FR2692251A1 - Ceramic fiber reinforced silicon carboxy composite with high flexural strength. - Google Patents

Ceramic fiber reinforced silicon carboxy composite with high flexural strength. Download PDF

Info

Publication number
FR2692251A1
FR2692251A1 FR9107170A FR9107170A FR2692251A1 FR 2692251 A1 FR2692251 A1 FR 2692251A1 FR 9107170 A FR9107170 A FR 9107170A FR 9107170 A FR9107170 A FR 9107170A FR 2692251 A1 FR2692251 A1 FR 2692251A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
composite
carbon
silicon
carbon atoms
glass
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.)
Granted
Application number
FR9107170A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR2692251B1 (en
Inventor
Leung Roger Yu-Kwan
Stranford Gerard Trent
Gonczy Stephen Thomas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honeywell International Inc
Original Assignee
AlliedSignal Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US07/464,470 external-priority patent/US5512359A/en
Application filed by AlliedSignal Inc filed Critical AlliedSignal Inc
Publication of FR2692251A1 publication Critical patent/FR2692251A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR2692251B1 publication Critical patent/FR2692251B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C14/00Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • C03C14/002Glass 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C2214/00Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/02Fibres; Filaments; Yarns; Felts; Woven material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C2214/00Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/02Fibres; Filaments; Yarns; Felts; Woven material
    • C03C2214/03Fibres; Filaments; Yarns; Felts; Woven material surface treated, e.g. coated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C2214/00Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/20Glass-ceramics matrix

Abstract

Un composite de verre renforcé de fibres amélioré incluant une fibre réfractaire revêtue de carbone dans une matrice en une céramique de verre noir ayant la formule empirique SiCx Oy dans laquelle x est dans l'intervalle d'environ 0,5 à environ 2,0, de préférence 0,9 à 1,6 et y est dans l'intervalle d'environ 0,5 à 3,0, de préférence 0,7 à 1,8. De préférence la céramique de verre noir est dérivée des monomères cyclosiloxanes contenant un groupe vinyle attaché au silicium et/ou un groupe hydrure-silicium. La défaillance progressive peut être obtenue après exposition des composites à des températures atteignant 1 300degré C.An improved fiber reinforced glass composite including a carbon coated refractory fiber in a black glass ceramic matrix having the empirical formula SiCx Oy wherein x is in the range of about 0.5 to about 2.0, preferably 0.9 to 1.6 and y is in the range of about 0.5 to 3.0, preferably 0.7 to 1.8. Preferably the black glass ceramic is derived from cyclosiloxane monomers containing a silicon-attached vinyl group and/or a silicon-hydride group. Progressive failure can be achieved after exposure of composites to temperatures up to 1300 degrees C.

Description

Art antérieurPrior art

L'invention concerne d'une manière générale les strati-  The invention relates generally to strati-

fiés composites dans lesquels un matériau de matrice est renforcé par des fibres Les stratifiés avec une matrice polymère sont largement utilisés pour diverses applications, mais ils ne sont pas généralement applicables à des situations dans lesquelles des températures supérieures à environ 300 O C sont rencontrées La présente invention concerne des composites à matrice de verre renforcés de fibres céramiques utilisables dans les applications  Composites in which a matrix material is fiber-reinforced Polymer matrix laminates are widely used for various applications, but they are not generally applicable to situations in which temperatures above about 300 OC are encountered. relates to glass matrix composites reinforced with ceramic fibers for use in applications

à des températures auxquelles les matériaux polymères convention-  at temperatures at which conventional polymer materials

nels seraient détruits.would be destroyed.

Des matrices ayant une performance améliorée ont été suggérées pour être utilisées avec des fibres ayant une résistance élevée aux températures élevées Des exemples de ces matériaux ou matrices comprennent le verre et les céramiques de verre (Prewo et  Matrices having improved performance have been suggested for use with fibers having high resistance to high temperatures. Examples of such materials or dies include glass and glass ceramics (Prewo and

collaborateurs, Ceramic Bulletin, volume 65, n 2, 1986).  contributors, Ceramic Bulletin, Volume 65, No. 2, 1986).

Dans la demande de brevet USSN 002 049 est décrite une composition céramique désignée par "verre noir" qui a la formule empirique Si C x Oy dans laquelle x est compris dans l'intervalle de xy 0,5 à environ 2,0 et y est compris dans l'intervalle d'environ 0,5 à environ 3, 0, de préférence x est dans l'intervalle de 0,9 à 1,6 et y est dans l'intervalle de 0,7-1,8 Un tel matériau céramique a une teneur en carbone supérieure à celle des matériaux de l'art antérieur et est très résistant aux températures élevées atteignant environ 1 400 C Ce matériau de verre noir est produit par réaction en présence d'un catalyseur d'hydrosilylation d'un cyclosiloxane  In U.S. Patent Application 002,049 there is disclosed a ceramic composition referred to as "black glass" which has the empirical formula Si C x Oy wherein x is in the range of xy 0.5 to about 2.0 and y is in the range of about 0.5 to about 3.0, preferably x is in the range of 0.9 to 1.6 and y is in the range of 0.7 to 1.8. ceramic material has a carbon content higher than that of the materials of the prior art and is very resistant to high temperatures up to about 1400 C This black glass material is produced by reaction in the presence of a hydrosilylation catalyst of a cyclosiloxane

ayant un groupe vinyle avec un cyclosiloxane ayant un groupe hydro-  having a vinyl group with a cyclosiloxane having a hydrofluoric group

gène pour former un polymère, qui est subséquemment pyrolysé en verre noir La présente invention concerne l'application de ce verre noir aux fibres de renforcement pour former des stratifiés  The present invention relates to the application of this black glass to the reinforcing fibers to form laminates.

très utiles dans des applications à température élevée.  very useful in high temperature applications.

Dans le brevet US 4 460 638 est décrit un composite de verre renforcé de fibres qui emploie des fibres à module élevé dans une matrice d'un polymère de silazane pyrolysé Un autre matériau  In US Patent 4,460,638 a fiber reinforced glass composite is disclosed which employs high modulus fibers in a matrix of a pyrolyzed silazane polymer.

pour matrice possible est le sol de résine d'un organosilsesqui-  for possible matrix is the resin sol of an organosilsesqui-

oxane, tel que décrit dans le brevet US 4 460 639 Toutefois, ces matériaux sont hydrolysés et étant donné qu'ils libèrent des alcools et qu'ils contiennent un excès d'eau, ils doivent être séchés soigneusement pour éviter les fissures dans le procédé de durcissement. Un autre brevet US 4 460 640, décrit des composites de verre renforcés de fibres apparentés utilisant des résines d'organopolysiloxane du brevet US 3 944 519 et du brevet US 4 234 713 qui emploient la réticulation par la réaction des groupes _ Si H avec des groupes CH 2 =CH Si= Ces deux derniers brevets ont en commun l'emploi des organosilsesquioxanes ayant des unités C 6 H 5 Si O 3/2 qui étaient considérés comme étant nécessaires par les déposants pour obtenir une résine susceptible d'écoulement capable de former un stratifié Un désavantage de ces unités C 6 H 5 Si O 3/2est leur tendance à produire du carbone libre lorsqu'elles sont pyrolysées La présente invention ne requiert pas ces unités C 6 H 5 Si O 3/2 et fournit encore une résine susceptible de  However, these materials are hydrolysed and since they release alcohols and they contain an excess of water, they must be dried carefully to avoid cracks in the process. hardening. Another US Patent 4,460,640 discloses fiber-reinforced glass composites utilizing organopolysiloxane resins of US Pat. No. 3,944,519 and US Pat. No. 4,234,713 which employ crosslinking by reacting SiH groups with These last two patents have in common the use of organosilsesquioxanes having C 6 H 5 Si O 3/2 units which were considered necessary by the applicants to obtain a flowable resin capable of The present invention does not require these C 6 H 5 Si O 3/2 units and still provides a resin likely to

s'écouler, et ne produit pas du carbone facilement oxydable.  flow, and does not produce easily oxidizable carbon.

Un autre désavantage des organopolysiloxanes utilisés dans le brevet 4 460 640 est leur sensibilité à l'eau comme indiqué  Another disadvantage of the organopolysiloxanes used in the 4,460,640 patent is their sensitivity to water as indicated

par la condition requise que le solvant utilisé doit être essen-  the requirement that the solvent used must be essen-

tiellement exempt d'eau Les résines contiennent des groupes silanols et lorsque ces groupes sont hydrolysés, elles forment un gel infusible et insoluble La présente invention ne requiert pas ces groupes silanols et est ainsi insensible à la présence de l'eau De plus, les organopolysiloxanes du brevet 4 460 640 n'ont pas une longue durée de vie de stockage alors que ceux de la présente invention demeurent stables pendant des périodes de temps prolongées Un autre désavantage encore des organopolysiloxanes décrits dans le brevet 4 460 640 est qu'ils requièrent une étape de  The resins contain silanol groups and when these groups are hydrolysed, they form an infusible and insoluble gel. The present invention does not require these silanol groups and is thus insensitive to the presence of water. In addition, the organopolysiloxanes No. 4,460,640 do not have a long storage life while those of the present invention remain stable for extended periods of time. Yet another disadvantage of the organopolysiloxanes disclosed in the 4,460,640 patent is that they require step of

durcissement partiel avant le pressage et le durcissement final.  partial hardening before pressing and final hardening.

Cette opération est difficile à conduire et peut empêcher une stra-  This operation is difficult to conduct and may prevent a

tification satisfaisante lorsque le polymère est excessivement durci La présente invention peut être conduite après l'induction  Satisfactory tification when the polymer is excessively hardened The present invention can be conducted after induction

des fibres et ne requiert aucune étape de pré-durcissement.  fibers and does not require any pre-hardening step.

Dans la demande de brevet USSN 07/426 820 sont décrits des composites de fibres réfractaires avec une matrice de verre noir Ces tendent à chage des n O 4 460 f Lité avec whiskers, une matr remédier céramiques continue s composites ont de bonnes propriétés physiques mais  In patent application USSN 07 / 426,820, refractory fiber composites with a black glass matrix are described. These tend to display a number of whiskers, a composite ceramic matrix, which have good physical properties but

3 exhiber une rupture de fragilité avec un peu de décro-  3 exhibit a break in fragility with a bit of decency.

s fibres Les composites rapportés dans Le brevet US  s composites The composites reported in US Patent

539 et 4 460 640 exhibent également une rupture de fragi-  539 and 4,460,640 also exhibit a fragility break

une résistance à La traction inférieure à 308 m Pa.  tensile strength less than 308 m Pa.

Les composites à matrice céramique qui combinent Les Les particules, Les mèches ou Les fibres continues avec -ice céramique offrent La possibilité potentie L Le de à La rupture de fragilité catastrophique inhérente aux monolithiques Parmi ces types de renforcement, La fibre est Le moyen Le p Lus efficace connu pour renforcer Les céramiques Lorsque La rupture de fragilité est remplacée par La rupture fibreuse progressive, Les composites céramiques peuvent être uti Lisés de façon fiab Le comme matériau de construction pour  Ceramic matrix composites that combine the particles, wicks, or continuous fibers with ceramic ceramics offer the potential for the potential of the catastrophic fracture fracture inherent in monolithics. Among these types of reinforcement, fiber is the medium. Efficient lamination known to strengthen ceramics When brittle fracture is replaced by progressive fibrous breakage, ceramic composites can be used in a reliable way as a building material for

Les applications à haute performance structurale et autres.  High performance structural applications and others.

Le type de rupture est déterminé dans un grande mesure par La nature de L'interface entre La fibre de renforcement et La matrice environnante Dans Les composites céramiques, on obtient une grande ténacité Lorsque L'énergie est absorbée sous La forme de décrochage des fibres de La matrice sous La forme de craquelures du composite Ainsi, une faib Le tension ou friction interfacia Le est nécessaire pour assurer La rupture des fibres Lorsqu'une Liaison interfacia Le forte existe, La craquelure coupera La fibre sans décrocher La fibre, donnant Lieu à un comportement de rupture pas très différent des céramiques monolithiques non renforcées La présente invention concerne L'uti Lisation d'une interface de carbone dans une matrice de verre noir de carboxyde de si Licium, produisant un composite ayant une grande déformation à La rupture  The type of fracture is determined to a large extent by the nature of the interface between the reinforcing fiber and the surrounding matrix in the ceramic composites, a high tenacity is obtained when the energy is absorbed in the form of stall fiber fibers. The matrix under the cracks form of the composite thus, a stress or friction interfacia is needed to ensure fiber breakage when a strong interfacial bond exists, cracking will cut the fiber without picking up the fiber, giving rise to a This invention relates to the use of a carbon interface in a black silicon carbide matrix, producing a composite having a large deformation at break.

et exhibant une rupture fibreuse.and exhibiting a fibrous break.

Sommaire de L'inventionSummary of the invention

Un composite de verre renforcé de fibres perfectionné  An advanced fiber reinforced glass composite

se Lon La présente invention comprend (a) au moins une fibre réfrac-  The present invention comprises (a) at least one refractive fiber

taire enduite de carbone choisie dans Le groupe comprenant Le bore, Le carbure de si Licium, Le graphite, La si Lice, Le quartz, Le verre-S, Le verre-E, L'a Lumine, L'a Luminosi Licate, Le nitrure de bore, le nitrure de silicium, le carbure de bore, le borure de titane, le carbure de titane, l'oxyde de zirconium et l'alumine trempée à la zircone et (b) une composition de céramique de verre noir contenant du carbone ayant la formule empirique Si C X Oy dans xy laquelle x est dans l'intervalle d'environ 0,5 à environ 2,0, de préférence de 0,9 à 1,6, et y est dans l'intervalle d'environ 0,5 à  A carbon-coated alloy selected from the group consisting of boron, silicon carbide, graphite, silica, quartz, glass-S, glass-E, llamine, luminosilicate, magnesium, and the like. boron nitride, silicon nitride, boron carbide, titanium boride, titanium carbide, zirconium oxide and zirconia-hardened alumina and (b) a black glass ceramic composition containing wherein the carbon atom has the empirical formula If x in which x is in the range of about 0.5 to about 2.0, preferably 0.9 to 1.6, and y is in the range of about 0.5 to

environ 3,0, de préférence de 0,7 à 1,8.  about 3.0, preferably 0.7 to 1.8.

