcissement, tel que le T-aminopropyltriéthoxysilane. On coule ensuite la solution à la forme désirée, on sèche et on durcit à la température ordinaire. On pyrolyse lentement la résine réticulée dans une atmosphère non oxydante comme décrit ici. On effectue la pyrolyse avec une vitesse de chauffage lente pour éviter la formation de vides et de bulles lorsque les gaz s'échappent et provoquent une perte de poids de la résine. Lorsque la perte de poids de la résine pyrolysée se stabilise, la pyrolyse est achevée. La résine réticulée se densifie pour former un verre de silicium-oxy-carbure ayant une distribution des motifs polyatomiques comprenant, en pourcentages pondéraux, environ 38 à 48 % de tétraoxysilicium, environ 11 à 21 % de monocarbosiloxane, environ 11 à 21 % de dicarbosiloxane, environ 12 à 22 % de tétracarbosilicium et environ 3 à 9 % de carbone élémentaire dispersé à l'état atomique ou en petits amas dans la matrice de verre. Le verre de silicium-oxy-carbure, formé à partir d'une résine précurseur réticulée, est ici appelé verre de
silicium-oxy-carbure de résine réticulée.
Le verre de silicium-oxy-carbure de résine réticulée peut sinon être décrit comme une composition de silicium, d'oxygène et de carbone dans une masse de verre de silicium-oxy-carbure, o environ 52 à 62 % des atomes de silicium sont liés à au moins un atome de carbone et environ 3 à 9 % en poids de carbone sont présents sous forme de carbone élémentaire dispersé à l'état atomique ou en petits
amas dans la matrice de verre.
La résine méthylsilicone précurseur peut être réticulée à un degré partiel quelconque de la réticulation complète. De telles résines partiellement réticulées peuvent être pyrolysées selon le procédé de l'invention pour former des compositions de verre de silicium-oxy-carbure intermédiaires des compositions décrites ci-dessus. Donc, on peut former des verres de silicium-oxy-carbure ayant une distribution des motifs polyatomiques comprenant, en pourcentages pondéraux, environ 34 à 48 % de tétraoxysilicium, environ 11 à 29 % de monocarbosiloxane, environ 11 à 27 % de dicarbosiloxane, jusqu'à environ 22 % de tétracarbosilicium et environ 3 à 9 % de carbone élémentaire dispersé à l'état atomique ou
en petits amas dans la matrice de verre.
Sinon, de tels verres de silicium-oxy-carbure peuvent être décrits comme une composition de silicium, d'oxygène et de carbone dans une masse de verre de silicium-oxy-carbure o environ 52 à 66 % des atomes de silicium sont liés à au moins un atome de carbone et environ 3 à 9 % en poids du carbone sont dispersés à l'état atomique
ou en petits amas dans la matrice de verre.
La solution de résine précurseur réticulée peut également être étirée en fibres. On laisse la solution de résine précurseur se réticuler jusqu'à ce que la viscosité atteigne un point o un objet solide peut être plongé dans la solution et retiré en soulevant un fil de résine de la solution. Les fibres peuvent ensuite être formées par étirage ou tirage à partir de la solution de résine selon de tels procédés d'immersion. Sinon, la solution de résine peut être aspirée dans un tube de Téflon avec un léger vide. Lorsque la résine durcit, le toluène s'évapore et la fibre se rétracte et peut être chassée du tube. On peut réticuler complètement les fibres pour faciliter leur manutention par chauffage à environ 50'C. On pyrolyse ensuite les fibres dans une atmosphère non oxydante ou sous vide, comme décrit ci-dessus. On peut former des composites céramiques ayant des fibres de céramique dans une matrice faite de verre de silicium-oxycarbure et d'une charge céramique. On dissout la résine précurseur dans un solvant et on disperse des particules de céramique dans la solution pour former une suspension d'infiltration. La charge de particules de céramique limite le retrait de la matrice composite lors de la pyrolyse et peut être choisie pour que la matrice soit compatible avec les fibres de renfort à utiliser. Quelques exemples des charges de céramique sont du carbure de silicium en poudre, de la terre de diatomées et l'aluminosilicate de formule 2SiO2.3A1203 appelé mullite. On fait passer une ou plusieurs fibres de céramique ou un tissu des fibres à travers un bain agité de la suspension d'infiltration. Quelques exemples des fibres de céramique sont des fibres de carbone, des fibres de carbure de silicium et des fibres d'alumino-boro-silicate. La fibre imprégnée est ensuite façonnée et séchée pour permettre l'évaporation du solvant. Un procédé de façonnage consiste à bobiner une fibre imprégnée en spirale sur un tambour pour former un panneau. Les couches des fibres peuvent être fusionnées par application de chaleur et de pression pour former une matrice continue de résine entourant les fibres de céramique. Le composite est ensuite pyrolysé dans une atmosphère non oxydante ou sous vide, comme décrit ci-dessus. La résine se densifie en un verre de silicium-oxy-carbure sensiblement amorphe qui lie la charge de
céramique pour former ainsi une matrice continue autour des fibres.
Selon la température de pyrolyse utilisée, la charge de céramique peut être dispersée, partiellement frittée ou complètement frittée
dans le verre.
Facultativement, la céramique composite peut être réinfiltré avec une solution de résine précurseur dissoute dans un solvant pour réduire la porosité du composite. On met sous vide le composite dans la solution de réinfiltration. On exerce une pression sur la solution pour forcer la solution dans les pores du composite. Après la réinfiltration, on laisse le toluène s'évaporer et on pyrolyse le composite réinfiltré dans une atmosphère non oxydante ou sous vide, comme décrit ci-dessus. On peut répéter la réinfiltration et la pyrolyse aussi souvent qu'il le faut pour obtenir le degré désiré de
densité dans la matrice.
La matrice de verre de silicium-oxy-carbure amorphe liant une charge de céramique entoure lès fibres de céramique et les protège de la décomposition dans des atmosphères oxydantes et réductrices jusqu'à des températures d'au moins 1 650'C. On a établi que la nature inerte du verre de silicium-oxy-carbure lui permet de tolérer les fibres de céramique, sans réagir avec elles ni dégrader leurs propriétés. De ce fait, un verre de silicium-oxy-carbure, contenant des charges de céramique appropriées, peut être utilisé
comme matrice de fibres céramiques connues quelconques.
La description qui suit de l'invention est facilitée par
l'examen des figures décrites succinctement ci-après.
La figure 1 est un graphique de la perte de poids mesurée
lors de la pyrolyse de résines méthylsillcones précurseurs.
