JP2015531797A - ポリシランの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
‐ 少なくとも一つのアリール基、
‐ 少なくとも一つのアルキル基、
‐ 少なくとも一つのアルケニル基、
‐ 少なくとも三つのハロゲン原子、それら少なくとも三つのハロゲン原子が一つのシランモノマーのケイ素原子に結合する。
(1) R1SiX3
(2) R2R3SiX2、
(3) R4R5SiX2
ここで、
R1はアリール基であり;
R2はアルケニル基であり;
R3、R4、R5は、同じであるか又は異なり、各々アルキル基又はHであり、R3、R4及びR5のうち少なくとも一つがアルキル基であるという条件を有し;
各場合のXはハロゲン原子である。
‐ R1がフェニル基であり、
‐ R2がビニル基であり、
‐ R3、R4、R5の各々が、R3、R4及びR5のうち少なくとも一つがアルキル基であるという条件のもとで、同じであるか又は異なり、アルキル基又はHであり、
‐ 各場合におけるXが塩素原子である。
‐ R1がフェニル基であり、
‐ R2がビニル基であり、
‐ R3、R4、R5の各々が、同じであるか又は異なり、C1〜22アルキル基、好ましくはC1〜12アルキル基、より好ましくはC1〜6アルキル基、更に好ましくはC1〜4アルキル基、更に好ましくはC1〜3であり、更に好ましくはC1〜4アルキル基であり、最も好ましくはメチル基であり、
‐ 各場合におけるXが塩素原子である。
(1) R1SiX3
(2) R2R3SiX2、
(3) R4R5SiX2
ここで、
R1はフェニル基であり;
R2はビニル基であり;
R3、R4、R5の各々はメチル基であり、
各場合のXは塩素原子である。
標準的なシュレンク(Schlenk)法を用いて化学的合成を行うための装置であって、還流冷却器が設けられた三つ口フラスコと、均圧器を備えた滴下漏斗と、KPG攪拌器とを備えた装置を排気してアルゴンを充填した。102mlのテトラヒドロフランと、610mlのトルエンと、112.4gのナトリウムとの混合物を、アルゴン下の室温において、初期チャージとして三つ口フラスコに導入した。同様にアルゴン下において、57mlのフェニルトリクロロシラン、76mlのジクロロメチルビニルシラン、及び152mlのジクロロジメチルシランを滴下漏斗に入れた。撹拌速度を毎分250回転に調節して、三つ口フラスコ内の初期チャージを、オイルバスを用いて、略100℃の温度に加熱した。これで、テトラヒドロフラン及びトルエン中の溶解ナトリウムのエマルションが形成された。このエマルションを、100℃において、5.7ml/分の滴下速度で略50分間にわたる滴下漏斗からのシラン混合物と混合し、青色が反応の開始を示した。混合が完了すると、反応混合物を100℃で更に2時間にわたって攪拌し、その後室温に冷却した。得られた懸濁液を、アルゴン下において、細孔径10μmの保護ガスフリットを通して濾過して、フリットに、塩化ナトリウムと、未反応のナトリウムと、反応過程で形成されたポリシランの不溶性部分との残留物を残し、残留分を160mlのトルエンで洗浄した。得られた濾液は、形成されたポリシランの可溶性部分を含み、溶媒を、真空中において濾液から素早く除去して、81%の収率で、ポリシランの可溶性部分を得た。数平均モル質量Mnは、ゲル浸透クロマトグラフィによると、1110g/molであった。
‐ 88.8mol%のメチル基、
‐ 8.0mol%のビニル基、及び、
‐ 3.2mol%のフェニル基。
95mlのフェニルトリクロロシラン、19mlのジクロロメチルビニルシラン、及び、171mlのジクロロジメチルシランを使用した点を除いては、実施例1で説明したようにして、ポリシランを製造した。ポリシランの可溶性部分は84%の収率で得られた。ゲル浸透クロマトグラフィによって決定された数平均モル質量Mnは969g/molであった。
58.4mlのフェニルトリクロロシラン、79.8mlのジクロロメチルビニルシラン、及び、146.8mlのジクロロジメチルシランを使用した点を除いては、実施例1で説明したようにして、ポリシランを製造した。ポリシランの可溶性部分は76%の収率で得られた。ゲル浸透クロマトグラフィによって決定された数平均モル質量Mnは1570g/molであった。
114mlのフェニルトリクロロシラン、及び171mlのジクロロジメチルシランを使用した点を除いては、実施例1で説明したようにして、ポリシランを製造した。ポリシランの可溶性部分は、90%の収率で得られた。ゲル浸透クロマトグラフィによって決定された数平均モル質量Mnは941g/molであった。
285mlのジクロロメチルビニルシランを使用した点を除いては、実施例1で説明したようにして、ポリシランを製造した。ポリシランの可溶性部分は、46%の収率で得られた。ゲル浸透クロマトグラフィによって決定された数平均モル質量Mnは1030g/molであった。
285mlのフェニルトリクロロシランを使用した点を除いては、実施例1で説明したようにして、ポリシランを製造した。ポリシランの可溶性部分は、100%の収率で得られた。ゲル浸透クロマトグラフィによって決定された数平均モル質量Mnは1720g/molであった。
285mlのジクロロジメチルシランを使用した点を除いては、実施例1で説明したようにして、ポリシランを製造した。ポリシランの可溶性部分は、87%の収率で得られた。ポリシランをテトラヒドロフラン中に取り込むことができなかったので、ゲル浸透クロマトグラフィを用いて、値を決定することはできなかった。
Claims (15)