Dans un mode de réalisation préféré, la composition de céramique de verre noir (b) de l'invention est le produit de réaction pyrolysé d'un polymère préparé à partir de ( 1) un monomère cyclosiloxane ayant la formule R' (Si-O)  In a preferred embodiment, the black glass ceramic composition (b) of the invention is the pyrolyzed reaction product of a polymer prepared from (1) a cyclosiloxane monomer having the formula R '(Si-O) )

RR

dans laquelle N est un nombre entier de 3 à environ 30, R est un atome d'hydrogène, et R' est un alcène de 2 à environ 20 atomes de carbone dans lequel un atome de carbone vinylique est directement  wherein N is an integer from 3 to about 30, R is a hydrogen atom, and R 'is an alkene of 2 to about 20 carbon atoms in which a vinyl carbon atom is directly

lié au silicium ou bien ( 2) deux ou plus de deux monomères cyclo-  bonded to silicon or (2) two or more cyclic monomers

siloxanes différents ayant la formule de ( 1) dans laquelle pour au moins un monomère, R est un atome d'hydrogène et R' est un groupe  different siloxanes having the formula of (1) wherein for at least one monomer R is a hydrogen atom and R 'is a group

alkyle de 1 à environ 20 atomes de carbone et pour les autres mono-  alkyl of 1 to about 20 carbon atoms and for other mono-

mères R est un alcène d'environ 2 à environ 20 atomes de carbone dans lequel un carbone vinylique est directement lié au silicium et R' est un groupe alkyle de 1-à 20 atomes de carbone, ladite réaction de polymérisation ayant lieu en présence d'une quantité efficace d'un catalyseur d'hydrosilylation Le produit polymère est pyrolysé dans une atmosphère non oxydante à une température comprise dans l'intervalle d'environ 800 C à environ 1 400 C pour  R is an alkene of from about 2 to about 20 carbon atoms in which a vinyl carbon is directly bonded to silicon and R 'is an alkyl group of 1 to 20 carbon atoms, said polymerization reaction taking place in the presence of An effective amount of a hydrosilylation catalyst The polymer product is pyrolyzed in a non-oxidizing atmosphere at a temperature in the range of from about 800 ° C to about 1400 ° C.

produire la céramique de verre noir.  produce black glass ceramics.

Selon un autre mode de réalisation, l'invention comprend une méthode de préparation d'un composite de verre renforcé de fibres selon laquelle le produit de réaction cyclosiloxane décrit ci-dessus est combiné avec des fibres réfractaires enduites de carbone qui peuvent être sous la forme d'un tissu tissé ou de fibres alignées unidirectionnellement Des couches de fibres enduites peuvent être superposées pour former un stratifié cru et  According to another embodiment, the invention comprises a method for preparing a fiber-reinforced glass composite according to which the cyclosiloxane reaction product described above is combined with carbon-coated refractory fibers which may be in the form of woven fabric or unidirectionally aligned fibers Coated fiber layers may be superimposed to form a raw laminate and

ensuite pyrolysées dans une atmosphère non oxydante à une tempéra-  then pyrolyzed in a non-oxidizing atmosphere at a temperature

ture comprise entre environ 800 O C et environ 1 400 C, de préférence environ 850 C, pour former le composite de verre noir Le stratifié peut être réimprégné avec la solution de polymère et repyrolysé en vue d'accroître la densité Alternativement, une technique de transfert de la résine peut être utilisée selon laquelle des fibres, éventuellement ayant un revêtement de carbone, sont placées dans un moule et le précurseur de matrice de verre noir est ajouté pour remplir le moule avant le durcissement pour former un produit  The laminate can be re-impregnated with the polymer solution and repyrolyzed to increase the density. resin can be used in which fibers, optionally having a carbon coating, are placed in a mold and the black glass matrix precursor is added to fill the mold before curing to form a product

moulé cru.molded raw.

Les fibres réfractaires sont enduites par une couche de carbone d'environ 0,01 pm à 5 pm d'épaisseur avant la fabrication et la pyrolyse des cyclosiloxanes pour former une matrice de verre noir Les méthodes préférées de formage de ces revêtements de  The refractory fibers are coated with a carbon layer of about 0.01 μm to 5 μm thick prior to the manufacture and pyrolysis of the cyclosiloxanes to form a black glass matrix. The preferred methods of forming such coatings are

carbone comprennent le dépôt chimique en phase vapeur, le revête-  include chemical vapor deposition, coating

ment en solution, et la pyrolyse des polymères organiques tels que  in solution, and the pyrolysis of organic polymers such as

le brai de carbone et les matières phénoliques.  carbon pitch and phenolic materials.

Ces composites de verre noir renforcés de fibres de carbure de silicium uniaxiales montrent une résistance à la flexion supérieure à environ 750 m Pa à la température ambiante et une rupture fibreuse progressive à des températures atteignant environ 1 300 C comme déterminé par le degré auquel le revêtement de carbone a été protégé Un accroissement de cinq fois de la résistance à la flexion et un-accroissement de six fois de la déformation à une tension maximale ont été obtenus comparativement aux composites de verre noir sans un revêtement de carbone interfacial.  These black glass composites reinforced with uniaxial silicon carbide fibers exhibit a flexural strength greater than about 750 m Pa at room temperature and a progressive fibrous break at temperatures up to about 1300 C as determined by the degree to which the coating A fivefold increase in bending strength and a six-fold increase in strain at maximum tension was achieved compared to black glass composites without an interfacial carbon coating.

Description brève des dessinsBrief description of the drawings

La figure 1 est un graphique comparant les résistances à la flexion des composites de fibres de Nicalon enduites et non enduites dans des matrices de verre noir La figure 2 est un graphique comparant la résistance à la flexion des composites incluant des fibres de Nicalon enduites dans des matrices de verre noir, sur lesquels cinq réimprégnations par des solutions de verre noir ont été conduites La figure 3 est un graphique comparant la résistance à la flexion des composites incluant des fibres de Nicalon enduites dans des matrices de verre noir sur lesquels treize réimprégnations par des solutions de verre noir  FIG. 1 is a graph comparing the flexural strengths of coated and uncoated Nicalon fiber composites in black glass matrices FIG. 2 is a graph comparing the flexural strength of composites including coated Nicalon fibers in black glass matrices, on which five re-impregnations by black glass solutions were conducted FIG. 3 is a graph comparing the flexural strength of composites including Nicalon fibers coated in black glass matrices on which thirteen re-impregnations by black glass solutions

ont été conduites.were conducted.

Description des modes de réalisation préférés  Description of the preferred embodiments

Céramique de verre noir La céramique de verre noir utilisée comme matrice a la formule empirique Si C x Oy dans laquelle x est dans l'intervalle x y d'environ 0,5 à environ 2,0, de préférence 0,9-1,6, et y est dans l'intervalle d'environ 0,5 à environ 3, 0, de préférence 0,7-1,8, de sorte que l'intervalle de teneur en carbone est d'environ 10 % à environ 40 % en poids La céramique de verre noir est le produit de la pyrolyse dans une atmosphère non oxydante à des températures comprises entre environ 800 O C et environ 1 400 C d'un polymère  Black glass ceramic The black glass ceramic used as a matrix has the empirical formula Si C x Oy where x is in the range xy from about 0.5 to about 2.0, preferably 0.9-1.6 and y is in the range of about 0.5 to about 3.0, preferably 0.7-1.8, so that the range of carbon content is from about 10% to about 40% by weight The black glass ceramic is the product of pyrolysis in a non-oxidizing atmosphere at temperatures between about 800 OC and about 1400 C of a polymer

préparé à partir de certains monomères siloxanes.  prepared from certain siloxane monomers.

Le précurseur polymère de la céramique de verre noir peut être préparé en soumettant un méLange contenant des cyclosiloxanes de 3 à 30 atomes de silicium à une température comprise dans l'intervalle d'environ 10 C à environ 300 C en présence de 1-200 ppm en poids d'un catalyseur d'hydrosilysation à base de platine pendant un temps compris dans l'intervalle d'environ 1 min  The polymeric precursor of the black glass ceramic may be prepared by subjecting a mixture containing cyclosiloxanes of 3 to 30 silicon atoms at a temperature in the range of about 10 C to about 300 C in the presence of 1-200 ppm by weight of a platinum-based hydrosilysis catalyst for a time in the range of about 1 min

à environ 600 min Lorsque le polymère est placé dans une atmos-  at about 600 min. When the polymer is placed in an atmosphere

phère non oxydante, telle que l'azote, et pyrolysé à une tempéra-  non-oxidising atmosphere, such as nitrogen, and pyrolyzed at a

ture dans l'intervalle d'environ 800 C à environ 1 400 C pendant un temps dans l'intervalle d'environ 1 h à environ 300 h, on obtient du verre noir La formation du polymère prend avantage sur le fait  in the range of about 800 ° C to about 1400 ° C for a time in the range of about 1 hour to about 300 hours, black glass is obtained. The formation of the polymer takes advantage of the fact that

qu'un groupe silicium-hydrure réagira avec un groupe silicium-  that a silicon-hydride group will react with a silicon-silicon group

vinyle pour former une chaîne à liaisons silicium-carbone-  vinyl to form a silicon-carbon bonded chain

carbone-silicium, formant ainsi un polymère à réseau Pour cette raison, chaque cyclosiloxane monomère doit contenir une liaison silicium-hydrure ou une liaison silicium-vinyle ou les deux Une liaision silicium- hydrure se réfère à un atome de silicium lié directement à un atome d'hydrogène et une liaison silicium-vinyle se réfère à un atome de silicium lié directement à un carbone d'alcène, c'est-à-dire, qu'il est relié à un autre atome de  Thus, each cyclosiloxane monomer must contain a silicon-hydride bond or a silicon-vinyl bond or both. A silicon-hydride bond refers to a silicon atom bonded directly to an atom. of hydrogen and a silicon-vinyl bond refers to a silicon atom directly attached to an alkene carbon, that is, it is connected to another atom of

carbone par une double liaison.carbon by a double bond.

Le précurseur polymère pour la céramique de verre noir peut être défini d'une manière générale comme étant le produit de réaction de ( 1) un monomère cyclosiloxane ayant la formule: R' RI (Si-O) n  The polymeric precursor for the black glass ceramic may be defined generally as the reaction product of (1) a cyclosiloxane monomer having the formula: R 'RI (Si-O) n

RR

dans laquelle N est un nombre entier de 3 à 30, R est un atome d'hydrogène, et R' est un alcène de 2 à 20 atomes de carbone dans lequel un atome de carbone vinylique est directement lié au  wherein N is an integer of 3 to 30, R is a hydrogen atom, and R 'is an alkene of 2 to 20 carbon atoms in which a vinyl carbon atom is directly bonded to

silicium ou bien ( 2) de deux ou plus de deux monomères cyclosi-  or two (2) of two or more cyclosi-

loxanes différents ayant la formule de ( 1) dans laquelle pour au moins un monomère, R est un atome d'hydrogène et R' est un groupe  different loxanes having the formula of (1) wherein for at least one monomer R is a hydrogen atom and R 'is a group

alkyle ayant de 1 à 20 atomes de carbone et pour les autres mono-  alkyl having from 1 to 20 carbon atoms and for the other mono-

mères, R est un alcène d'environ 2 à 20 atomes de carbone dans lequel un atome de carbone vinylique est directement lié au silicium et R' est un groupe alkyle de 1 à 20 atomes de carbone, ladite réaction ayant lieu en présence d'une quantité efficace d'un  R is an alkene of about 2 to 20 carbon atoms in which a vinyl carbon atom is directly bonded to silicon and R 'is an alkyl group of 1 to 20 carbon atoms, said reaction taking place in the presence of an effective amount of a

catalyseur d'hydrosilylation.hydrosilylation catalyst.

La céramique de verre noir peut être préparée à partir d'un précurseur polymère de cyclosiloxane dans lequel à la fois la liaison silicium-hydrure et La liaison silicium-vinyle requises  The black glass ceramic may be prepared from a cyclosiloxane polymer precursor in which both the silicon-hydride bond and the silicon-vinyl bond required

sont présentes dans une mo Lécule, par exemple, le 1,3,5,7-tétra-  are present in a molecule, for example, 1,3,5,7-tetra-

vinyl-1,3,5,7-tétrahydrocyclotétrasiloxane Alternativement, deux  vinyl-1,3,5,7-tetrahydrocyclotetrasiloxane Alternatively, two

ou plus de deux monomères cyclosiloxanes peuvent être polymérisés.  or more than two cyclosiloxane monomers can be polymerized.

Ces monomères doivent contenir une liaison silicium-hydrure ou une liaison silicium-vinyle et le rapport des deux types de liaisons  These monomers must contain a silicon-hydride bond or a silicon-vinyl bond and the ratio of the two types of bond

doit être d'environ 1:1, plus largement d'environ 1:9 à 9:1.  should be about 1: 1, more broadly about 1: 9 to 9: 1.