La figure 2 est une représentation graphique du spectre de résonance magnétique nucléaire du silicium 29 d'un verre de silicium-oxy-carbure. La figure 3 est une représentation graphique du spectre de résonance magnétique nucléaire du silicium 29 du carbure de silicium "Nicalon". La figure 4 est une représentation graphique du spectre de résonance magnétique nucléaire du silicium 29 d'un verre de
silicium-oxy-carbure de résine durcie.
Les verres peuvent être définis par deux de leurs caractéristiques fondamentales. Une caractéristique est que les verres sont faits d'un liquide surfondu extrêmement visqueux et une seconde caractéristique est que les liquides qui forment les verres possèdent une structure réticulée polymérisée à ordre à faible distance. Les verres de l'invention ne sont pas obtenus à partir de liquides en surfusion, mais doivent posséder une structure réticulée à faible distance. Au lieu de la surfusion d'un liquide, les verres de l'invention sont formés par pyrolyse d'une résine méthylsilicone précurseur dans une atmosphère non oxydante. Cependant, les verres de l'invention présentent l'ordre à faible distance caractéristique
des verres classiques.
La résine méthylsilicone préférée utilisée dans l'invention est principalement constituée de motifs de monométhylsiloxane,dont beaucoup contiennent un atome d'hydrogène sur un atome d'oxygène, c'est-à-dire un groupe hydroxyle. Une réticulation se produit dans la résine lorsque les motifs d'hydroxyle se combinent pour former une liaison entre le silicium et l'oxygène et forment de l'eau. On a découvert que d'autres résines silicones, préparées selon le procédé du brevet US 4 026 868, peuvent également être pyrolysées pour former des verres particuliers exempts de groupes de type carbonato comprenant du silicium, de l'oxygène et du carbone, dans lesquels le carbone est lié au silicium et une certaine quantité de carbone
élémentaire peut être présente dans la matrice du verre.
Les résines silicones ont une structure tridimensionnelle à ordre à faible distance et les résines silicones peuvent être décrites par leurs compositions stoechiométriques. Les motifs stoechiométriques des résines silicones contiennent un atome de
silicium lié à des atomes d'oxygène et à des groupes radicalaires.
Les groupes radicalaires se forment à partir des radicaux hydrocarbonés monovalents et des radicaux hydrocarbonés monovalents halogénés, tels que les radicaux alkyle ayant i à 8 atomes de carbone, les radicaux cycloalkyle de 1 à 10 atomes de carbone, les radicaux alcényle, tels que vinyle et allyle, les radicaux hydrocarbonés substitués fluorés et les radicaux hydrocarbonés monovalents halogénés, tels que trifluoropropyle, et les radicaux phényle. Les quatre motifs fondamentaux des résines silicones sont appelés ici groupes M dans lesquels un atome de silicium est lié à un atome d'oxygène et à trois radicaux organiques, les groupes D dans lesquels un atome de silicium est lié à deux atomes d'oxygène et à deux radicaux organiques, les groupes T dans lesquels un atome de silicium est lié à trois atomes d'oxygène et à un radical organique et les groupes Q dans lesquels l'atome de silicium est lié à quatre atomes d'oxygène. Les résines silicones, qui peuvent être pyrolysées pour former des verres, contiennent une combinaison des groupes M, T, D et Q telle que le rapport des radicaux organiques
aux atomes de silicium soit entre environ 0,5/1 et environ 1,7/1.
Les verres de l'invention résistent à la dévitrification et conservent leur stabilité structurale à des températures atteignant au moins 1 650'C. On entend par cela que l'ensemble de la matière conserve essentiellement la même microstructure de la température ordinaire aux températures élevées indiquées. Cela implique que des changements mineurs peuvent se produire dans la microstructure. Des changements mineurs, tels que la formation de petites zones cristallisées d'au plus environ 100 angstràms dans une matrice par ailleurs amorphe, n'ont pas d'effet indésirable ou nuisible sur les propriétés de l'ensemble de la matière. Donc, les verres à structure stable de la présente invention sont essentiellement amorphes, mais peuvent contenir de petites régions cristallisées, par exemple de graphite, de cristobalite ou de carbure de silicium, dans le verre ou présenter de petites quantités de cristobalite sur leurs surfaces. Des articles en verre de silicium-oxy-carbure peuvent être préparés selon plusieurs procédés dans l'invention. Dans un procédé, on fragmente la résine pyrolysée en une poudre ayant une granulométrie comprise entre 0,1 et au maximum 2 micromètres. Des broyeurs, tels qu'un attriteur ou un broyeur planétaire, ont été utilisés pour produire des particules de silicium-oxy-carbure ayant des granulométries de 0,1 à 2 micromètres. On effectue le broyage avec un attriteur par agitation avec une hélice d'une solution comprenant environ 52 % d'un liquide tel que l'eau, environ 35 % d'agents de broyage, tels que des billes de 1,2 mm de diamètre qui sont plus dures que la matière à broyer, le reste étant constitué des particules broyées du verre de silicium-oxy-carbure. L'agitation
2647777-
avec une hélice de la solution à 1 000 tr/min réduit les particules de verre en une poudre. On effectue le broyage planétaire avec une solution semblable, si ce n'est que les agents de broyage sont constitués de billes de 5 à 8 mm de diamètre et la solution est agitée par rotation planétaire à vitesse lente du récipient de broyage. La poudre broyée est ensuite séchée et fusionnée par application de chaleur et de pression pour former un article façonné. Le fusionnement peut être assuré par application d'une pression uniaxiale d'au moins environ 3,4 daN/mm2 entre environ 1 550' et 1 650'C ou par application d'une pression isostatique d'au moins environ 5,5 daN/mm2 entre environ 1 200' et 1 650'C. On applique la chaleur et lapression jusqu'à ce que l'article présente la densification désirée ou jusqu'à ce qu'il soit complètement
densifié.
Dans un autre procédé pour former des articles de verre de silicium-oxycarbure à partir de résines précurseurs coulées ou façonnées, la résine méthylsilicone précurseur peut être dissoute dans un solvant et réticulée avec un agent de durcissement. Des exemples des solvants qui se sont révélés appropriés à la dissolution de la résine précurseur sont le toluène et des mélanges de toluène avec de l'alcool isopropylique. La résine peut être dissoute dans le solvant en des proportions atteignant environ huit parties de résine pour cinq parties de solvant. Des exemples des agents de durcissement, qui se sont révélés appropriés à la réticulation de la résine précurseur, sont des bases, telles que l'hydroxyde d'ammonium, des amines du commerce contenant du silicium, telles que le 7-aminopropyltriéthoxysilane, et des acides tels que l'acide chlorhydrique. On ajoute l'agent durcissant en une proportion d'environ 0,1 à 4 % de la résine. On sèche et durcit à la température ordinaire la résine précurseur réticulée. De préférence, on sèche la résine précurseur réticulée à une vitesse telle que le
solvant s'évapore de la résine sans former de vides dans la résine.