- ポリシランを製造するための方法であって、(i)少なくとも二つのシランモノマー及び(ii)少なくとも一つのアルカリ金属を反応させるステップを備え、前記シランモノマーが、構造単位として、
少なくとも一つのアリール基、
少なくとも一つのアルキル基、
少なくとも一つのアルケニル基、及び、
少なくとも三つのハロゲン原子
を含み、前記少なくとも三つのハロゲン元素が一つのシランモノマーのケイ素原子に結合する、方法。 - 前記少なくとも一つのアリール基が、C6〜25アリール基、好ましくはC6〜18アリール基、より好ましくはC6〜14アリール基、より好ましくはC6〜12アリール基、より好ましくはC6〜10アリール基、最も好ましくはフェニル基であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも一つのアルキル基が、C1〜25アルキル基、好ましくはC1〜15アルキル基、より好ましくはC1〜10アルキル基、より好ましくはC1〜6アルキル基、より好ましくはC1〜4アルキル基、より好ましくはC1〜3アルキル基、より好ましくはC1〜2アルキル基、最も好ましくはメチル基であることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 前記少なくともアルケニル基が、C2〜25アルケニル基、好ましくはC2〜15アルケニル基、より好ましくはC2〜10アルケニル基、より好ましくはC2〜6アルケニル基、より好ましくはC2〜4アルケニル基、最も好ましくはビニル基であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも三つのハロゲン原子の各々が塩素であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも一つのアリール基と前記少なくとも一つのアルキル基と前記少なくとも一つのアルケニル基のうち少なくとも一つ、好ましくは前記少なくとも一つのアリール基と前記少なくとも一つのアルキル基と前記少なくとも一つのアルケニル基のうち少なくとも二つ、より好ましくは前記少なくとも一つのアリール基と前記少なくとも一つのアルキル基と前記少なくとも一つのアルケニル基の全てが非置換であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記反応させるステップにおいて、
(1) R1SiX3
(2) R2R3SiX2
(3) R4R5SiX2
という一般式(1)から(3)を有する三つのシランモノマーを用い、
R1がアリール基であり、
R2がアルケニル基であり、
R3、R4及びR5が、R3とR4とR5とのうち少なくとも一つがアルキル基であるという前提において、同じであるか又は異なり、且つ、R3、R4及びR5の各々がアルキル基又はHであり、
各一般式におけるXがハロゲン原子であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。 - シランモノマーとして、フェニルトリクロロシラン、ジクロロメチルビニルシラン、及びジクロロジメチルシランが用いられることを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記三つのシランモノマーの物質量の合計に基づいて、前記一般式(1)のシランモノマーの物質量分率が15から30mol%であり、前記一般式(2)のシランモノマーの物質量分率が5から40mol%であり、前記一般式(3)のシランモノマーの物質量分率が43から66mol%であることを特徴とする請求項7又は8に記載の方法。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の方法によって得られたポリシラン。
- 基の合計を1.00として、0.01から0.98のアルキル基、0.01から0.96のアルケニル基、及び0.01から0.20のアリール基を含む、好ましくは0.50から0.98のアルキル基、0.01から0.30のアルケニル基、及び0.01から0.20のアリール基を含む、より好ましくは0.77から0.96のアルキル基、0.02から0.11のアルケニル基、及び0.02から0.12のアリール基を含む、最も好ましくは0.84から0.92のアルキル基、0.05から0.11のアルケニル基、及び0.02から0.06のアリール基を含むことを特徴とする請求項10に記載のポリシラン。
- 600から4000g/mol、好ましくは700から2000g/mol、より好ましくは800から1500g/mol、最も好ましくは900から1200g/molの数平均モル質量Mnを有することを特徴とする請求項11に記載のポリシラン。
- 請求項10から12のいずれか一項に記載のポリシランを熱分解することによって得られた炭化ケイ素成形品であって、炭化ケイ素中の炭素に対するケイ素の物質量の比が、好ましくは0.75から1.25の範囲内、より好ましくは0.8から1.20の範囲内、より好ましくは0.85から1.15の範囲内、より好ましくは0.9から1.0の範囲内、最も好ましくは0.95から1.0の範囲内であることを特徴とする炭化ケイ素成形品。
- 請求項13に記載の炭化ケイ素成形品を少なくとも一つ備えた繊維複合材であって、好ましくは炭化ケイ素繊維及びマトリクス材料を含む繊維複合材。
- 軽量構造、電気産業、航空宇宙、自動車構造、及び航空機構造における請求項13に記載の炭化ケイ素成形品及び/又は請求項14に記載の繊維複合材の使用。
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