Des exemples de ces cyclosiloxanes incluent, sans y être limités, les suivants: 1,3,5,7-tétraméthyltétrahydrocyclotétrasiloxane, 1,3,5,7tétravinyltétrahydrocyclotétrasiloxane, 1,3,5,7tétravinyltétraéthylcyclotétrasi oxane, 1,3,5,7tétravinyltétraméthylcyclotétrasiloxane, 1,3,5-triméthy Itrivinylcyclotrisiloxane, 1,3,5-trivinyltrihydrocyclotrisiloxane, 1, 3,5-triméthy Ltrihydrocyclotrisi loxane, 1,3,5,7,9pentavinylpentahydrocyclopentasiloxane, 1,3,5,7,9pentavinylpentaméthylcyclopentasiloxane, 1,1,3,3,5,5,7,7octavinylcyclotétrasiloxane, 1,1,3,3,5,5,7,7-octahydrocyclotétrasiloxane, 1,3,5,7,9,11-hexavinylhexaméthylcyclohexasiloxane, 1,3,5,7,9,11hexaméthylhexahydrocyclohexasiloxane, 1,3,5,7,9,11,13,15,17,19décavinyldécahydrocyclodécasi Loxane,  Examples of such cyclosiloxanes include, but are not limited to: 1,3,5,7-tetramethyltetrahydrocyclotetrasiloxane, 1,3,5,7tetravinyltetrahydrocyclotetrasiloxane, 1,3,5,7tetravinyltetraethylcyclotetrasiloxane, 1,3,5,7tetravinyltetramethylcyclotetrasiloxane, 1,3,5-trimethyltrivinylcyclotrisiloxane, 1,3,5-trivinyltrihydrocyclotrisiloxane, 1,3,5-trimethyl-trihydrocyclotrisiloxane, 1,3,5,7,9pentavinylpentahydrocyclopentasiloxane, 1,3,5,7,9pentavinylpentamethylcyclopentasiloxane, 1,1 , 3,3,5,5,7,7octavinylcyclotetrasiloxane, 1,1,3,3,5,5,7,7-octahydrocyclotetrasiloxane, 1,3,5,7,9,11-hexavinylhexamethylcyclohexasiloxane, 1,3,5 7,9,11-hexamethylhexahydrocyclohexasiloxane, 1,3,5,7,9,11,13,15,17,19decavinyldecahydrocyclodecasioxane,

1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29-pentadécavinylpentadéca-  1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29-pentadécavinylpentadéca-

hydrocyclopentadécasiloxane, 1,3,5,7tétrapropényltétrahydrocyclotétrasiloxane, 1,3,5,7tétrapentényltétrapentylcyclotétrasiloxane et 1,3,5,7,9pentadécénylpentapropylcyclopentasiloxane. Il est entendu, pour l'homme du métier, que bien que les monomères siloxanes puissent être des espèces pures, il est fréquemment désirable d'utiliser des méLanges de ces monomères, dans lesquels une seule espèce est prédominante Des mélanges dans  hydrocyclopentadecasiloxane, 1,3,5,7 tetrapropenyltetrahydrocyclotetrasiloxane, 1,3,5,7tetrapentenyltetrapentylcyclotetrasiloxane and 1,3,5,7,9pentadecenylpentapropylcyclopentasiloxane. It is understood by those skilled in the art that although the siloxane monomers may be pure species, it is frequently desirable to use mixtures of these monomers, in which only one species is predominant.

lesquels les tétramères prédominent ont été trouvés particulière-  tetramers predominate have been found particularly

ment utiles.useful.

Bien que la réaction soit la meilleure lorsque le platine est le catalyseur d'hydrosilylation, d'autres catalyseurs tels que le cobalt et le manganèse carbonyle se comportent de manière adéquate Le catalyseur peut être dispersé sous la forme d'un solide ou peut être utilisé sous la forme d'une solution lorsqu'il est ajouté au monomère cyclosiloxane Avec le platine, environ 1 à 200 ppm en poids, de préférence 1 à 30 ppm en poids  Although the reaction is best when platinum is the hydrosilylation catalyst, other catalysts such as cobalt and manganese carbonyl behave adequately. The catalyst can be dispersed as a solid or can be used. in the form of a solution when added to the cyclosiloxane monomer With platinum, about 1 to 200 ppm by weight, preferably 1 to 30 ppm by weight

seront employés comme catalyseur.will be used as a catalyst.

Le polymère précurseur de verre noir peut être préparé par polymérisation en masse ou en solution Dans la polymérisation en masse, le liquide monomère pur, c'est-à-dire, sans la présence de solvant réagit pour former des oligomères ou des polymères à haut poids moléculaire Dans la polymérisation en masse, un gel  The black glass precursor polymer can be prepared by bulk or solution polymerization. In bulk polymerization, the pure monomeric liquid, i.e., without the presence of solvent, reacts to form oligomers or polymers at a high level. molecular weight In bulk polymerization, a gel

solide peut être formé sans piégeage du solvant Il est particu-  solid can be formed without trapping the solvent.

lièrement utile pour l'imprégnation des composites poreux pour accroître la densité La polymérisation en solution se réfère à la  particularly useful for impregnating porous composites to increase density Solution polymerization refers to the

polymérisation du polymère en présence d'un solvant non réactif.  polymerization of the polymer in the presence of a non-reactive solvent.

La résine utilisée dans l'imprégnation des fibres pour former des préimprégnés de la présente invention est préparée de préférence par polymérisation en solution L'avantage de la polymérisation en solution est la facilité de contrôle des caractéristiques de la résine Il est possible mais très difficile de produire une résine  The resin used in the impregnation of the fibers to form prepregs of the present invention is preferably prepared by solution polymerization The advantage of the solution polymerization is the ease of control of the characteristics of the resin It is possible but very difficult to produce a resin

au stade B appropriée pour les préimprégnés avec des caractéris-  stage B suitable for prepregs with characteristics

tiques consistantes par polymérisation en masse Dans la présente  consistent ticks by bulk polymerization In the present

invention, la résine soluble avec la viscosité désirable, l'adhé-  soluble resin with the desired viscosity,

sivité et l'aptitude à l'écoulement désirables appropriées pour la préimprégnation et la stratification, peut être obtenue de façon  suitable flowability and flowability for prepreg and layering can be achieved

consistante en utilisant le procédé de polymérisation en solution.  consistent using the solution polymerization process.

La production d'une résine consistante et facile à manipuler est  The production of a consistent and easy to handle resin is

très critique dans la fabrication du composite.  very critical in the manufacture of the composite.

Fibres Les fibres de renforcement utiles dans les composites de l'invention sont des fibres réfractaires qui sont intéressantes pour les applications dans lesquelles des propriétés physiques supérieures sont requises Elles incluent les matériaux tels que le bore, le carbure de silicium, le graphite, la silice, le quartz, le verre-S, le verre-E, l'alumine, les aluminosilicates, le nitrure de bore, le nitrure de silicium, le carbure de bore, le borure de titane, le carbure de titane, l'oxyde de zirconium et l'alumine  Fibers The reinforcing fibers useful in the composites of the invention are refractory fibers which are of interest for applications in which higher physical properties are required. They include materials such as boron, silicon carbide, graphite, silica , quartz, S-glass, E-glass, alumina, aluminosilicates, boron nitride, silicon nitride, boron carbide, titanium boride, titanium carbide, zirconium and alumina

trempée au zirconium.quenched with zirconium.

Les fibres peuvent avoir diverses tailles et formes.  The fibers can have various sizes and shapes.

Elles peuvent être des monofilaments de 1 pm à 200 pm de diamètre ou des étoupes de 200 à 2 000 filaments Lorsqu'elles sont utilisées dans les composites de la présente invention, elles  They may be monofilaments of 1 μm to 200 μm in diameter or tows of 200 to 2000 filaments. When used in the composites of the present invention, they

peuvent être tissées en tissu, pressées en nappe ou alignées uni-  can be woven into fabric, pressed into a sheet or aligned

directionnellement avec les fibres orientées de façon désirée pour  directionally with the fibers oriented in a desired way to

obtenir les propriétés physiques requises.  obtain the required physical properties.

Un facteur important dans La performance des composites de verre noir est La Liaison entre Les fibres et La matrice de verre noir Par conséquent, Lorsqu'une résistance à La traction améliorée est désirée, Les fibres sont fournies avec un revêtement de carbone qui réduit La Liaison entre Les fibres et La matrice de verre noir Les co L Les en surface trouvées sur Les fibres à La réception ou après La production peuvent être en Levées par Lavage au so Lvant ou par traitement thermique et Le revêtement de carbone est app Liqué Diverses méthodes peuvent être utilisées, inc Luant Le dépôt chimique en phase vapeur, Le revêtement en so Lution, et La pyro Lyse des polymères organiques te Ls que Le brai de charbon et Les produits phéno Liques Une technique préférée est Le dépôt chimique en phase vapeur utilisant La décomposition du méthane et d'autres hydrocarbures Une autre méthode est La pyro Lyse d'un  An important factor in the performance of the black glass composites is the bond between the fibers and the black glass matrix Therefore, when an improved tensile strength is desired, the fibers are provided with a carbon coating which reduces the bond Between the fibers and the black glass matrix, the surface coats found on the fibers at the receiving or after production can be lifted by soaking or heat treatment and the carbon coating is applied. The chemical vapor deposition, lamination, and pyro lysis of organic polymers as well as coal tar and phenolic products are the most preferred techniques. Chemical Vapor Deposition Using Decomposition methane and other hydrocarbons Another method is the pyro lyse of a

revêtement de po Lymère organique te L que Les polymères phéno L-  organic polymer coating such as polymers phenol L-

forma Ldéhyde réticulés par des agents te Ls que Le monohydrate ou Le se L de sodium de L'acide parato Luènesu Lfonique Une autre méthode encore uti Lise un brai de charbon so Lub Le dans Le to Luène  Formaldehyde crosslinked by agents such as the monohydrate or sodium salt of the parate Luènesu Lfonique acid Another method still used a pitch of coal so Lub Le in Le to Luene

et inso Lub Le dans Le to Luène pour revêtir Les fibres Après pyro-  and inso Lub Le in Luene to coat the fibers after pyro-

Lyse, un revêtement de carbone uniforme est présent Des app Lica-  Lyse, a uniform carbon coating is present

tions mu Ltip Les peuvent être utilisées pour accroître L'épaisseur  These can be used to increase the thickness

du revêtement.coating.

Traitement Comme discuté précédemment, Le précurseur de verre noir est un po Lymère IL peut être mis sous La forme de fibres et combiné avec des fibres de renforcement ou bien Le précurseur du verre noir peut être uti Lisé en so Lution pour Le revêtement ou pour L'imprégnation des fibres de renforcement Diverses méthodes sont suggérées à L'homme du métier pour combiner Le précurseur du verre noir avec des fibres de renforcement revêtus de carbone Par exemp Le, i L est possib Le de combiner Les fibres du po Lymère avec des fibres du matériau de renforcement et ensuite d'enduire Le  Treatment As discussed previously, the black glass precursor is a polymeric fiber which can be in the form of fibers and combined with reinforcing fibers, or the precursor of the black glass can be used in solution for coating or for coating. Various methods are suggested for those skilled in the art to combine the precursor of black glass with carbon-coated reinforcing fibers. For example, it is possible to combine the fibers of the polymer with fibers. reinforcement material and then coat

tissu ou La nappe résultant A Lternativement, Les fibres de renfor-  fabric or the resulting web, alternatively, the reinforcing fibers

cement peuvent être enduites à L'aide d'une so Lution du po Lymère et ensuite mises sous La forme désirée Le revêtement peut être fait il par trempage, pulvérisation, à La brosse ou ana Logue Se Lon un autre mode de réalisation encore, La technique de transfert de La  The coating can be made by dipping, spraying, brushing or ana logue in a further embodiment. La transfer technique

résine peut être emp Loyée se Lon Laque L Le Les fibres de renforce-  Resin can be added to the Lacquer L The reinforcing fibers

ment sont p Lacées dans un mou Le et ensuite Le précurseur du verre noir est ajouté pour remp Lir Le mou Le avant Le durcissement pour  are then laced into a slack and then the precursor of the black glass is added to replace the slack

former un produit mou Lé cru.form a soft product Le cru.

Dans une méthode, une fibre continue est enduite par une so Lution de po Lymère précurseur du verre noir et ensuite enrou Lée sur un tambour rotatif recouvert d'un fi Lm antiadhérent qui est  In one method, a continuous fiber is coated with a solution of the precursor polymer of the black glass and then rolled onto a rotating drum covered with an anti-adhesive film which is

facilement séparé des fibres enduites Après agglomération suffi-  easily separated from the coated fibers After sufficient agglomeration

sante de fibres autour du tambour, Le procédé est stoppé et La nappe de fibres unidirectionne L Les est en Levée du tambour et séchée La nappe résultante (c'est-à-dire Le "préimprégné") peut  The process is stopped and the unidirectional fiber web is lifted from the drum and dried. The resulting web (i.e. the "prepreg") can be removed from the drum.

être découpée et stratifiée dans Les formes désirées.  be cut and laminated into the desired shapes.

Se Lon une seconde méthode, un tissu tissé ou pressé de  In a second method, a fabric woven or pressed from

fibres de renforcement est enduit d'une so Lution de po Lymère pré-  reinforcing fibers is coated with a solution of

curseur de verre noir et ensuite séché, après quoi, i L peut être mis sous Les formes désirées par des procédés qui sont familiers à L'homme du métier dans L'art de La fabrication des structures avec des feui L Lesde préimprégné Par exemp Le, des couches de feui L Les de préimprégné peuvent être déposées ensemb Le et pressées dans La forme requise L'orientation des fibres peut être choisie pour renforcer La partie composite dans Les directions principales  After this, the black glass slider is dried, after which the desired shapes can be formed by methods which are familiar to those skilled in the art. Prepreg layers can be deposited together and pressed into the required shape. The orientation of the fibers can be chosen to reinforce the composite part in the main directions.

portant La charge.carrying the charge.

Une troisième méthode de fabrication du composite po Ly-  A third method of manufacturing the composite po Ly-

mère est Le mou Lage par transfert de résine Dans Le mou Lage par transfert de résine, un mou Le ayant La forme requise est remp Li du matériau du renforcement désiré Le renforcement peut être une  The soft resin transfer sludge is in the soft resin transfer sludge, a soft material having the required shape is the material of the desired reinforcement reinforcement can be a

préforme ayant un tissage tridimensionnel de fibres, une superposi-  preform having three-dimensional weaving of fibers, a superimposition

tion de couches de tissus, une nappe non tissée de mèches hâchées ou d'étoupes en faisceau ou des ensembles de whiskers, et d'autres formes familières à L'homme du métier Le matériau de renforcement doit être revêtu de carbone pour assurer une Liaison faib Le entre La matrice et Le matériau de renforcement dans Le composite fina L Lorsqu'une résistance à La traction améliorée est souhaitée Le revêtement de carbone peut être omis lorsque l'utilisation finale  tissue layers, a non-woven web of minced wicks or bundle tows or sets of whiskers, and other forms familiar to those skilled in the art. The reinforcing material must be coated with carbon to provide a bond. The strength of the matrix and the reinforcing material in the composite fina L When improved tensile strength is desired The carbon coating can be omitted when the end use

ne requiert pas une résistance à la traction éLevée.  does not require a high tensile strength.

Le moule rempli est injecté, de préférence sous vide, par  The filled mold is injected, preferably under vacuum, through

la solution de monomère pur avec une quantité appropriée de cata-  the pure monomer solution with an appropriate amount of catalyst

lyseur Les quantités relatives de vinyl-monomère et d'hydro-  The relative amounts of vinyl-monomer and hydro-

monomère doivent être ajustées pour obtenir le niveau de carbone  monomer need to be adjusted to get the carbon level

désiré dans la matrice pyrolysée La faible viscosité (< 50 centi-  desired in the pyrolyzed matrix. The low viscosity (<50 centi-

-3 poise, < 50 x 103 Pa s) de la solution de monomère pur convient exceptionnellement à l'imprégnation par la résine des composants de  -3 poise, <50 x 103 Pa s) of the pure monomer solution is exceptionally suitable for the impregnation by the resin of the components of

forme complexe et à parois épaisses.  complex and thick-walled form.