On façonne ou coule la résine précurseur à la forme désirée avant ou
pendant la réticulation.
On pyrolyse ensuite la résine précurseur durcie dans une atmosphère non oxydante comme décrit ici. Comme la résine précurseur est réticulée dans ce mode de réalisation de l'invention, la pyrolyse peut également être effectuée sous vide. La vitesse de chauffage, lors de la pyrolyse, doit être limitée pour permettre le dégagement des gaz sans former des vides ou des bulles dans la résine. On utilise de préférence des vitesses de chauffage inférieures à 1,0'C par minute pour permettre un dégagement suffisant de gaz sans formation de bulles, de vides ou de défauts dans le verre. On arrête la pyrolyse lorsque la perte de poids, résultant du dégagement de l'eau des groupes méthyle et des autres produits de décomposition de la résine précurseur, a sensiblement pris fin. La résine précurseur se densifie lors de la pyrolyse et
forme le verre de silicium-oxy-carbure de résine réticulée.
Les exemples suivants illustrent le verre de silicium-oxy-
carbure de l'invention et des procédés pour produire ce verre et des articles de verre. La résine silicone formée selon le procédé du brevet US 4 026 868 précité, ayant des groupes radicalaires méthyle et constituée d'environ 5 % en poids de groupes D et 95 % en poids
de groupes T est utilisée dans les exemples suivants.
On pyrolyse les résines méthylsilicones précurseurs par chauffage à des températures comprises entre 900' et 1 600'C dans une atmosphère non oxydante. Pendant la pyrolyse, les résines précurseurs présentent une perte de poids due au départ de l'eau, des groupes méthyle et d'autres produits de décomposition. Lorsque le poids de la résine pyrolysée se stabilise, la pyrolyse est pratiquement achevée. La perte de poids, mesurée lors de la pyrolyse, varie entre environ 11 et 35 %. Une partie de la perte de poids peut être attribuée aux variations de la quantité des solvants retenus et de l'importance de la réticulation qui se produit avant le début de la pyrolyse. Comme précédemment indiqué, ces résines précurseurs libèrent de l'eau lorsqu'elles se réticulent. Les résines se réticulent à la température ordinaire ou lorsqu'on leur
ajoute des aides de durcissement pour accroitre la réticulation.
Donc, la quantité d'eau libérée par la résine avant le début de la pyrolyse peut varier selon l'importance de la réticulation qui s'est produite avant la pyrolyse. Plus la réticulation est importante, plus la perte d'eau avant la pyrolyse est grande et moins la perte
de poids par la résine lors de la pyrolyse est importante.
Exemples I à 3 On réalise trois exemples de pyrolyse selon le procédé de l'invention. On pyrolyse une résine précurseur non durcie et deux résines précurseurs durcies ou réticulées en mesurant la perte de poids des résines par analyse thermogravimétrique. L'analyse thermogravimétrique est un procédé de mesure de la perte de poids d'un échantillon en cours de chauffage. On chauffe deux échantillons dans une atmosphère d'hydrogène et un échantillon dans une atmosphère d'hélium à la vitesse de 10'C/min, jusqu'à ce que la perte de poids cesse. La perte de poids mesurée et la composition finale du verre de silicium-oxy-carbure formé après la pyrolyse figurent dans le tableau I.
Tableau I
Analyse thermogravimétricue des résines pyrolysées Echantillon Composition Exemple de résine Atmosphère Perte de % en poids n précurseur poids % Si 0 C I. non durci H2 25 47 41 12 2 durci H2 17,5 51 32 11,22 3 durci He 15,5 51 32 11,22 On mesure les teneurs classiques en carbone et en silicium selon les techniques chimiques classiques par voie humide du carbone et du silicium dissous. On mesure la teneur en oxygène par
activation neutronique.
Les pertes de poids des exemples 1 à 3, déterminées par analyse thermogravimétrique, sont illustrées par le graphique de la figure 1. Sur le graphique de la figure 1, le pourcentrage de perte de poids de chaque échantillon figure en ordonnées, tandis que l'élévatirn de la température de chauffage figure en abscisses. Le graphique de la figure 1 montre qu'une portion sensible de la perte de poids de chaque échantillon se situe à des températures aussi basses que 900'C et que la perte de poids est essentiellement
achevée à 1 200'C.
Exemple 4
On prépare un échantillon de verre de silicium-oxy-carbure fusionné, par pyrolyse d'une résine précurseur dans un courant d'hydrogène à 1 400'C. On place la résine précurseur dans une nacelle de molybdène et on pyrolyse comme décrit ici. On pulvérise la résine précurseur pyrolysée en six lots de 25 g, dans un broyeur planétaire avec un mortier d'agate et des billes d'agate de 6,35 mm de diamètre. On obtient 150 g de poudre de silicium-oxy-carbure ayant une surface spécifique de 2,2 m2/g et un diamètre sphérique
équivalent d'environ 1,16 micromètre.
On comprime à chaud environ 120 g de la poudre de silicium-oxy-carbure dans une matrice de 51 mm de diamètre revêtue d'une feuille d'agent de séparation constitué de graphite. La feuille de graphite empêche le frittage de la poudre à la matrice lors de la compression à chaud. On chauffe l'échantillon à la vitesse 10'C/min jusqu'à 1 650'C et on le maintient pendant 30 minutes à 1 650'C en appliquant une pression uniaxiale de 4,1 daN/mm2. On obtient un échantillon sensiblement totalement dense
ayant les propriétés indiquées dans le tableau II suivant.
Tableau II
Propriétés du verre de silicium-oxy-carbure fusionné Masse Viscosité Module Dilatation Résistance à la volumique à 1 565'C d'élasticité thermiqu rupture efragile (g/cm3) (poises) (N/cm2) (1/'C) (daN/mm2) 2,35 2 x 1012 9,78 x 106 3,1 x 106 17,0 A l'examen en microscopie électronique en transmission à haute résolution, la matière comprimée à chaud est constituée de particules mesurant 20 à 100 angstroms de e-carbure de silicium dans une matrice par ailleurs amorphe. La diffraction des rayons X de la matière comprimée à chaud ne révèle pratiquement pas de
cristallisation.