Le moule rempli est ensuite chauffé à environ 30 C-150 C pendant environ 1/2-30 h comme requis pour durcir les solutions de monomère à l'état totalement polymérisé Le cycle de durcissement  The filled mold is then heated to about 30-150 ° C for about 1 / 2-30 hours as required to cure the monomer solutions in the fully polymerized state. The curing cycle

spécifique est adapté à la géométrie et à l'état désiré du durcis-  specificity is adapted to the geometry and the desired state of

sement Par exemple, les sections à parois plus épaisses requièrent des durcissement plus lents pour empêcher un durcissement inégal et  For example, thicker walled sections require slower curing to prevent uneven curing and

l'accumulation de la chaleur isothermique Le cycle de durcisse-  the accumulation of isothermal heat The hardening cycle

ment est adapté par contrôle de la quantité de catalyseur ajouté et le cycle de temps-température La pression externe peut être  is adjusted by controlling the amount of catalyst added and the time-temperature cycle External pressure can be

utilisée durant le cycle de chauffage si on le désire.  used during the heating cycle if desired.

Lorsque le composant est totalement durci, il est séparé du moule Dans cet état il est équivalent au composite préparé par stratification et traitement à l'autoclave des couches de préimprégné Un traitement supplémentaire consiste en une pyrolyse équivalente et en des cycles d'imprégnation à décrire pour les  When the component is fully cured, it is separated from the mold In this state it is equivalent to the composite prepared by stratification and autoclave treatment of the prepreg layers Additional treatment consists of equivalent pyrolysis and impregnation cycles to be described for the

composants stratifiés.laminated components.

Les solvants des polymères précurseurs du verre noir incluent les hydrocarbures aromatiques tels que toluène, benzène et  Black glass precursor polymer solvents include aromatic hydrocarbons such as toluene, benzene and

xy Lène, et les éthers tels que tétrahydrofuranne, etc La concen-  xy Lene, and ethers such as tetrahydrofuran, etc. The concentration

tration de la solution de préimprégnation peut varier d'environ % à environ 70 % de résine en poids Le polymère précurseur utilisé dans l'imprégnation des fibres est habituellement préparé  The prepreg solution may vary from about% to about 70% resin by weight. The precursor polymer used in the impregnation of the fibers is usually prepared.

par polymérisation en solution des monomères respectifs.  by solution polymerization of the respective monomers.

Etant donné que les polymères précurseurs ne contiennent pas de groupes fonctionnels hydrolysables, tels que silanol, chlorosilane ou alcoxysilane, le polymère précurseur n'est pas sensible à l'eau Aucune précaution particulière n'est nécessaire pour exclure l'eau du solvant ou pour contrôler l'humidité relative  Since the precursor polymers do not contain any hydrolysable functional groups, such as silanol, chlorosilane or alkoxysilane, the precursor polymer is not sensitive to water. No special precautions are necessary to exclude water from the solvent or to check the relative humidity

durant le traitement.during treatment.

La résine de la présente invention vieillit très lente-  The resin of the present invention is aging very slowly.

ment lorsqu'elle est stockée à une température égale ou inférieure à la température ambiante comme montré en évidence par la durée de vie de stockage supérieure à 3 mois à ces températures La résine  when stored at or below room temperature as shown by the storage life of more than 3 months at these temperatures

est stable à la fois en solution et dans le préimprégné Des pré-  is stable both in solution and in prepreg.

imprégnés stockés dans un réfrigérateur pendant 3 mois ont été utilisés pour fabriquer des stratifiés sans aucune difficulté De même, des solutions de résines stockées pendant des mois ont été  impregnated stored in a refrigerator for 3 months were used to make laminates without any difficulty Similarly, solutions of resins stored for months were

utilisées pour fabriquer avec succès des préimprégnés.  used to successfully manufacture prepregs.

Des composants de forme complexe et de grande dimension peuvent être fabriqués par stratification des préimprégnés Une méthode est la méthode manuelle de mise en couches qui comprend le placement des préimprégnés imprégnés de résine manuellement dans un moule ouvert Plusieurs couches de préimprégnés découpées dans la forme désirée sont superposées pour obtenir l'épaisseur requise du composant L'orientation des fibres peut être adaptée pour donner la résistance maximale dans la direction préférée Les fibres peuvent être orientées unidirectionnellement l O l, à angles de 90   Complex and large-sized components can be manufactured by laminating prepregs One method is the manual method of layering which involves placing resin-impregnated prepregs manually in an open mold. Several layers of prepregs cut into the desired shape are The fiber orientation can be adjusted to give the maximum strength in the preferred direction. The fibers can be oriented unidirectionally at angles of 90

l 0/90 l, à angles de 450 E 0/45 ou 45/90 l et dans d'autres combinai-  l 0/90 l at angles of 450 E 0/45 or 45/90 l and in other combinations

sons si on le désire Les couches juxtaposées sont ensuite liées parcompactage sous vide avant le durcissement à l'autoclave Une mature méthode de fabrication est le dépôt en bandes qui utilise des rubans préimprégnés dans la formation des composites Les résines de la présente invention peuvent être contrôlées pour donner l'adhésivité désirée et la viscosité désirée dans le  If desired, the juxtaposed layers are then bonded vacuum compacted prior to autoclave curing. A mature method of manufacture is strip deposition which uses prepreg tapes in the formation of the composites. The resins of the present invention can be controlled. to give the desired tackiness and the desired viscosity in the

préimprégné pour les procédés de dépôt en couches.  prepreg for layer deposition processes.

Après la formation initiale, les composites peuvent être consolidés et durcis par chauffage à des températures atteignant environ 2500 C sous pression Selon une méthode, le préimprégné composite est placé dans un sac qui est ensuite mis sous vide et l'extérieur du sac est placé sous une pression suffisante pour lier le préimprégné en couches, par exemple à environ 1 482 k Pa La résine peut s'écouler à l'intérieur et remplir tous les vides compris entre les fibres, pour former un stratifié cru exempt de vide Le composite polymère-fibres résultant est dense et est prêt  After the initial formation, the composites can be consolidated and cured by heating to temperatures up to about 2500 ° C under pressure. According to one method, the composite prepreg is placed in a bag which is then evacuated and the outside of the bag is placed under sufficient pressure to bind the prepreg in layers, for example at about 1482 kPa. The resin can flow in and fill all voids between the fibers to form a vacuum-free raw laminate. resulting fibers is dense and is ready

pour la conversion du polymère en céramique de verre noir.  for the conversion of the polymer to black glass ceramic.

Lorsqu'un préimprégné excessivement durci est utilisé, comme il est possible avec les méthodes du brevet US n 4 460 640, il n'y aura aucune adhérence entre les couches et aucun écoulement de la résine  When an excessively hardened prepreg is used, as is possible with the methods of US Pat. No. 4,460,640, there will be no adhesion between the layers and no flow of the resin.

et ainsi aucune liaison n'aura lieu.  and so no connection will take place.

Le chauffage du composite à des températures d'environ 800 C à environ 1 400 O C dans une atmosphère inerte (pyrolyse) convertit le polymère en une céramique de verre noir contenant  Heating the composite at temperatures of about 800 ° C to about 1400 ° C in an inert atmosphere (pyrolysis) converts the polymer to a black glass ceramic containing

essentiellement seulement du carbone, du silicium et de l'oxygène.  essentially only carbon, silicon and oxygen.

Il est caractéristique pour le verre noir préparé par pyrolyse des cyclosiloxanes décrits précédemment que le verre noir résultant ait une forte teneur en carbone, tout en étant susceptible de supporter l'exposition à des températures atteignant environ 1 400 C dans l'air sans oxydation à un degré significatif La pyrolyse est habituellement conduite avec chauffage à une température maximale sélectionnée, maintien à cette température pendant une période de  It is characteristic for the black glass prepared by pyrolysis of the cyclosiloxanes described above that the resulting black glass has a high carbon content, while being able to withstand exposure to temperatures of up to about 1400 C in air without oxidation at a significant degree Pyrolysis is usually conducted with heating to a selected maximum temperature, maintained at that temperature for a period of

temps déterminée par la taille de la structure, et ensuite refroi-  time determined by the size of the structure, and then cooled

dissement à la température ambiante On observe peu de retrait apparent pour les composites de verre noir et la structcure  at room temperature There is little apparent shrinkage for black glass composites and

résultante a typiquement environ 70-80 % de sa densité théorique.  The resultant typically has about 70-80% of its theoretical density.

La conversion du polymère en verre noir a lieu entre 4300 C et 9500 C Trois étapes principales de pyrolyse sont identifiées par analyse thermogravimétrique à 430-700 C, 680-800 C et 780-950 C Le rendement de la conversion polymère-verre jusqu'à 8000 C est d'environ 83 %; le troisième mécanisme de pyrolyse se produisant entre 780 C et 950 C contribue à une perte finale de  The conversion of the polymer to black glass takes place between 4300.degree. C. and 9500.degree. C. Three main pyrolysis steps are identified by thermogravimetric analysis at 430.degree.-700.degree. C., 680.degree.-800.degree. C. and 780-950.degree. C. The yield of the polymer-glass conversion is as follows: at 8000 C is about 83%; the third pyrolysis mechanism occurring between 780 C and 950 C contributes to a final loss of

2,5 % en poids dans le produit final.  2.5% by weight in the final product.

Etant donné que la structure composite pyrolysée retient encore des vides, la structure peut être densifiée par imprégnation à l'aide d'un monomère liquide pur ou d'une solution du polymère précurseur du verre noir La solution est ensuite géLifiée par  Since the pyrolyzed composite structure still retains voids, the structure can be densified by impregnation using a pure liquid monomer or a solution of the precursor polymer of black glass. The solution is then geified by

chauffage à environ 50-120 C pendant une période de temps suffi-  heating at approximately 50-120 ° C for a sufficient period of time.

sante Après géLification, le polymère est pyrolysé comme décrit précédemment Par répétition de ces étapes, il est possible  After geolification, the polymer is pyrolyzed as previously described. By repeating these steps, it is possible to

d'accroître la densité à environ 95 % de la théorie.  to increase the density to about 95% of the theory.

Il a été trouvé que la résistance aux températures élevées des composites peut être substantiellement améliorée par imprégnation continue du composite par des solutions de verre noir, qui semblent obturer les micropores dans le revêtement de verre noir rendant possible la défense du revêtement de carbone vis-à-vis de la destruction par oxydation Comme il a été antérieurement montré dans la demande de brevet USSN 07/464 470 (voir exemple 7)  It has been found that the high temperature resistance of the composites can be substantially improved by continuous impregnation of the composite by black glass solutions, which appear to close off the micropores in the black glass coating making possible the defense of the carbon coating vis-à-vis of the destruction by oxidation As has been previously shown in the patent application USSN 07 / 464,470 (see Example 7)

cinq imprégnations d'un composite donnent une résistance aux tempé-  five impregnations of a composite give temperature resistance

ratures élevées jusqu'à environ 450 C Au dessus de cette tempéra-  ered up to about 450 ° C above this temperature.

ture, la rupture de fragilité est observée indiquant que l'effet du revêtement de carbone a été perdu On a maintenant trouvé selon l'invention qu'un accroissement important de la performance aux températures élevées peut être obtenu de sorte que la rupture progressive peut encore être le mode de rupture lorsque le composite est exposé aux températures aussi élevées que 1 3000 C environ Comme on peut le voir dans l'exemple 11 ci-après, l'augmentation du nombre d'étapes de réimprégnation à 13 à partir de 5 de l'exemple 7 donne une résistance aux températures élevées  The brittle fracture is observed to indicate that the effect of the carbon coating has been lost. It has now been found according to the invention that a significant increase in the performance at high temperatures can be obtained so that the progressive failure can be achieved. be the mode of failure when the composite is exposed to temperatures as high as about 3000 ° C. As can be seen in Example 11 below, the increase in the number of re-treatment steps to 13 from 5 to Example 7 gives resistance to high temperatures

de loin supérieure à celle obtenue antérieurement.  far superior to that obtained previously.

Les procédés mentionnés ci-dessus sont illustrés en plus ample détail dans les exemples de la demande de brevet USSN 07/ 426 820 Les exemples ci-après illustrent les avantages obtenus par application d'un revêtement de carbone aux fibres réfractaires avant de les mettre en contact avec des précurseurs du verre noir et la formation des articles en verre noir renforcé par moulage  The processes mentioned above are illustrated in more detail in the examples of the patent application USSN 07 / 426,820. The following examples illustrate the advantages obtained by applying a carbon coating to the refractory fibers before putting them in place. contact with precursors of black glass and the formation of black glass articles reinforced by molding

par transfert de résine.by resin transfer.