Exemple 5
On prépare un échantillon de verre de silicium-oxy-carbure de résine réticulée par pyrolyse lente d'une résine précurseur réticulée. On mélange des portions égales de toluène et de résine précurseur avec un agent réticulant, à raison d'environ 4 % du poids de la résine précurseur. On verse ce mélange dans une capsule de verre et on laisse le toluène s'évaporer lentement par maintien à la température ordinaire pendant 24 heures. Lorsque le toluène s'évapore, la résine précurseur se réticule. On chauffe l'échantillon réticulé de la température ordinaire à 500'C en heures, de 500'C à 800'C en 16 heures, de 800'C à 1 100'C en 4 heures et on maintient à 1 100'C pendant 1 heure. Cela correspond à une vitesse globale de chauffage d'environ 0,6'C/min. On refroidit ensuite l'échantillon dans le four. On obtient une feuille totalement dense de verre de silicium-oxy-carbure de résine
réticulée ayant une épaisseur d'environ 2 mm.
Exemple 6
On analyse la résistance à l'oxydation et la stabilité structurale ou résistance à la dévitrification du verre de silicium-oxy-carbure par chauffage d'échantillons du verre comprimés à chaud pendant 240 heures à 1 420'C et 1 520'C dans l'air. On n'observe pas de perte de poids résultant de la décomposition du silicium ou du carbone dans le verre. La diffraction des rayons X de la surface d'une coupe ne montre pas de signe de cristallisation dans l'ensemble de la matière de l'un ou l'autre échantillon. La diffraction des rayons X des surfaces apparentes montre des signes de cristallisation superficielle en cristobalite dans les deux
échantillons sur une distance d'environ 0,051 mm de la surface.
Exemples 7 à 9
La composition de deux verres différents n'est pas toujours convenablement définie par simple mention des proportions de chaque élément dans le verre. Il existe, dans les verres, un ordre à faible distance qui leur confère des propriétés différentes. Donc, la caractérisation de l'ordre à faible distance dans des verres permet de définir des compositions de verre différentes, et les verres de
l'invention sont définis par leur ordre à faible distance.
On prépare un échantillon de verre de silicium-oxy-carbure par pyrolyse d'un échantillon de résine précurseur à 1 0l0'C dans un courant d'hydrogène. On prépare un échantillon de verre de silicium-oxy-carbure de résine durcie par pyrolyse.d'un échantillon de la résine précurseur réticulée i 1 100'C dans un courant d'hydrogène. Les spectres de résonance magnétique nucléaire du 295i à l'état solide de ces échantillons sont illustrés par les figures 2 et 4. La figure 3 est le spectre de résonance magnétique nucléaire
0 du 29Si d'un échantillon de fibres de carbure de silicium 'Nicalon".
L'intensité du rayonnement, mesurée à partir de l'échantillon excité, est représentée en ordonnées et les parties par million (ppm) du déplacement chimique relatif à un étalon de tétraméthylsilicium, qui détermine le point zéro sur l'échelle des abscisses, sont représentées en abscisses. Les ppm caractéristiques des déplacements chimiques de nombreux motifs polyatomiques, par exemple tétraoxysilicium, dicarbosiloxane et monocarbosiloxane, sont connues et figurent dans "NMR Basic Principles and Progress 29Si-NMR Spectroscopic Results", Edlteurs P. Diehl, R. Kosfeld, Springer Verlag Berlin Heidelberg 1981, pages 186, 184 et 178. Donc, chaque pic des figures 1, 2 et 3 définit l'ordre à faible distance des
motifs polyatomiques de silicium spécifiques.
La figure 2 illustre le spectre d'un verre de silicium-oxy-
carbure contenant des pics marqués 1 à 3. Le pic 1, qui est le plus large, représente une petite quantité de tétracarbosiloxane et une quantité plus importante de dicarbosiloxane, le pic 2 représente le monocarbosiloxane et le pic 3 représente le tétraoxysilicium. Par intégration de l'aire sous chaque pic, on peut déterminer les
fractions de chacun de ces motifs polyatomiques.
L'aire intégrée sous chaque pic de la figure 2 révèle que la composition du verre de silicium-oxy-carbure est constituée en pourcentages pondéraux d'au plus environ 6 % de tétracarbosilicium et à environ 5 % des constituants suivants: environ 22 % de dicarbosiloxane, 24 % de monocarbosiloxane et 39 % de
tétraoxysilicium.
2o Le spectre de la figure 2 a été comparé au spectre du carbure de silicium de la figure 3 mesuré avec un échantillon de fibres de carbure de silicium "Nicalon". La figure 3 indique que le "Nicalon" est constitué d'environ 75 % de carbure de silicium, environ 7 % de dicarbosiloxane, environ 13 % de monocarbosiloxane et environ 5 % de tétraoxysilicium. Le spectre de la figure 3 montre que les fibres "Nicalon" sont constituées principalement de carbure de silicium avec des traces de dicarbosiloxane, monocarbosiloxane et tétraoxysilicium. En revanche, le spectre de la figure 2 montre que le silicium-oxy-carbure est constitué principalement de dicarbosiloxane, de monocarbosiloxane et de tétraoxysilicium. C'est cette dernière combinaison de motifs polyatomiques qui lie le carbure au silicium d'une façon auparavant inconnue dans les verres pour assurer la résistance accrue à la dévitrification et à la
décomposition et qui caractérise les verres de l'invention.
Le spectre du verre de silicium-oxy-carbure de résine réticulée, illustré par la figure 4, indique une composition comprenant, en pourcentages pondéraux à environ 5 %, les composants suivants: environ 17 % de tétracarbosilicium, environ 16 % de dicarbosiloxane, environ 16 % de monocarbosiloxane et environ 43 % de tétraoxysilicium. Le pic 1 correspond au tétracarbosilicium, le pic 2 au dicarbosiloxane, le pic 3 au monocarbosiloxane et le pic 4 au tétraoxysilicium. Par comparaison des figures 2, 3 et 4, on voit que le verre de silicium-oxy-carbure de résine durcie diffère par sa composition des fibres "Nicalon", et que le verre de silicium-oxy-carbure de résine durcie et le Nicalon" diffèrent par leurs compositions du verre de silicium-oxy-carbure.