Exemple 1 Préparation du précurseur polymère Le cyclosiloxane ayant des liaisons silicium-vinyle est le poly(vinylméthylcyclosiloxane) (Vi Si) Le cyclosiloxane avec une liaison silicium-hydrure est le poly(méthylhydrocyçlosiloxane) (H Si) Les deux cyclosiloxanes sont des mélanges d'oligomères, environ 85 % en poids étant le cyclotétramère et le restant étant principalement du cyclopentamère et du cyclohexamère Un mélange dans un rapport volumique de 59 Vi Si/41 H Si est mélangé à 22 ppm en  Example 1 Preparation of Polymer Precursor The cyclosiloxane having silicon-vinyl bonds is poly (vinylmethylcyclosiloxane) (Vi Si). The cyclosiloxane with a silicon-hydride bond is poly (methylhydrocycosiloxane) (H Si). Both cyclosiloxanes are mixtures of oligomers, about 85% by weight being the cyclotetramer and the remainder being predominantly cyclopentamer and cyclohexamer A mixture in a volume ratio of 59 Si / 41 Si Si is mixed at 22 ppm by weight.

poids de platine sous la forme d'un complexe de platine-cyclovinyl-  platinum weight in the form of a platinum-cyclovinyl complex

méthylsiloxane dans du toluène pour donner une solution à 10 % en volume de monomères cyclosiloxanes La solution est chauffée dans des conditions de reflux (environ 110 C) et maintenue à un reflux pendant environ 2 h Ensuite la solution est concentrée dans un évaporateur rotatif à 50 C à une concentration de 25-35 % appropriée pour être utilisée dans la préimprégnation La résine produite est le poly(méthylméthylènecyclosiloxane) (PMMCS) Elle  methylsiloxane in toluene to give a 10% by volume solution of cyclosiloxane monomers The solution is heated under reflux conditions (about 110 ° C.) and maintained at reflux for about 2 h. Then the solution is concentrated in a rotary evaporator at 50 ° C. C at a concentration of 25-35% suitable for use in the pre-impregnation The resin produced is poly (methylmethylenecyclosiloxane) (PMMCS) It

est dure et sèche à la température ambiante, mais elle est suscep-  is hard and dry at room temperature, but is likely to

tible de s'écouler à des températures d'environ 70 C ou plus et ainsi elle convient pour être utilisée comme résine au stade B. Exemple 2 Préparation des échantillons de test  It can flow at temperatures of about 70 ° C. or higher and is therefore suitable for use as a resin in stage B. Example 2 Preparation of test samples

Une solution à 26 % en poids de poly(méthylméthylène-  A solution containing 26% by weight of poly (methylmethylene

cyclosiloxane) (PMMCS) dans du toluène est utilisée pour préparer un préimprégné La viscosité de la solution de résine est de 2,98 centipoise ( 2,98 x 10-3 Pa s) Une étoupe de Nicalon R de  cyclosiloxane) (PMMCS) in toluene is used to prepare a prepreg The viscosity of the resin solution is 2.98 centipoise (2.98 x 10-3 Pa s) A Nicalon R tow of

qualité céramique continue enduite de carbone contenant 500 mono-  carbon-coated continuous ceramic grade containing 500 mono-

filaments (une fibre de carbure de silicium commercialisée par Dow-  filaments (a silicon carbide fiber marketed by Dow-

Corning) est imprégnée par la résine PMMCS par passage de l'étoupe à travers la solution de résine Le revêtement de carbone a été appliqué en utilisant la méthode de dépôt chimique en phase vapeur et a une épaisseur de 0,1 à 0,3 pm La colle pour l'étoupe est l'alcool polyvinylique (PVA) L'étoupe imprégnée est formée en un  Corning) is impregnated with the PMMCS resin by passing the tow through the resin solution. The carbon coating was applied using the chemical vapor deposition method and has a thickness of 0.1 to 0.3 μm. The glue for the tow is polyvinyl alcohol (PVA) The impregnated tow is formed in one

préimprégné par superposition de l'étoupe sur un tambour rotatif.  prepreg by superposition of the tow on a rotating drum.

Le préimprégné contient 25,1 % en poids de PMMCS et 74,9 % en poids de fibre Le poids par unité de surface qui est défini comme le poids de fibre par unité de surface dans le préimprégné est de  The prepreg contains 25.1% by weight of PMMCS and 74.9% by weight of fiber The weight per unit area which is defined as the weight of fiber per unit area in the prepreg is

308 g/m 2.308 g / m 2.

Des couches de 6 " x 3,75 " ( 152 mm x 95,25 mm) sont découpées à partir du préimprégné Huit couches sont superposées de manière unidirectionnelle pour former un stratifié Ce stratifié EOll 8 est consolidé en utilisant le procédé suivant: 1 compactage sous vide à la température ambiante pendant 1/2 h, 2 dégonflage à 55 C-65 C pendant 1/2 h sous vide, 3 chauffage à 1500 C à une pression d'azote de 100 psi ( 689,7 k Pa manométrique) pendant 2 h, et  Layers of 6 "x 3.75" (152 mm x 95.25 mm) are cut from the prepreg. Eight layers are superimposed unidirectionally to form a laminate. This laminate EO11 8 is consolidated using the following process: 1 compaction under vacuum at room temperature for 1/2 h, deflating at 55 C-65 C for 1/2 h under vacuum, heating at 1500 C at a nitrogen pressure of 100 psi (689.7 kPa) for 2 hours, and

4 refroidissement à la température ambiante.  4 cooling to room temperature.

La résine s'écoule et se solidifie durant le durcissement à l'auto-  The resin flows and solidifies during self-hardening

clave La perte de la résine par exudation est estimée à une valeur  clave The loss of resin by exudation is estimated at a value

inférieure à 2 % par rapport au poids total du stratifié.  less than 2% of the total weight of the laminate.

Le stratifié cru consolidé est ensuite découpé à la machine en barres de test de 0,26 " x 2,00 " ( 6,6 mm x 50,8 mm) avec une épaisseur moyenne de 0,086 " ( 2,18 mm) Les barres de test crues sont ensuite pyrolysées dans un courant d'azote (débit d'écoulement environ 700 cm 3/min) pour convertir le PMMCS en composites à matrice de verre noir utilisant le programme de chauffage suivant: 1 chauffage à 850 C pendant 8 h, 2 maintien à 850 C pendant 1 h, et 3 refroidissement à la température ambiante pendant 8 h. La densité de la barre de test après pyrolyse et de 1,7 g/cm 3 avec un rendement de carbonisation de 96,8 % Les barres de test sont ensuite infiltrées par un monomère liquide pur sans solvant Après gélification du sol à 50-70 C, les barres infiltrées sont ensuite  The consolidated green laminate is then machine cut into 0.26 "x 2.00" (6.6 mm x 50.8 mm) test bars with an average thickness of 0.086 "(2.18 mm). The green test pieces were then pyrolyzed in a stream of nitrogen (flow rate ca 700 cm 3 / min) to convert the PMMCS to black glass matrix composites using the following heating program: 1 heating at 850 C for 8 h Holding at 850 ° C. for 1 hour and cooling at room temperature for 8 hours, the density of the test bar after pyrolysis and 1.7 g / cm 3 with a carbonization efficiency of 96.8%. test bars are then infiltrated by a pure liquid monomer without solvent After gelation of the soil at 50-70 C, the infiltrated bars are then

pyrolysées en utilisant Le même programme que celui décrit précé-  pyrolysis using the same program as described above.

demment Un total de six imprégnations est utilisé pour accroître  A total of six impregnations is used to increase

la densité du composite à environ 2,13 g/cm 3 Les barres impré-  the density of the composite at about 2.13 g / cm 3

gnées à six reprises contiennent 60 % en volume de fibre de  six times contain 60% by volume of

Nicalon La porosité à pore ouvert est estimée à environ 7,1 %.  Nicalon Open pore porosity is estimated at about 7.1%.

Exemple 3 Test de résistance à la flexion On conduit des tests de flexion en quatre points sur les barres en verre noir renforcées de Nicalon revêtu de carbone préparées dans l'exemple 2 en utilisant un appareil à tester Instron L'intervalle extérieur de la fixation est de 1,5 " ( 38,1 mm) et l'intervalle intérieur est de 0,75 " ( 19 mm), donnant un rapport intervalle: profondeur de 17,5 Les résistances à la flexion et les densités pour divers niveaux d'imprégnation sont  EXAMPLE 3 Flexural Strength Test Four-point bending tests were conducted on carbon-coated Nicalon-reinforced black glass bars prepared in Example 2 using an Instron tester. The outer gap of the fixation was 1.5 "(38.1 mm) and the internal gap is 0.75" (19 mm), giving an interval: depth ratio of 17.5 Flexural strengths and densities for various levels of impregnation are

groupées ci-après.grouped below.

Nombre Résistance Densité Imprégnation d'échantillon m Pa (dév s) g/cm 3 (dév s)  Number Resistance Density Sample Impregnation m Pa (devs) g / cm 3 (devs)

1 3 35,85 ( 9) 1,92 ( 0,24)1 3 35.85 (9) 1.92 (0.24)

2 3 86,87 ( 8,3) 1,91 ( 0,01)2 3 86.87 (8.3) 1.91 (0.01)

3 4 123,4 ( 25,5) 1,97 ( 0,03)3 4 123.4 (25.5) 1.97 (0.03)

6 4 631,6 ( 117) 2,13 ( 0,05)6 4,631.6 (117) 2.13 (0.05)

(dév s) = déviation standard Les échantillons testés après 1, 2 et 3 imprégnations montrent des déformations aux points de charge mais ne se rompent pas La charge maximale est utilisée pour calculer la résistance Les échantillons imprégnés à six reprises ont des densités autour de 89,5 % de la théorie La rupture fibreuse est observée pour les échantillons imprégnés à six reprises qui exhibent une déformation d'environ 0,6 % à la tension maximale A titre de comparaison, des composites de verre noir similaires préparés avec les fibres de Nicalon non revêtues a des résistances à la flexion de 151,2 m Pa, des densités de 2,19 g/cm 3, une déformation à la tension maximale de 0, 14 %,  (devs) = standard deviation Samples tested after 1, 2 and 3 impregnations show deformations at load points but do not rupture Maximum load is used to calculate the strength The samples impregnated six times have densities around 89 5% of the theory Fibrous fracture is observed for the samples impregnated six times which exhibit a deformation of about 0.6% at the maximum tension. For comparison, similar black glass composites prepared with Nicalon fibers uncoated at bending strengths of 151.2 m Pa, densities of 2.19 g / cm 3, strain at maximum tension of 0.14%,

et exhibent une rupture de fragilité Cet exemple démontre l'impor-  and exhibit a brittle fracture This example demonstrates the importance of

tance des revêtements de carbone sur l'accroissement de la résis-  carbon coatings on increasing the resistance

tance et de la ténacité des composites à matrice en verre noir.  strength and toughness of black glass matrix composites.

Exemple 4Example 4

Un stratifié cru consolidé est préparé en utilisant le procédé décrit à l'exemple 2 Des barres de test de 5,5 " de longueur x 0,4 " de largeur x 0,07 " d'épaisseur ( 139,7 mm x 10,16 mm  A consolidated green laminate was prepared using the method described in Example 2. Test bars 5.5 "long x 0.4" wide x 0.07 "thick (139.7 mm × 10, 16 mm

x 1,78 mm) sont découpées à partir du stratifié et pyrolysées.  x 1.78 mm) are cut from the laminate and pyrolyzed.

Après cinq cycles d'imprégnation et de pyrolyse, ces échantillons ont une densité de 2,13 g/cm 3 Ces barres de test sont testées dans  After five cycles of impregnation and pyrolysis, these samples have a density of 2.13 g / cm 3 These test bars are tested in

le mode de flexion en quatre points utilisant un intervalle infé-  the four-point bending mode using an inferior interval

rieur de 4,5 " ( 114,3 mm) et un intervalle supérieur de 2,25 " ( 57,2 mm) La résistance moyenne à la flexion est de 768,8 m Pa avec une déformation à la tension maximale de 0,9 % Ces échantillons exhibent une rupture fibreuse Une courbe tension-déformation  4.5 "(114.3 mm) and 2.25" (57.2 mm) higher range. The average flexural strength is 768.8 m Pa with a maximum tension strain of 0, 9% These samples exhibit a fibrous rupture A tension-strain curve

représentative pour ces barres de test est montrée sur les dessins.  Representative for these test bars is shown in the drawings.

Des fibres de Nicalon sans un revêtement de carbone sont utilisées pour préparer des composites de verre noir renforcés de fibres de Si C utilisant un procédé similaire à celui décrit à l'exemple 2 Les barres de test de 4 " x 0,5 " x 0,065 " ( 101,5 mm x 12,7 mm x 1,65 mm) sont préimprégnées et pyrolysées à cinq reprises à une densité de 2,13 g/cm Ces barres sont testées se Lon Le mode de flexion en quatre points utilisant des intervalles inférieurs de 2 et 3 " ( 50,8 mm et 76, 2 mm) avec des intervalles supérieurs de 1 et 1,5 " ( 25,4 mm et 38, 1 mm), respectivement La résistance moyenne à la flexion est de 144,8 m Pa avec une déformation à la tension maximale de 0,14 % Tous Les échantillons exhibent une rupture de fragilité Une courbe de tension-déformation représentative pour ce matériau fragile est également montrée sur les dessins Cet exemple  Nicalon fibers without a carbon coating are used to prepare Si C fiber-reinforced black glass composites using a process similar to that described in Example 2. Test bars of 4 "x 0.5" x 0.065 "(101.5 mm x 12.7 mm x 1.65 mm) are pre-impregnated and pyrolyzed five times at a density of 2.13 g / cm. These bars are tested in a four-point bending mode using intervals. 2 "and 3" (50.8 mm and 76.2 mm) lower with 1 "and 1.5" (25.4 mm and 38.1 mm) greater intervals, respectively. , 8 m Pa with a strain at the maximum tension of 0.14% All samples exhibit a brittle fracture A representative tension-strain curve for this brittle material is also shown in the drawings.

démontre l'importance des revêtements de carbone sur L'accroisse-  demonstrates the importance of carbon coatings on

ment de la résistance et la déformation à la tension maximale pour  resistance and strain at the maximum voltage for

les composites à matrice de verre noir.  black glass matrix composites.

Exemple 5Example 5

On forme un stratifié cru consolidé en utilisant le procédé de l'exemple 2 Des barres de test de 7,5 " de longueur x 0,4 " de largeur ( 190, 5 mm x 10,2 mm) sont découpées d'un panneau et pyrolysées Apres cinq cycles d'imprégnation et de pyrolyse, une jauge de contrainte est montée sur l'une des surfaces Cette barre de test est testée selon la géométrie de flexion en trois points avec un intervalle de 6 " ( 152,4 mm) La jauge contrainte est sur la surface de traction de la barre La tension de flexion maximale est observée à 737,7 m Pa avec une déformation à la tension maximale de  A consolidated green laminate was formed using the method of Example 2. Test bars 7.5 "long x 0.4" wide (190.5mm x 10.2mm) were cut from a panel After five cycles of impregnation and pyrolysis, a strain gauge is mounted on one of the surfaces. This test bar is tested according to the three-point bending geometry with an interval of 6 "(152.4 mm) The strain gauge is on the traction surface of the bar The maximum bending tension is observed at 737.7 m Pa with a strain at the maximum tension of

0,9 %.0.9%.