Exemple 10
On prépare des fibres de verre de silicium-oxy-carbure selon le procédé suivant. On prépare une solution par mélange de la résine précurseur et du toluène dans un rapport de 1/1 et on ajoute du Taminopropyltriéthoxysilane comme agent de durcissement à raison de 2 % du poids de la résine. On laisse la solution se réticuler jusqu'à ce que l'on puisse tirer un fil de la solution. On plonge l'extrémité d'une ébauche de fibre de 0,5 mm de diamètre dans la solution de résine et on la retire pour tirer une fibre de la résine précurseur à partir de la solution. On répète plusieurs fois cette opération et on chauffe les fibres à 50'C pour les sécher et les réticuler complètement, pour assurer une manutention facile. On pyrolyse ensuite les fibres selon le procédé décrit ici pour former des fibres de verre de silicium-oxy-carbure ayant un diamètre
d'environ 0,3 mm.
Exemple 11
On prépare des céramiques composites, ayant une matrice de céramique amorphe de type silicium-oxy-carbure, par préparation d'une suspension d'infiltration comprenant en poids: 3 parties de résine précurseur, 3 parties de poudre de carbure de silicium de 0,2 &m et 4 parties de toluene. Avec cette suspension on infiltre un câble continu de fibres de carbone par passage du câble à travers un bain agité de la suspension. Le câble est un fil fait par tissage de fibres individuelles. On enroule le câble infiltré sur un tambour hexagonal pour former des panneaux unidirectionnels imprégnés de résine. Apres évaporation du toluène, on retire les panneaux séchés du tambour. On découpe les panneaux en rubans et on empile plusileurs rubans dans une matrice rectangulaire maintenant l'alignement unidirectionnel des fibres. On presse les rubans stratifiés à 300 MPa en chauffant lentement la matrice à 200'C, température que l'on maintient pendant 15 minutes. La résine coule pour remplir les interstices entre les câbles de fibres et les couches de rubans pour former un barreau ayant une matrice continue de résine réticulée et de poudre de carbure de silicium entourant les câbles de fibres. On retire le barreau de la matrice et on pyrolyse dans une atmosphère d'argon par chauffage à 2'C/min jusqu'à 1 200'C et maintien à 1 200'C pendant 30 minutes. On forme ainsi une céramique composite ayant une matrice de verre amorphe de silicium-oxy-carbure liant une charge de céramique et renforcée par des fibres de carbone. La céramique composite a une masse volumique de 1,73 g/cm3 et a une porosité ouverte de 19 % en volume. On usine des petits barreaux à partir du panneau composite et on en mesure les propriétés mécaniques selon un essai de flexion en 3 points. La limite de résistance en flexion est c 200 MPa et l'énergie de rupture est supérieure à 2,3 kJ/m2. A la rupture, le composite présente un comportement non fragile caractérisé par une désunion et un arrachement des fibres.
Exemple 12
On forme une seconde céramique composite selon le mode opératoire décrit dans l'exemple 11, mais avec une suspension d'infiltration constituée en poids de 2 parties de résine précurseur, 3 parties de poudre de carbure de silicium de 3,5 tm et parties de toluène. Les fibres de céramique sont des fibres de carbure de silicium "Nicalon" enrobées de nitrure de bore. On pyrolyse les panneaux de fibres imprégnés et fusionnés pour former une céramique composite ayant une masse volumique de 2,08 g/cm3, une porosité ouverte de 18 %, une limite de résistance en flexion de
312 MPa et une énergie de rupture de 2,4 kJ/m2.
Exemple 13
On forme une troisième céramique composite en utilisant le mode opératoire de l'exemple 11, mais avec une suspension d'infiltration constituée en poids de 2 parties de résine précurseur, 3 parties de poudre de mullite de 2.m et 5 parties de toluène. Les fibres de céramique sont des fibres d'aluminoborosilicate. La mullite est une céramique réfractaire d'aluminosilicate ayant pour formule chimique 2SiO2'3A1203. On pyrolyse les panneaux de fibres imprégnés et fusionnés pour former une céramique composite ayant une masse volumique de 2,3.9 g/cm3, une porosité ouverte de 13,5 % et une limite de résistance en flexion de MPa.
Claims (33)
1. Composition de verre qui conserve sa stabilité structurale jusqu'à des températures d'au moins 1 650'C, comprenant du silicium, de l'oxygène et du carbone dans une distribution de motifs polyatomiques comprenant, en pourcentages pondéraux, environ 34 à 48 % de tétraoxysilicium, environ 11 à 29 % de monocarbosiloxane, environ 11 à 27 % de dicarbosiloxane, jusqu'à environ 22 % de tétracarbosilicium et environ 3 à 9 % de carbone
élémentaire dispersé dans la matrice de verre.
2. Verre selon la revendication 1, dans lequel le silicium, l'oxygène et le carbone sont distribués dans des motifs polyatomiques comprenant, en pourcentages pondéraux, environ 38 à 48 % de tétraoxysilicium, environ 11 à 21 % de monocarbosiloxane, environ 11 à 21 % de dicarbosiloxane, environ 12 à 22 % de tétracarbosilicium et environ 3 à 9 % de carbone élémentaire
dlspersé dans la matrice de verre.
3. Verre selon la revendication 1, dans lequel le sillcium, l'oxygène et le carbone sont distribués dans des motifs polyatomiques comprenant, en pourcentages pondéraux, environ 34 à 44 % de tétraoxysilicium, environ 19 à 29 % de monocarbosiloxane, environ 17 à 27 % de dicarboslloxane, jusqu'à environ 6 % de tétracarbosilicium et environ 3 à 9 % de carbone élémentaire
dispersé dans la matrice de verre.
4. Composition de verre conservant sa stabilité structurale jusqu'à des températures d'au moins 1 650'C, comprenant du silicium,
de l'oxygène et du carbone dans une masse de verre de silicium-oxy-
carbure, dans laquelle environ 52 à 66 % des atomes de silicium sont liés à au moins un atome de carbone et environ 3 à 9 % en poids de carbone sont présents sous forme de carbone élémentaire dispersé
dans la matrice de verre.
5. Composition de verre conservant sa stabilité structurale jusqu'à des températures d'au moins 1 650'C, comprenant du silicium, de l'oxygène et du carbone dans une masse de verre de silicium-oxy-carbure de résine durcie, dans laquelle environ 56 à 66 % des atomes de silicium sont liés à au moins un atome de carbone et environ 3 à 9 % en poids de carbone sont présents sous forme de
carbone élémentaire dispersé dans la matrice de verre.
6. Composition de verre conservant sa stabilité structurale jusqu'à des températures d'au moins 1 650'C, comprenant du silicium, de l'oxygène et du carbone dans une masse de verre de silicium-oxy-carbure de résine durcie, dans laquelle environ 52 à 62 % des atomes de silicium sont liés à au moins un atome de carbone et environ 3 à 9 % en poids de carbone sont présents sous forme de
carbone élémentaire dispersé dans la matrice de verre.
7. Procédé pour former un verre comprenant le chauffage d'une résine méthylsilicone précurseur dans une atmosphère non oxydante à une température à laquelle la résine se pyrolyse, ce chauffage étant effectué pendant une période qui s'achève lorsque la perte de poids de la résine pyrolysée cesse pratiquement;
ladite résine pyrolysée formant un verre de silicium-oxy-
carbure qui conserve sa stabilité structurale jusqu'à des
températures d'au moins 1 650'C.
8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel ledit
chauffage est effectué entre 900'C et 1 650'C.
9. Procédé selon la revendication 7, comprenant de plus, avant l'étape de chauffage, l'étape de réticulation de la résine méthylsilicone précurseur par dissolution de la résine dans un solvant et addition d'un agent de durcissement, pour qu'un verre de silicium-oxy-carbure de résine réticulée soit formé après la
pyrolyse.
10. Procédé selon la revendication 7, dans lequel ledit chauffage est effectué pendant une période assurant une perte de
poids de la résine d'environ 11 à 35 %.
11. Procédé selon la revendication 7, dans lequel ledit
chauffage est effectué dans une atmosphère d'hydrogène gazeux.
12. Procédé selon la revendication 7, dans lequel ledit
chauffage est effectué dans une atmosphère d'hélium gazeux.
13. Procédé pour former un article de verre de silicium-
oxy-carbure comprenant: le chauffage d'une résine méthyl-silicone précurseur dans une atmosphère non oxydante à une température qui pyrolyse la résine, ce chaufage étant effectué pendant une période s'achevant lorsque la perte de poids de la résine pyrolysée cesse pratiquement; la pulvérisation dudit dépôt en une poudre, ayant une granulométrie d'environ 0,1 à 2 tm; et le fusionnement desdites particules par application de
chaleur et de pression pour densifier la poudre en l'article.
14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel ladite
étape de chauffage est effectuée entre 900'C et 1 650'C.
15. Procédé selon la revendication 13, dans lequel ladite étape de chauffage est effectuée dans une atmosphère d'hydrogène gazeux.
16. Procédé selon la revendication 13, dans lequel ladite étape de chauffage est effectuée pendant une période assurant une
perte de poids de la résine d'environ 11 à 35 %.
17. Procédé selon la revendication 13, dans lequel ladite étape de fusionnement comprend l'application à la poudre d'une pression uniaxiale d'au moins environ 3,4 daN/mm2 et le chauffage de
la poudre entre environ 1 550'C et 1 650'C.
18. Procédé selon la revendication 13, dans lequel ladite étape de fusionnement comprend l'application à la poudre d'une pression isostatique d'au moins environ 5,5 daN/mm2 et le chauffage
de la poudre entre environ 1 200'C et 1 600'C.
19. Procédé pour former un article de verre de sîlicium-oxy-
carbure de résine réticulée comprenant: la dissolution d'une résine méthyl-silicone précurseur dans un solvant; l'addition d'un agent de durcissement pour réticuler la résine; le façonnage de la résine pour former l'article; l'évaporation du solvant de la résine réticulée; et le chauffage de la résine dans une atmosphère non oxydante à une température qui pyrolyse la résine, ce chauffage étant effectué pendant une période s'achevant lorsque la perte de poids de la
2647777.
résine pyrolysée cesse pratiquement.
20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel ledit
agent de durcissement est l'hydroxyde d'ammonium.
21. Procédé selon la revendication 19, dans lequel ledit agent de durcissement est une amine contenant du silicium.
22. Procédé selon la revendication 19, dans lequel ladite
étape de chauffage est effectuée entre 900'C et 1 650'C.
23. Procédé selon la revendication 19, dans lequel ladite étape de chauffage est effectuée dans une atmosphère d'hydrogène
gazeux.
24. Procédé selon la revendication 19, dans lequel ladite
étape de chauffage est effectuée sous vide.
25. Procédé selon la revendication 19, dans lequel ladite étape de chauffage est effectuée à une vitesse de chauffage qui
réduit au minimum la formation de vides dans ledit verre.
26. Procédé selon la revendication 19, dans lequel ladite étape de chauffage est effectuée pendant une période qui assure une
perte de poids de la résine d'environ 11 à 35 %.
27. Procédé selon la revendication 19, dans lequel ladite étape de chauffage est effectuée à une vitesse de chauffage d'au
moins environ l'C/min.
28. Procédé selon la revendication 19, dans lequel ladite étape d'évaporation est effectuée à une vitesse d'évaporation qui
évite la formation de vides dans la résine.
29. Fibre de verre comprenant du silicium, de l'oxygène et du carbone dans une distribution de motifs polyatomiques comprenant, en pourcentages pondéraux, environ 38 à 48 % de tétraoxysilicium, environ 11 à 21 % de monocarbosiloxane, environ 11 à 21 % de dicarbosiloxane, environ 12 à 22 % de tétracarbosilicium et environ
3 à 9 % de carbone élémentaire dispersé dans la matrice de verre.
30. Procédé pour former des fibres de verre de silicium-oxy-
carbure comprenant: la dissolution d'une résine méthylsilicone précurseur dans un solvant; l'addition d'un agent de durcissement à la résine dissoute qu'on laisse se réticuler jusqu'à une viscosité à laquelle la résine peut être formée en une fibre; l'étirage de fibres à partir de la résine; l'évaporation du solvant de la résine; et le chauffage de la résine dans une atmosphère non oxydante a une température qui pyrolyse la résine, ce chauffage étant effectué pendant une période s'achevant lorsque la perte de poids de la
résine pyrolysée cesse pratiquement.
31. Céramique composite comprenant au moins une fibre de céramique dans une matrice de verre de silicium-oxy-carbure liant une charge céramique, le verre comprenant du silicium, de l'oxygène et du carbone dans une distribution de motifs polyatomiques comprenant, en pourcentages pondéraux, environ 34 à 48 % de tétraoxysllicium, environ 11 à 29 % de monocarbosiloxane, environ 11 à 27 % de dicarbosiloxane et environ 3 à 9 % de carbone élémentaire
dispersé dans la matrice de verre.