Exemple 6Example 6

Des composites à matrice de verre noir avec du Nicalon revêtu de carbone sont également imprégnés par la résine PMMCS diluée par du toluène Une solution ayant environ 50 % en poids de résine est utilisée pour l'infiltration La quantité de matériau pour matrice incorporée dans le composite dans le procédé à solution de PMMCS doit être inférieure à celle lorsque le monomère  Black glass matrix composites with carbon coated Nicalon are also impregnated with toluene-diluted PMMCS resin. A solution having about 50% by weight of resin is used for infiltration. The amount of matrix material incorporated into the composite. in the PMMCS solution process must be lower than when the monomer

pur est utilisé pour les mêmes cycles d'imprégnation Par conse-  pure is used for the same impregnation cycles.

quent, les composites imprégnés par la solution ont des densités inférieures à celles des échantillons imprégnés par le liquide pur correspondant Les résistances et les densités sont mentionnées ci- après. Nombre Résistance Densité Imprégnation d'échantillons m Pa (dév s) g/crm 3 (dév s)  The solution-impregnated composites have lower densities than the samples impregnated with the corresponding pure liquid. The resistances and densities are given below. Number Resistance Density Impregnation of samples m Pa (devs) g / crm 3 (devs)

2 4 73,1 ( 8,3) 1,91 ( 0,06)2 4 73.1 (8.3) 1.91 (0.06)

4 3 187,5 ( 22,8) 2,02 ( 0,05)4 3 187.5 (22.8) 2.02 (0.05)

5 4 261,3 ( 64,8) 2,03 ( 0,06)5 4 261.3 (64.8) 2.03 (0.06)

(dév s) = déviation standard Ces barres se déforment au niveau des points chargés mais ne se  (devs) = standard deviation These bars are deformed at the points loaded but do not

*rompent pas.* do not break.

Exemple 7Example 7

On prépare une série de barres de test de Nicalon revêtu de carbone en suivant le même procédé que celui décrit à l'exemple 2 Le poids total des barres de test crues est de ,0193 g Après cinq imprégnations, le poids total final des barres de test est de 54,8929 g, soit un accroissement de 21,3 %  A series of carbon-coated Nicalon test bars is prepared following the same procedure as that described in Example 2. The total weight of the raw test bars is 0193 g. After five impregnations, the final total weight of the test bars is test is 54.8929 g, an increase of 21.3%

par rapport à l'état cru La teneur en fibres dans les échantil-  compared to the raw state The fiber content in the samples

lons infiltrés est de 59,2 % en volume ou 62,8 % en poids La densité de ces échantillons est de 2,17 g/cm, soit environ 90,5 %  infiltrated lons is 59.2% by volume or 62.8% by weight The density of these samples is 2.17 g / cm, ie about 90.5%

de la théorie.of the theory.

Les tests de flexion en trois points à la température ambiante sur neuf échantillons utilisant un rapport intervalle/ profondeur de 23,5 donnent une résistance moyenne de 765,3 m Pa (dév S 48,3) Les échantillons testés par flexion en trois points présentent une défaillance dans le mode de traction et exhibent une  Three-point bending tests at room temperature on nine samples using an interval / depth ratio of 23.5 give an average resistance of 765.3 m Pa (dev S 48.3). a failure in the traction mode and exhibit a

rupture fibreuse.fibrous rupture.

Cinq barres sont traitées thermiquement dans l'air stagnant à 8000 C pendant 16 h Après l'oxydation, les échantillons perdent environ 1 % de leur poids Un test de flexion en quatre points à la température ambiante montre une rupture de fragilité avec une résistance à la flexion de 135,1 m Pa (déviation standard:  Five bars are heat-treated in stagnant air at 8000 C for 16 h After oxidation, the samples lose about 1% of their weight A four-point bending test at room temperature shows a brittle fracture with resistance to bending of 135.1 m Pa (standard deviation:

,2 m Pa) Ces résultats indiquent une perte de carbone à l'inter-  , 2 m Pa) These results indicate a loss of carbon at

face et l'oxydation des fibres de carbure de silicium, entraînant  face and oxidation of silicon carbide fibers, resulting in

une forte liaison entre les fibres et la matrice.  a strong bond between the fibers and the matrix.

Des barres de test en composite de Nicalon revêtu de carbone- verre noir, vieillies à 315 C, 350 C, 400 C et 450 C pendant 60 h dans l'air stagnant sont soumises au test de flexion  Nicalon composite test bars coated with carbon-black glass, aged at 315 C, 350 C, 400 C and 450 C for 60 h in stagnant air are subjected to the bending test

à la température ambiante et aux températures éLevées.  at room temperature and at high temperatures.

Température de Température Résistance à vieillissement du test la flexion (m Pa) néant temp ambiante 806,7 315 C temp ambiante 806,7 350 C temp ambiante 455,1  Temperature Temperature Resistance to aging test flexion (m Pa) nil ambient temperature 806.7 315 C ambient temperature 806.7 350 C ambient temperature 455.1

350 C 350 C 489,5350 C 350 C 489.5

400 C temp ambiante 289,6400 C room temperature 289.6

400 C 400 C 337,8400 C 400 C 337.8

450 C temp ambiante 324 Les échantillons vieillis au dessus de 450 C exhibent une  450 C room temperature 324 Samples aged above 450 C exhibit a

rupture fibreuse La résistance totale est retenue pour le traite-  Fibrous rupture The total resistance is retained for the treatment

ment thermique dans l'air au dessous de 315 C, tandis que des résistances inférieures aux températures supérieures indiquent que la couche de carbone a été dégradée Bien que les résistances globales soient dégradées par le vieillissement, Les échantillons  in the air below 315 C, while lower resistances at higher temperatures indicate that the carbon layer has been degraded. Although the overall strengths are degraded by aging,

testés à la température de vieillissement ont des résistances iden-  tested at the aging temperature have identical resistances

tiques à celles des résistances à la température ambiante, sauf  to resistance at room temperature unless

erreur expérimentale.experimental error.

Exemple 8Example 8

Echantillons de test par moulage par transfert de résine Des couches de tissus tissés de Nicalon découpées à la forme désirée, avec ou sans revêtement de carbone, sont empilées ou placées dans un moule de 152,4 mm x 152,4 mm x 2,54 mm et une solution à 45 % en poids de précurseur PMMCS est introduite pour remplir le moule La solution est constituée de 61 % en volume de Vi Si et de 39 % en volume de Si H et est mélangée à environ 10 ppm en poids de complexe de platine utilisé dans l'exemple 1 Par chauffage à environ 55 C pendant 5 h la solution est gélifiée pour former un composite cru, qui est enlevé du moule, découpé en barres de test de 152,4 mm de longueur x 10,2 mm de largeur, et pyrolysé à des températures atteignant 850 C comme décrit précédemment Une autre amélioration de la densité est obtenue par imprégnations  Resin transfer molding test specimens Nicalon woven fabric layers cut to the desired shape, with or without a carbon coating, are stacked or placed in a mold of 152.4 mm x 152.4 mm x 2.54 and a 45% by weight solution of PMMCS precursor is introduced to fill the mold. The solution consists of 61% by volume of Vi Si and 39% by volume of Si H and is mixed with about 10 ppm by weight of complex platinum used in Example 1 By heating at about 55 ° C for 5 h the solution is gelled to form a green composite, which is removed from the mold, cut into test bars 152.4 mm long x 10.2 mm of width, and pyrolyzed at temperatures up to 850 C as previously described. Another improvement in density is obtained by impregnations

subséquentes avec le monomère liquide pur comme décrit précédem-  subsequent to the pure liquid monomer as described above

ment Les échantillons sont ensuite prêts pour le test.  Samples are then ready for testing.

Exemple 9Example 9

Moulage par transfert de résine Un produit Techniweave Nextel 440 (commercialisé par 3-M) et utilisé pour le moulage par transfert de résine Le produit Techniweave de 63,5 mm x 50,8 mm x 5,1 mm est découpé et pesé pour obtenir 18,40 g Le liquide précurseur du verre noir constitué de  Resin transfer molding A Techniweave Nextel 440 product (commercially available from 3-M) and used for resin transfer molding The Techniweave product 63.5mm x 50.8mm x 5.1mm is cut and weighed to obtain 18.40 g The precursor liquid of black glass consisting of

61 % de vinylméthylcyclosiloxane et de 39 % d'hydrométhylcyclo-  61% of vinylmethylcyclosiloxane and 39% of hydromethylcyclo

siloxane est mélangé à environ 10 ppm de complexe de platine soluble comme catalyseur comme dans l'exemple 1 La viscosité du -3 liquide précurseur est d'environ 1 centipoise ( 1 x 10 Pa s) Le produit tissé est placé dans une jarre et sous vide et infiltré par le liquide Le tissu infiltré est gélifié par chauffage à 55 C pendant 5 h, pour former un composite cru consolidé Le composite cru est enlevé de la jarre et pyrolysé à 850 C dans un courant d'azote pour effectuer la conversion en verre noir Le composite après fabrication est réimprégné par le même liquide précurseur pour augmenter la densité La densité apparente de la préforme de Techniweave Nextel 440 est d'environ 1,10 g/cm 3 Après un total de cinq imprégnations, la densité a augmenté jusqu'à 2,07 g/cm 3 avec  siloxane is mixed with about 10 ppm of soluble platinum complex as a catalyst as in Example 1 The viscosity of the precursor liquid is about 1 centipoise (1 x 10 Pa s) The woven product is placed in a jar and under vacuum and infiltrated with the liquid The infiltrated fabric is gelled by heating at 55 ° C. for 5 hours, to form a consolidated raw composite. The raw composite is removed from the jar and pyrolysed at 850 ° C. in a stream of nitrogen to effect conversion to black glass The composite after fabrication is re-impregnated with the same precursor liquid to increase the density The apparent density of the Techniweave Nextel 440 preform is approximately 1.10 g / cm 3 After a total of five impregnations, the density has increased to at 2.07 g / cm 3 with

9,5 % de porosité ouverte.9.5% open porosity.

Exemple 10Example 10

Moulage par transfert de résine Des mèches d'alumine FP de longueur 6,35 mm sont tassées  Resin Transfer Molding 6.35 mm long FP alumina wicks are packed

dans un coupe de bronze cylindrique de 57,2 mm de diamètre, utili-  in a cylindrical bronze cup 57.2 mm in diameter, used

sant une presse uniaxiale La quantité de mèche FP est de 142,1 g.  The amount of FP wick is 142.1 g.

Le bloc de mèches tassées est mis sous vide et infiltré par une solution contenant 61 % en volume de Vi Si et 39 % en poids de Si H et environ 10 ppm de complexe de Pt soluble comme catalyseur Les monomères sont gélifiés à 55 C pendant 12 h puis durcis à 110 C pendant 2 h Le bloc consolidé est ensuite enlevé de la coupe et pyrolysé dans un courant d'azote Le procédé de chauffage inclut un chauffage à 400 C pendant 10 h, de 400 C à 500 C pendant 15 h, de 500 C à 850 C pendant 25 h et un refroidissement à la température ambiante pendant 12 h Le bloc après pyrolyse pèse 192,1 g et est dur et rigide Aucune macrocraquelure n'est observée Le bloc est découpé en deux pour l'inspection de la morphologie intérieure La distribution uniforme des mèches et du matériau pour matrice sur l'intérieur de la section transversale est observée La densité du bloc est estimée à environ 1,95 g/cm 3 Après un total de six cycles d'imprégnation/pyrolyse, la densité de l'échantillon est de  The block of packed locks is evacuated and infiltrated with a solution containing 61% by volume of Vi Si and 39% by weight of Si H and about 10 ppm of soluble Pt complex as a catalyst. The monomers are gelled at 55 ° C. for 12 hours. h then cured at 110 ° C. for 2 hours. The consolidated block is then removed from the cup and pyrolysed in a stream of nitrogen. The heating process includes heating at 400 ° C. for 10 hours, from 400 ° C. to 500 ° C. for 15 hours, 500 C at 850 C for 25 h and cooling at room temperature for 12 h The block after pyrolysis weighs 192.1 g and is hard and rigid No macrocracking is observed The block is cut in half for inspection Inner morphology The uniform distribution of wicks and matrix material on the inside of the cross-section is observed. The density of the block is estimated at about 1.95 g / cm 3. After a total of six impregnation / pyrolysis cycles, the density of the sample is from

2,50 g/cm avec une porosité ouverte de 13 %.  2.50 g / cm with an open porosity of 13%.

Exemple 11Example 11

Des fibres de Nicalon de qualité céramique ayant un revêtement de carbone de 0,1-0,3 pm d'épaisseur obtenu par dépôt chimique en phase vapeur (Dow Corning) sont traitées dans un  Ceramic-grade Nicalon fibers having a 0.1-0.3 μm thick chemical coating obtained by chemical vapor deposition (Dow Corning) are treated in a

four à environ 6000 C pour éliminer par combustion la colle de PVA.  oven at about 6000 C to burn off the PVA glue.

Les fibres utilisées sont sous la forme d'une étoupe contenant 500 filaments Les fibres sont trempées dans une solution de résine contenant 24 % en poids de poly(méthylméthylènecyclosiloxane) (PMMCS) dans du toluène Un préimprégné est produit à partir de l'étoupe traitée sous la forme d'un tissu unidirectionnel par enroulement des fibres revêtues sur un tambour rotatif d'une manière similaire à celle décrite à l'exemple 2 Après séchage, le tissu de Nicalon revêtu a un poids par unité de surface de  The fibers used are in the form of a tow containing 500 filaments. The fibers are soaked in a resin solution containing 24% by weight of poly (methylmethylenecyclosiloxane) (PMMCS) in toluene. A prepreg is produced from the treated tow. in the form of a unidirectional fabric by winding the fibers coated on a rotating drum in a manner similar to that described in Example 2 After drying, the coated Nicalon fabric has a weight per unit area of

264 g/m 2 et contient 46 % en poids de résine.  264 g / m 2 and contains 46% by weight of resin.

Huit sections de 8 x 8 " ( 203,2 x 203,2 mm) du tissu  Eight sections of 8 x 8 "(203.2 x 203.2 mm) fabric

traité sont superposées unidirectionnellement pour former un stra-  treated are superimposed unidirectionally to form a strat-

tifié, qui est ensuite durci conformément au schéma suivant: a les couches sont compactées sous vide à la température ambiante pendant 30 min; b les couches compactées sont chauffées à 65 O C pendant 30 min; c les couches chauffées sont dégonflées à 65 C pendant min sous vide; d les couches dégonflées sont chauffées à 150 C pendant 1 h à une pression de 100 psi ( 689 k Pa manométrique); e les couches sont maintenues à 150 C pendant 15 min; f les couches chauffées sont refroidies à 70 C pendant  This is then hardened according to the following scheme: the layers are compacted under vacuum at room temperature for 30 minutes; b the compacted layers are heated at 65 ° C. for 30 minutes; c the heated layers are deflated at 65 C for min under vacuum; the deflated layers are heated at 150 ° C. for 1 hour at a pressure of 100 psi (689 kPa); the layers are maintained at 150 ° C. for 15 minutes; the heated layers are cooled to 70 C during

2 h tout en maintenant la pression de 100 psi ( 689 k Pa manométri-  2 h while maintaining the pressure of 100 psi (689 k Pa

que); g la pression est libérée et les couches sont refroidies  than); g the pressure is released and the layers are cooled

à la température ambiante.at room temperature.

Le stratifié cru consolidé est découpé en douze barres de  The raw green laminate is cut into twelve bars of

7,5 x 3/8 " ( 190,5 x 9,53 mm).7.5 x 3/8 "(190.5 x 9.53 mm).

Les barres de test sont ensuite pyrolysées dans un courant d'azote par chauffage à 850 C pendant 16 h, maintien pendant 1 h et ensuite refroidissement à la température ambiante pendant 8 h Le rendement est de 93,7 % Les barres pyrolysées sont ensuite imprégnées par la résine pure (sans solvant), durcies à 550 C et pyrolysées sous un courant d'azote à 8500 C comme décrit précédemment sauf que le chauffage est effectué pendant 8 h au lieu de 16 h Le poids augmente graduellement après cinq réimprégnations  The test bars are then pyrolyzed in a stream of nitrogen by heating at 850 ° C. for 16 hours, held for 1 hour and then cooled at room temperature for 8 hours. The yield is 93.7%. The pyrolyzed bars are then impregnated. by pure resin (without solvent), cured at 550 ° C. and pyrolyzed under a stream of nitrogen at 85 ° C. as previously described except that the heating is carried out for 8 hours instead of 16 hours. The weight increases gradually after five re-pregnancies

comme montré par les valeurs mesurées suivantes.  as shown by the following measured values.

ImprégnationImpregnation

22

Les barres après encore imprégnées Variation du poids par rapport à l'échantillon précédent -6,3 % (par rapport à l'échantillon cru)  The bars after still impregnated Change in weight compared to the previous sample -6.3% (compared to the raw sample)

+ 16,3 %+ 16.3%

+ 10,4 %+ 10.4%

+ 4,0 %+ 4.0%

+ 2,6 %+ 2.6%

+ 2,0 %+ 2.0%

cinq imprégnations décrites précédemment sont sous pression pour boucher les pores ouverts et les craquelures Un liquide monomère ayant une viscosité de -3  five impregnations previously described are under pressure to plug open pores and cracks A monomeric liquid having a viscosity of -3

2 centipoises ( 2 x 103 Pa s) est utilisé pour permettre l'obten-  2 centipoises (2 x 103 Pa s) is used to obtain the

tion de la pénétration comp Lète dans les micropores En premier lieu, les barres sont infiltrées sous vide et ensuite la pression externe est appliquée soit par une pression d'azote de 80 psi ( 551 k Pa manométrique) (pour les imprégnations 6-11) soit par pressage isostatique à 20 kpsi ( 138 M Pa manométrique) (pour les  In the first place, the bars are infiltrated under vacuum and then the external pressure is applied either by a nitrogen pressure of 80 psi (551 kPa) (for 6-11 impregnations) by isostatic pressing at 20 kpsi (138 M Pa gauge) (for

imprégnations 12-13) Comme mentionné précédemment, les échantil-  impregnations 12-13) As mentioned earlier, the samples

Lons sont géLifiés à 550 C et ensuite pyrolysés à 850 C Les barres ont un accroissement continu du pores ont été fermés dans chaque étape, le résumé suivant: Imprégnation poids démontrant que comme on peut le voir Variation du poids par rapport à l'échantillon précédent  Lons are ligated at 550 C and then pyrolyzed at 850 C Bars have a continuous increase of the pores were closed in each step, the following summary: Impregnation weight demonstrating that as can be seen Variation of weight compared to the previous sample

0,55 %0.55%

0,07 %0.07%

0,95 %0.95%

0,79 %0.79%

0,35 %0.35%

0,12 %0.12%

0,26 %0.26%

0,16 %0.16%

les dans Les barres d'échantillons sont chauffées dans l'air stagnant dans un four réchauffé à 1 100 C ou à 1 300 C pendant 1 h ou 5 h et ensuite comparées dans un test de flexion Les barres sont testées à La température ambiante dans le test de résistance à La flexion os 05 en trois ou quatre points en utilisant une machine à tester  Sample bars are heated in stagnant air in a warmed oven at 1100 C or 1300 C for 1 hr or 5 h and then compared in a bending test. The bars are tested at room temperature in room temperature. The test of resistance to flexion bone 05 in three or four points using a machine to test

universe L Le Instron Model 1116.universe L The Instron Model 1116.

La vitesse de la tête transversale est de 0,5 mm/min et la charge est mesurée en fonction du temps en utilisant une cellule de charge CCT L'intervalle de test pour les barres qui ont été imprégnées à treize reprises est de 22,5 " ( 57,2 mm) de sorte que le rapport intervalle: profondeur est de 22,5 Pour les barres imprégnées à cinq reprises, l'intervalle est de 1,75 " ( 44,5 mm) et  The speed of the cross head is 0.5 mm / min and the load is measured as a function of time using a CCT load cell. The test interval for the bars which have been impregnated thirteen times is 22.5 "(57.2 mm) so that the ratio interval: depth is 22.5 For bars impregnated five times, the interval is 1.75" (44.5 mm) and

le rapport intervalle: profondeur est de 26,9 Le déforma-  the ratio interval: depth is 26.9

tion est calcu Lée à partir du déplacement de La tête transversale et le module est calcu Lé à partir de la pente de la portion linéaire initiale de la courbe tension-déformation Les résultats de ces tests de tension-déformation sont montrés dans Les figures  It is calculated from the displacement of the transverse head and the modulus is calculated from the slope of the initial linear portion of the voltage-strain curve. The results of these stress-strain tests are shown in FIGS.

2 et 3.2 and 3.

IL a été précédemment trouvé (exemple 7) que la défail-  It has been previously found (Example 7) that the failure

lance des barres renforcées de Nicalon imprégnées cinq fois est de nature progressive à une température d'environ 450 C après quoi la défaillance devient de nature fragile et ceci peut être attribué à  5-times Nicalon-reinforced bars are of a progressive nature at a temperature of about 450 ° C after which the failure becomes of a fragile nature and this can be attributed to

L'oxydation du revêtement de carbone et des fibres de Nicalon.  Oxidation of the carbon coating and Nicalon fibers.

Comme montré à la figure 2, après exposition à des températures même supérieures, les barres de test imprégnées cinq fois montrent de nouveau une défaillance de fragilité et la tension qui pourrait être appliquée avant la défaillance est seulement d'environ kpsi ( 138 m Pa manométrique), tandis qu'à la température ambiante, la tension à la défaillance est supérieure à 110 kpsi ( 758 m Pa manométrique) Toutefois, comme montré à la figure 3, lorsque les barres ont été imprégnées treize fois, la performance aux températures éLevées est très améLiorée Bien que la tension maximale décline Légèrement, la défaillance progressive est  As shown in Fig. 2, after exposure to even higher temperatures, the test bars impregnated five times again show a brittleness failure and the voltage that could be applied prior to failure is only about kpsi (138 m Pa gauge). ), while at room temperature, the failure voltage is greater than 110 kpsi (758 m Pa gauge) However, as shown in Figure 3, when the bars have been impregnated thirteen times, the performance at high temperatures is Although the maximum voltage declines slightly, the progressive malfunction is

observée lorsque les barres de test sont exposées à des tempéra-  observed when the test bars are exposed to

tures de 1 100 C pendant 1 h et 5 h et même lorsque l'on chauffe  1,100 C during 1 h and 5 h and even when heating

à 1 3000 Cat 1 3000 C

tendue et Lesque L Les requise,tense and Lesque L Required,

appliqués.applied.

pendant 1 h Cette amélioration remarquable est inat-  for 1 hour This remarkable improvement is unexpectedly

suggère que pour un grand nombre d'applications dans l'exposition éventuelle aux températures élevées est les composites réfractaire- verre noir peuvent être  suggests that for a large number of applications in the eventual exposure to high temperatures is the refractory composites- black glass may be

Claims (16)