32. Procéda pour préparer une céramique composite comprenant: la dissolution d'une résine précurseur dans un solvant; l'addition d'une charge de céramique en particules à la résine pour former une résine composite; l'imprégnation d'au moins une fibre de céramique avec la résine composite; le façonnage de la fibre imprégnée en le composite; l'évaporation du solvant de la fibre imprégnée; et le chauffage de la fibre façonnée dans atmosphère non oxydante à une température qui pyrolyse la résine, ce chauffage étant effectué pendant une période s'achevant lorsque la perte de poids de la résine pyrolysée cesse pratiquement, pour former une matrice de verre de silicium-oxy-carbure et de charge de céramique
entourant la fibre de céramique.
33. Procédé selon la revendication 32, comprenant de plus, avant l'étape de chauffage, le fusionnement de couches de fibre imprégnée par application de chaleur et de pression, pour former une
matrice de résine composite continue autour de la fibre.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US35961989A | 1989-06-01 | 1989-06-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2647777A1 true FR2647777A1 (fr) | 1990-12-07 |
Family
ID=23414619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9006453A Withdrawn FR2647777A1 (fr) | 1989-06-01 | 1990-05-23 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0365527A (fr) |
| CA (1) | CA2010675A1 (fr) |
| DE (1) | DE4016569A1 (fr) |
| FR (1) | FR2647777A1 (fr) |
| GB (1) | GB2232979A (fr) |
| IT (1) | IT1248657B (fr) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2650269A1 (fr) * | 1989-07-28 | 1991-02-01 | Gen Electric | Structures en verre cellulaire derivant de resines silicones expansees et procedes pour leur preparation |
| WO1993014040A1 (fr) * | 1992-01-10 | 1993-07-22 | Allied-Signal Inc. | Maintien d'une haute resistance a la flexion dans un composite de carboxyde de silicium renforce par des fibres ceramiques |
| US5266533A (en) * | 1991-04-12 | 1993-11-30 | Allied-Signal Inc. | Black glass ceramic from rapid pyrolysis in oxygen-containing atmospheres |
| FR2692250A1 (fr) * | 1991-03-06 | 1993-12-17 | Allied Signal Inc | Composite de carboxyde de silicium renforcé de fibres céramiques. |
| FR2692249A1 (fr) * | 1987-01-09 | 1993-12-17 | Allied Signal Inc | Masses de verre noir contenant du carbone. |
| FR2692251A1 (fr) * | 1990-01-12 | 1993-12-17 | Allied Signal Inc | Composite de carboxyde de silicium renforcé de fibres céramiques à résistance à la flexion élevée.. |
| WO1994003405A1 (fr) * | 1991-04-12 | 1994-02-17 | Allied-Signal Inc. | Ceramique de verre noir obtenue par pyrolyse rapide dans des atmospheres a teneur en oxygene |
| US5318930A (en) * | 1990-09-21 | 1994-06-07 | Allied-Signal Inc. | Ceramic Fiber reinforced silicon carboxide composite with adjustable dielectric properties |
| WO1994027923A1 (fr) * | 1993-05-27 | 1994-12-08 | Alliedsignal Inc. | Materiau composite de carboxyde de silicium renforce de fibres de ceramique et dont la surface est enrichie de nitrure de bore |
| EP0711735A1 (fr) * | 1994-11-09 | 1996-05-15 | DOW CORNING ASIA, Ltd. | Procédé pour la préparation de silicium-oxy-carbure |
| WO1996041774A1 (fr) * | 1995-06-12 | 1996-12-27 | Alliedsignal Inc. | Composite a base de carboxyde de silicium renforce par des fibres ceramiques a surface enrichie au nitrure de bore |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994020430A1 (fr) * | 1987-01-09 | 1994-09-15 | Allied-Signal Inc. | Monolithes de verre noir contenant du carbone |
| US5328976A (en) * | 1987-01-09 | 1994-07-12 | Allied-Signal Inc. | Carbon-containing black glass monoliths |
| US5629249A (en) * | 1988-04-25 | 1997-05-13 | Alliedsignal Inc. | Silicon carboxide fibers from gel spinning cyclosiloxane polymer precursors |
| US5512359A (en) * | 1990-01-12 | 1996-04-30 | Alliedsignal Inc. | High flexural strength ceramic fiber reinforced silicon carboxide composite |
| DE4112244A1 (de) * | 1990-05-15 | 1993-11-18 | Allied Signal Inc | Faserverstärkter Glasverbundstoff und Verfahren zu dessen Herstellung |
| CA2023380A1 (fr) * | 1990-08-16 | 1993-10-07 | Roger Y. Leung | Fibres d'oxyde de silicium-carbone obtenues par filage de precurseurs polymeres cyclosiloxanes en gel |
| US5244720A (en) * | 1991-04-19 | 1993-09-14 | Allied-Signal Inc. | Fiber-reinforced glass composite for protecting polymeric substrates |
| DE4303016C2 (de) * | 1993-02-03 | 1995-07-27 | Dornier Gmbh | Keramischer Faserverbundwerkstoff |
| DE69305869T3 (de) * | 1993-03-12 | 2000-12-28 | Allied Signal Inc | Verstärkter siliziumcarboxid verbundwerkstoff, enthaltend mit bornitrid beschichtete keramische fasern |
| ITTO20020887A1 (it) | 2002-10-11 | 2004-04-12 | Uni Degli Studi Di Trento | Procedimento per la produzione di fibre di ossicarburo di silicio. |
| JP4985553B2 (ja) * | 2008-06-16 | 2012-07-25 | 三菱マテリアル株式会社 | シリコン溶融用ルツボ及びシリコン単結晶引上装置 |
| WO2020235188A1 (fr) | 2019-05-21 | 2020-11-26 | トタニ技研工業株式会社 | Procédé de fabrication de sacs et dispositif de fabrication de sacs |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3235869A1 (de) * | 1982-09-28 | 1984-04-05 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zur herstellung eines glaskoerpers, insbesondere einer vorform zum ziehen von glasfaser-lichtwellenleitern |
| EP0107943B1 (fr) * | 1982-10-29 | 1986-12-17 | Dow Corning Corporation | Verres monolithiques contenant du carbone préparés par la méthode Sol-Gel |
| CA1278193C (fr) * | 1985-07-05 | 1990-12-27 | Brian G. Bagley | Methode de fabrication de verres a silicate a indice de refraction controleet dispositif optique utilisant ces verres |
-
1990
- 1990-02-22 CA CA002010675A patent/CA2010675A1/fr not_active Abandoned
- 1990-04-23 GB GB9009108A patent/GB2232979A/en not_active Withdrawn
- 1990-05-23 FR FR9006453A patent/FR2647777A1/fr not_active Withdrawn