REVENDICATIONS 1 Un composite de verre renforcé de fibres caractérisé en ce qu'il comprend: (a) des fibres réfractaires ayant un revêtement de carbone d'environ 0,01 pm à 5 pm d'épaisseur; (b) une composition de céramique de verre noir contenant du carbone ayant la formule empirique Si Cx O O dans laquelle x est xy dans l'intervalle d'environ 0,5 à environ 2,0 et y est dans  A fiber reinforced glass composite characterized in that it comprises: (a) refractory fibers having a carbon coating of about 0.01 μm to 5 μm in thickness; (b) a carbon-containing black glass ceramic composition having the empirical formula Si in which x is xy in the range of about 0.5 to about 2.0 and y is in l'intervalle d'environ 0,5 à environ 3,0.  the range from about 0.5 to about 3.0. 2 Le composite de verre renforcé de fibres selon la revendication 1, caractérisé en ce que x est dans l'intervalle de  The fiber reinforced glass composite according to claim 1, characterized in that x is in the range of 0,9-1,6 et y est dans l'intervalle de 0,7-1,8.  0.9-1.6 and y is in the range of 0.7-1.8. 3 Le composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit revêtement de carbone est déposé par dépôt chimique en  The composite according to claim 1, characterized in that said carbon coating is deposited by chemical deposition in phase vapeur.vapor phase. 4 Le composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit revêtement de carbone est un polymère organique pyrolysé. 5 Le composite selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit polymère organique pyrolysé est un brai de charbon  The composite of claim 1 characterized in that said carbon coating is a pyrolyzed organic polymer. The composite of claim 4 characterized in that said pyrolyzed organic polymer is coal pitch pyrolysé ou un polymère de phénol-formaldéhyde pyrolysé.  pyrolyzed or a pyrolyzed phenol-formaldehyde polymer. 6 Le composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite composition de céramique de verre noir (b) est le produit de réaction pyrolysé de: ( 1) un monomère cyclosiloxane de formule R' I (Si- O) n  The composite of claim 1, characterized in that said black glass ceramic composition (b) is the pyrolyzed reaction product of: (1) a cyclosiloxane monomer of formula R 'I (Si-O) n MIRMIR dans laquelle N est un nombre entier de 3 à 30, R est un atome d'hydrogène, et R' est un alcène de 2 à 20 atomes de carbone, dans lequel un atome de carbone vinylique est directement lié au silicium ou bien  wherein N is an integer of 3 to 30, R is a hydrogen atom, and R 'is an alkene of 2 to 20 carbon atoms, wherein a vinyl carbon atom is directly bonded to silicon or ( 2) deux ou plus de deux monomères cyclosi Loxanes diffé-  (2) two or more different cyclosi Loxane monomers rents ayant la formule ( 1) dans Laquelle pour au moins un monomère R est L'hydrogène et R' est un groupe a Lkyle ayant de 1 à 20 atomes de carbone et pour Les autres monomères, R est un a Lcène d'environ 2 à environ 20 atomes de carbone dans lequel un carbone vinylique est directement lié au silicium et R' est un groupe alkyle de 1 à environ 20 atomes de carbone, ladite réaction ayant lieu en  compounds having the formula (1) in which for at least one monomer R is hydrogen and R 'is a alkyl group having from 1 to 20 carbon atoms and for the other monomers R is an alkene of about 2 at about 20 carbon atoms in which a vinyl carbon is directly bonded to silicon and R 'is an alkyl group of 1 to about 20 carbon atoms, said reaction taking place in présence d'une quantité efficace d'un catalyseur d'hydrosilylation.  presence of an effective amount of a hydrosilylation catalyst. 7 Le composite de verre renforcé de fibres selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres réfractaires sont au moins une des fibres choisies dans le groupe comprenant le bore, le carbure de silicium, le graphite, le quartz, la silice, le verre-S, le verre-E, l'alumine, les aluminosilicates, le nitrure de bore, le nitrure de silicium, le carbure de bore, le borure de titane, le carbure de titane, l'oxyde de zirconium et l'alumine  The fiber reinforced glass composite according to claim 1, characterized in that the refractory fibers are at least one of the fibers selected from the group consisting of boron, silicon carbide, graphite, quartz, silica, glass -S, glass-E, alumina, aluminosilicates, boron nitride, silicon nitride, boron carbide, titanium boride, titanium carbide, zirconium oxide and alumina trempée à la zircone.hardened with zirconia. 8 Le composite de verre renforcé de fibres selon la  8 The fiber-reinforced glass composite according to the revendication 6, caractérisé en ce que ladite composition de céra-  claim 6, characterized in that said ceramic composition mique de verre noir est le produit de réaction pyrolysé du  black glass is the pyrolysed reaction product of poly(vinylméthylcyclosiloxane) et du poly(méthylhydrocyclosi-  poly (vinylmethylcyclosiloxane) and poly (methylhydrocycloside) loxane). 9 Le composite de verre renforcé de fibres selon la  siloxane). 9 The fiber reinforced glass composite according to the revendication 8, caractérisé en ce que ledit poly(vinylméthylcyclo-  claim 8, characterized in that said poly (vinyl methylcyclo siloxane) et ledit poly(méthylhydrocyclosiloxane) sont des tétra-  siloxane) and said poly (methylhydrocyclosiloxane) are tetra- mères.mothers. Le composite de verre renforcé de fibres selon la  The fiber reinforced glass composite according to the revendication 6, caractérisé en ce que le catalyseur d'hydrosily-  Claim 6, characterized in that the hydrosilyl catalyst lation est du platine.lation is platinum. 11 Une méthode de préparation des composites de verre renforcés de fibres, caractérisée en ce qu'elle comprend: (a) la réaction ( 1) d'un monomère cyclosiloxane ayant la formule: R' (Si-O) n R dans laquelle N est un nombre entier de 3 à 30, R est un atome d'hydrogène et R' est un alcène de 2 à 20 atomes de carbone dans lequel un atome de carbone vinylique est directement lié au silicium ou bien ( 2) de deux ou plus de deux monomères cyclosiloxanes différents ayant la formule de ( 1) dans laquelle pour au moins un monomère R est l'hydrogène et R' est un groupe  A method for the preparation of fiber reinforced glass composites, characterized in that it comprises: (a) reaction (1) of a cyclosiloxane monomer having the formula: R '(Si-O) n R wherein N is an integer of 3 to 30, R is a hydrogen atom and R 'is an alkene of 2 to 20 carbon atoms in which a vinyl carbon atom is directly bonded to silicon or (2) two or more of two different cyclosiloxane monomers having the formula of (1) wherein for at least one monomer R is hydrogen and R 'is a group alkyle ayant de 1 à 20 atomes de carbone et pour les autres mono-  alkyl having from 1 to 20 carbon atoms and for the other mono- mères, R est un alcène de 2 à 20 atomes de carbone dans lequel un carbone vinylique est directement lié au silicium et R' est un groupe alkyle de 1 à 20 atomes de carbone, ladite réaction ayant  R is an alkene of 2 to 20 carbon atoms in which a vinyl carbon is directly bonded to silicon and R 'is an alkyl group of 1 to 20 carbon atoms, said reaction having lieu en présence d'une quantité efficace d'un catalyseur de hydro-  place in the presence of an effective amount of a hydro- silylation; (b) l'application du produit de réaction de (a) à au moins une fibre réfractaire ayant un revêtement de carbone d'environ 0,01 pm à 5 pm d'épaisseur et choisie dans le groupe constitué de bore, carbure de silicium, graphite, silice, quartz, verre- S, verre-E, alumine, aluminosilicate, nitrure de bore, nitrure de silicium, carbure de bore, borure de titane, carbure de titane, oxyde de zirconium, et alumine trempée à la zircone pour former un préimprégné; (c) la superposition des couches du préimprégné de (b) pour former une structure crue; (d) le durcissement de la structure cru de (c) à une température ne dépassant pas 250 C; (e) la pyrolyse de la structure durcie de (d) à une température d'environ 800 O C à environ 1 400 C dans un atmosphère non oxydante; (f) la récupération du produit pyrolysé de (e) sous la forme d'un composite de verre renforcé de fibres; (g) l'imprégnation du produit pyrolysé de (f) avec le produit de réaction de (a); (h) la pyrolyse du produit imprégné de (g) à  silylation; (b) applying the reaction product of (a) to at least one refractory fiber having a carbon coating of about 0.01 μm to 5 μm in thickness and selected from the group consisting of boron, silicon carbide , graphite, silica, quartz, S-glass, E-glass, alumina, aluminosilicate, boron nitride, silicon nitride, boron carbide, titanium boride, titanium carbide, zirconium oxide, and zirconia-hardened alumina for form a prepreg; (c) superimposing the prepreg layers of (b) to form a green structure; (d) curing the green structure of (c) at a temperature not exceeding 250 C; (e) pyrolyzing the cured structure of (d) at a temperature of about 800 ° C to about 1400 ° C in a non-oxidizing atmosphere; (f) recovering the pyrolyzed product of (e) as a fiber-reinforced glass composite; (g) impregnating the pyrolyzed product of (f) with the reaction product of (a); (h) pyrolysis of the product impregnated with (g) to 800 C-1 400 O C;800 C-1 400 O C; (i) la répétition des étapes (g) et (h) pour obtenir la  (i) repeating steps (g) and (h) to obtain the densité désirée.desired density. 12 La méthode selon la revendication 11, caractérisée en ce que la pyrolyse de (e) est conduite à une température d'environ  The method according to claim 11, characterized in that the pyrolysis of (e) is conducted at a temperature of about 850 C.850 C. 13 Une méthode de préparation des composites de verre renforcés de fibres, caractérisée en ce qu'elle comprend: (a) le placement dans un moule d'au moins une fibre réfractaire, ayant éventuellement un revêtement de carbone d'environ 0,01 pm à 5 pm d'épaisseur et choisie dans le groupe comprenant le bore, le carbure de silicium, le graphite, la silice, le quartz, le verre-S, le verre-E, l'alumine, l'aluminosilicate, le nitrure de bore, le nitrure de silicium, le carbure de bore, le borure de titane, le carbure de titane, l'oxyde de zirconium et l'alumine trempée à la zircone; (b) le remplissage du moule de (a) par ( 1) un monomère cyclosiloxane ayant la formule: R' (Si-O) n Rl dans laquelle N est un nombre entier de 3 à 30, R est un atome d'hydrogène, et R' est un alcène de 2 à 20 atomes de carbone dans lequel un atome de carbone vinylique est directement lié au  A method of preparing fiber reinforced glass composites, characterized in that it comprises: (a) placing in a mold at least one refractory fiber, optionally having a carbon coating of about 0.01 μm at 5 μm thickness and selected from the group comprising boron, silicon carbide, graphite, silica, quartz, S-glass, E-glass, alumina, aluminosilicate, nitride, boron, silicon nitride, boron carbide, titanium boride, titanium carbide, zirconium oxide, and zirconia-hardened alumina; (b) filling the mold of (a) with (1) a cyclosiloxane monomer having the formula: R '(Si-O) n R1 wherein N is an integer from 3 to 30, R is a hydrogen atom , and R 'is an alkene of 2 to 20 carbon atoms in which a vinyl carbon atom is directly bonded to silicium ou bien ( 2) par deux ou plus de deux monomères cyclo-  or two (2) by two or more cycloalkyl monomers siloxanes différents ayant la formule ( 1) dans laquelle pour au moins un monomère, R est un atome d'hydrogène et R' est un groupe  different siloxanes having the formula (1) wherein for at least one monomer, R is a hydrogen atom and R 'is a group alkyle ayant de 1 à 20 atomes de carbone et pour les autres mono-  alkyl having from 1 to 20 carbon atoms and for the other mono- mères, R est un alcène de 2 à 20 atomes de carbone dans lequel un carbone vinylique est directement lié au silicium et R' est un groupe alkyle de 1 à 20 atomes de carbone, et une quantité efficace d'un catalyseur d'hydrosilylation; (c) la réaction des monomères de (b) à une température d'environ 30 C à 150 C pour former un composite cru; (d) la pyrolyse du composite cru de (c) à une température d'environ 800 C à environ 1 400 C dans une atmosphère non oxydante; (e) la récupération du produit pyrolysé de (d) sous la forme d'un composite de verre renforcé de fibres; (f) l'imprégnation du produit pyrolysé de (e) par le produit de réaction des monomères de (b); (g) la pyrolyse du produit imprégné de (f) à  R is an alkene of 2 to 20 carbon atoms in which a vinyl carbon is directly bonded to silicon and R 'is an alkyl group of 1 to 20 carbon atoms, and an effective amount of a hydrosilylation catalyst; (c) reacting the monomers of (b) at a temperature of about 30 C to 150 C to form a green composite; (d) pyrolyzing the green composite of (c) at a temperature of about 800 ° C to about 1400 ° C in a non-oxidizing atmosphere; (e) recovering the pyrolyzed product of (d) as a fiber-reinforced glass composite; (f) impregnating the pyrolyzed product of (e) with the reaction product of the monomers of (b); (g) pyrolysis of the product impregnated with (f) to 800 C-1 400 C;800 C-1 400 C; (h) la répétition des étapes (f) et (g) pour obtenir la  (h) repeating steps (f) and (g) to obtain the densité désirée.desired density. 14 La méthode selon la revendication 13, caractérisée en ce que la pyrolyse (e) est conduite à une température d'environ  The method according to claim 13, characterized in that the pyrolysis (e) is conducted at a temperature of about 850 C.850 C. La méthode selon la revendication 11, caractérisée en ce que les étapes (g) et (h) sont répétées jusqu'à ce que le composite soit capable de défaillance de nature non fragile à des  The method according to claim 11, characterized in that steps (g) and (h) are repeated until the composite is capable of failure of a non-brittle nature to températures atteignant environ 1 300 C.  temperatures up to about 1 300 C. 16 La méthode selon la revendication 13, caractérisée en  The method of claim 13, characterized in that ce que les étapes (f) et (g) sont répétées jusqu'à ce que le compo-  steps (f) and (g) are repeated until the component site soit capable de défaillance de nature non fragile à des tempé-  site is capable of failure of a non-fragile nature at ratures atteignant environ 1 300 C.  eratures up to about 1 300 C.
FR9107170A 1990-01-12 1991-06-12 SILICON CARBOXIDE COMPOSITE REINFORCED BY CERAMIC FIBERS WITH HIGH BEND RESISTANCE. Expired - Fee Related FR2692251B1 (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/464,470 US5512359A (en) 1990-01-12 1990-01-12 High flexural strength ceramic fiber reinforced silicon carboxide composite
US07/523,620 US5468318A (en) 1990-01-12 1990-05-15 High flexural strength ceramic fiber reinforced silicon carboxide composite
US07/629,923 US5486251A (en) 1990-01-12 1990-12-19 High flexural strength carbon fiber reinforced silicon carboxide composite
US07/638,109 US5258084A (en) 1990-01-12 1990-12-20 High flexural strength ceramic fiber reinforced silicon carboxide composite
GB9104688A GB2266304B (en) 1990-01-12 1991-03-06 High flexural strength ceramic fiber reinforced silicon carboxide composite
US08/462,374 US5587345A (en) 1990-01-12 1995-06-05 High flexural strength carbon fiber reinforced silicon carboxide composite

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2692251A1 true FR2692251A1 (en) 1993-12-17
FR2692251B1 FR2692251B1 (en) 1996-03-01

Family

ID=27547127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR9107170A Expired - Fee Related FR2692251B1 (en) 1990-01-12 1991-06-12 SILICON CARBOXIDE COMPOSITE REINFORCED BY CERAMIC FIBERS WITH HIGH BEND RESISTANCE.

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2692251B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4460640A (en) * 1983-04-06 1984-07-17 Dow Corning Corporation Fiber reinforced glass matrix composites
WO1990012835A2 (en) * 1989-04-21 1990-11-01 Sri International Hydridosiloxanes as precursors to ceramic products
FR2647777A1 (en) * 1989-06-01 1990-12-07 Gen Electric
EP0412428A1 (en) * 1989-08-07 1991-02-13 Peter Prof. Dr. Greil Ceramic composite bodies and process for their production

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4460640A (en) * 1983-04-06 1984-07-17 Dow Corning Corporation Fiber reinforced glass matrix composites
WO1990012835A2 (en) * 1989-04-21 1990-11-01 Sri International Hydridosiloxanes as precursors to ceramic products
FR2647777A1 (en) * 1989-06-01 1990-12-07 Gen Electric
EP0412428A1 (en) * 1989-08-07 1991-02-13 Peter Prof. Dr. Greil Ceramic composite bodies and process for their production

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C.A. DOUGHAN ET AL.: "Interfacial properties of C-coated alumina fiber/glass matrix fiber composites", CERAMIC ENGINEERING AND SCIENCE PROCEEDINGS, vol. 10, no. 7/8, August 1989 (1989-08-01), COLUMBUS US, pages 912 - 924 *
CHEMICAL ABSTRACTS, vol. 110, no. 8, 20 February 1989, Columbus, Ohio, US; abstract no. 62312b, page 297; *
R.W. GOETTLER ET AL.: "INTERFACIAL SHEAR STRESSES IN SILICON CARBIDE AND ALUMINA FIBER REINFORCED GLASSES", CERAMIC ENGINEERING AND SCIENCE PROCEEDINGS, vol. 9, no. 7/8, 1988, COLUMBUS US, pages 861 - 870 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR2692251B1 (en) 1996-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5468318A (en) High flexural strength ceramic fiber reinforced silicon carboxide composite
JP4727781B2 (en) Ceramic composite material
US5438025A (en) Silicon oxycarbonitride by pyrolysis of polycyclosiloxanes in ammonia
FR2790470A1 (en) PROCESS FOR PRODUCING FIBER REINFORCED SILICON CARBIDE COMPOSITES
US5231059A (en) Process for preparing black glass using cyclosiloxane precursors
JPS59199547A (en) Manufacture of fiber reinforced glass matrix composite material
FR2544661A1 (en) COMPOSITE MATERIALS CONSISTING OF A RESIN CARBON COKE MATRIX, REINFORCED BY REFRACTORY FIBERS COATED WITH PYROLYTIC CARBON, AND PROCESS FOR OBTAINING THEM
FR2461848A1 (en) CARBON REINFORCED CARBON FRICTION MATERIAL, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND FRICTION ELEMENTS
FR2907778A1 (en) Producing a composite material part comprises filling pores in the fibers of a fibrous structure with a filling composition before impregnation, pyrolysis and densification
EP0742184B1 (en) Method of forming Ceramic matrix composites using modified hydrogen silsesquioxane resin
FR2647777A1 (en)
WO1994017003A1 (en) Ceramic fiber reinforced silicon carboxide composite with adjustable dielectric properties
KR100227558B1 (en) Ceramic matrix composites and method for making same
FR2686874A1 (en) PROCESS FOR MANUFACTURING PARTS OF COMPOSITE MATERIAL WITH CERAMIC MATRIX.
WO1996041774A1 (en) Silicon carboxide composite reinforced with ceramic fibers having a surface enriched in boron nitride
FR2556713A1 (en) CARBON / CARBON COMPOSITES WITH HIGH MECHANICAL RESISTANCE AND RESISTANCE TO OXIDATION
FR2692251A1 (en) Ceramic fiber reinforced silicon carboxy composite with high flexural strength.
FR2692250A1 (en) Ceramic fibre reinforced silicon carboxide composites
WO1993014040A1 (en) Maintaining high flexural strength in ceramic fiber reinforced silicon carboxide composites
EP1004558A2 (en) Coated ceramic fibers
CA2155650C (en) High flexural strength carbon fiber reinforced silicon carboxide composite
WO1994020434A1 (en) High flexural strength ceramic fiber reinforced silicon carboxide composite
CA2023382C (en) Ceramic fiber reinforced silicon carboxide composite
EP0702664B1 (en) Silicon carboxide composite reinforced with ceramic fibers having a surface enriched in boron nitride
JPH04175284A (en) Production of oxidation-resistant c/c material

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse

Effective date: 20070228