- 1990-05-23 DE DE4016569A patent/DE4016569A1/de not_active Withdrawn
- 1990-05-29 IT IT02045690A patent/IT1248657B/it active IP Right Grant
- 1990-06-01 JP JP2141750A patent/JPH0365527A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2692249A1 (fr) * | 1987-01-09 | 1993-12-17 | Allied Signal Inc | Masses de verre noir contenant du carbone. |
| FR2650269A1 (fr) * | 1989-07-28 | 1991-02-01 | Gen Electric | Structures en verre cellulaire derivant de resines silicones expansees et procedes pour leur preparation |
| FR2692251A1 (fr) * | 1990-01-12 | 1993-12-17 | Allied Signal Inc | Composite de carboxyde de silicium renforcé de fibres céramiques à résistance à la flexion élevée.. |
| WO1994017003A1 (fr) * | 1990-09-21 | 1994-08-04 | Allied-Signal Inc. | Composite de carboxyde de silicium renforce par des fibres de ceramique avec des proprietes dielectriques adaptables |
| US5318930A (en) * | 1990-09-21 | 1994-06-07 | Allied-Signal Inc. | Ceramic Fiber reinforced silicon carboxide composite with adjustable dielectric properties |
| FR2692250A1 (fr) * | 1991-03-06 | 1993-12-17 | Allied Signal Inc | Composite de carboxyde de silicium renforcé de fibres céramiques. |
| WO1994003405A1 (fr) * | 1991-04-12 | 1994-02-17 | Allied-Signal Inc. | Ceramique de verre noir obtenue par pyrolyse rapide dans des atmospheres a teneur en oxygene |
| US5266533A (en) * | 1991-04-12 | 1993-11-30 | Allied-Signal Inc. | Black glass ceramic from rapid pyrolysis in oxygen-containing atmospheres |
| US5322555A (en) * | 1991-04-12 | 1994-06-21 | Allied-Signal Inc. | Fire resistant coating composition |
| WO1993014040A1 (fr) * | 1992-01-10 | 1993-07-22 | Allied-Signal Inc. | Maintien d'une haute resistance a la flexion dans un composite de carboxyde de silicium renforce par des fibres ceramiques |
| WO1994027923A1 (fr) * | 1993-05-27 | 1994-12-08 | Alliedsignal Inc. | Materiau composite de carboxyde de silicium renforce de fibres de ceramique et dont la surface est enrichie de nitrure de bore |
| US5955194A (en) * | 1993-05-27 | 1999-09-21 | Alliedsignal, Inc. | Silicon carboxide composite reinforced with ceramic fibers having a surface enriched in boron nitride |
| EP0711735A1 (fr) * | 1994-11-09 | 1996-05-15 | DOW CORNING ASIA, Ltd. | Procédé pour la préparation de silicium-oxy-carbure |
| WO1996041774A1 (fr) * | 1995-06-12 | 1996-12-27 | Alliedsignal Inc. | Composite a base de carboxyde de silicium renforce par des fibres ceramiques a surface enrichie au nitrure de bore |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT9020456A0 (it) | 1990-05-29 |
| DE4016569A1 (de) | 1990-12-06 |
| GB2232979A (en) | 1991-01-02 |
| CA2010675A1 (fr) | 1990-12-01 |
| JPH0365527A (ja) | 1991-03-20 |
| GB9009108D0 (en) | 1990-06-20 |
| IT9020456A1 (it) | 1991-11-29 |
| IT1248657B (it) | 1995-01-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR2647777A1 (fr) | ||
| US5180694A (en) | Silicon-oxy-carbide glass method of preparation and articles | |
| FR2650269A1 (fr) | Structures en verre cellulaire derivant de resines silicones expansees et procedes pour leur preparation | |
| US5093289A (en) | Ceramic material permitting the passage of fluids and based on silicon powder reaction-bonded in the presence of carbon | |
| FR2790470A1 (fr) | Procede de production de composites de carbure de silicium renforces par des fibres | |
| FR2528823A1 (fr) | Procede de fabrication d'articles en carbone ou en graphite contenant du carbure de silicium lie par reaction | |
| FR2653763A1 (fr) | Materiau composite contenant un materiau fibreux. | |
| JP2000169249A (ja) | セラミック複合材料 | |
| EP3700876B1 (fr) | Matériau céramique composite particulaire, pièce le comprenant, et procédé de préparation de cette pièce. | |
| US5837364A (en) | Ceramic matrix composites using modified hydrogen silsesquioxane resin | |
| JP2004533388A (ja) | 耐磨耗性カーボンブレーキ材料 | |
| FR2475034A1 (fr) | B-sic lamelle, procede de preparation, ceramiques et refractaires le contenant | |
| EP0952969A1 (fr) | Preformes fibreuses gainees d'un revetement en nitrure de bore, composites les incorporant et leurs preparations | |
| JPH069278A (ja) | セラミックマトリックス複合材料部材の製造方法 | |
| WO2007141455A2 (fr) | Procede de preparation d'un materiau composite formable par impregnation d'un renfort fibreux, materiau ainsi obtenu et les pieces preparees a partir de ce materiau | |
| FR2654424A1 (fr) | Composition de verre de silicium-oxy-carbure translucide, procede pour sa preparation, articles et fibres de verre, et ceramiques composites contenant une telle composition, et procedes pour leurs preparations. | |
| JPS6327305B2 (fr) | ||
| EP0078197B1 (fr) | Matériaux composites céramisés à résistance mécanique et thermique élevée et leur préparation | |
| EP0672638B1 (fr) | Matériau isolant thermique à base de fibres d'alumine et sa fabrication | |
| FR2526785A1 (fr) | Nouveaux materiaux composites alumine-alumine a rupture fortement dissipative et leur preparation | |
| FR2654718A1 (fr) | Composition de verre de silicium-oxy-carbure preparee a partir d'une silice collouidale traitee avec un siloxanol et procede pour sa preparation. | |
| FR2692250A1 (fr) | Composite de carboxyde de silicium renforcé de fibres céramiques. | |
| FR2568898A1 (fr) | Procede pour former une fibre de graphite revetue de ceramique et cette fibre | |
| EP0612597B1 (fr) | Procédé et dispositif pour la fabrication d'un semi-produit en bande utilisable dans la fabrication de matériaux ou produits composites à matrice céramique renforcée par des fibres | |
| FR2589855A1 (fr) | Procede de fabrication d'une piece en materiau composite refractaire-refractaire |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ER | Errata listed in the french official journal (bopi) |
Free format text: 49/90 |
|
| ST | Notification of lapse |