JP7122833B2 - Method for producing silicon carbide fiber - Google Patents

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Description

本発明は、炭化ケイ素繊維の製造方法に係り、更に詳細には、安価な炭化ケイ素繊維の製造方法及び炭化ケイ素繊維に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing silicon carbide fibers, and more particularly to a method for producing inexpensive silicon carbide fibers and silicon carbide fibers.

炭化ケイ素繊維は、軽量で耐熱性を有し、かつ高強度であるため、合金に替わる材料としてジェットエンジンやガスタービンなどの熱機関に適用されている。 Silicon carbide fibers are lightweight, heat-resistant, and high-strength, so they are used in heat engines such as jet engines and gas turbines as a material to replace alloys.

炭化ケイ素繊維は、炭化ケイ素系前駆体高分子のポリカルボシラン(PCS)を紡糸し、窒素などの非酸化性雰囲気中で1000~1600℃で焼成し、セラミック化することで作製できる。
そして、上記ポリカルボシラン繊維が焼成時の高温下においても、繊維同士が溶融してくっつくことなく繊維形状を保持できるように、焼成前に不融化処理が行われる。
Silicon carbide fibers can be produced by spinning polycarbosilane (PCS), which is a silicon carbide-based precursor polymer, and baking it at 1000 to 1600° C. in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen to form a ceramic.
In addition, the polycarbosilane fibers are subjected to an infusibilization treatment before firing so that the fibers do not melt and stick to each other even at a high temperature during firing so that the fiber shape can be maintained.

上記不融化処理として、特許文献1には、ポリカルボシラン繊維を酸化雰囲気下で50℃~400℃に加熱し、ポリカルボシランを酸化架橋し不融性にすることが開示されている。 As the infusibilizing treatment, Patent Document 1 discloses that polycarbosilane fibers are heated to 50° C. to 400° C. in an oxidizing atmosphere to oxidatively crosslink the polycarbosilane to make it infusible.

しかし、熱酸化による不融化処理では、炭化ケイ素繊維に酸素が大量に不純物として混入する。そして、混入した酸素は、高温下で熱炭素還元反応により炭化ケイ素の粗大結晶化を促進するため、炭化ケイ素繊維の強度を低下させる。 However, in the infusibilization treatment by thermal oxidation, a large amount of oxygen is mixed into the silicon carbide fibers as an impurity. The mixed oxygen accelerates the coarse crystallization of silicon carbide by a carbon-thermal reduction reaction at high temperatures, thereby lowering the strength of the silicon carbide fiber.

また、特許文献2には、電子線照射による不融化処理が開示され、上記不融化処理によれば、ポリカルボシラン繊維中に酸素が導入されないため、炭化ケイ素繊維中の酸素含有量を1質量%以下にすることができ、1800℃の耐熱性が得られる旨が記載されている。 In addition, Patent Document 2 discloses an infusibilization treatment by electron beam irradiation. According to the infusibilization treatment, oxygen is not introduced into the polycarbosilane fibers, so the oxygen content in the silicon carbide fibers is reduced to 1 mass. % or less, and a heat resistance of 1800° C. can be obtained.

米国特許第4100233号明細書U.S. Pat. No. 4,100,233 米国特許第5322822号明細書U.S. Pat. No. 5,322,822

しかしながら、電子線照射による不融化処理は、高価な電子線照射設備が必要であるため低コスト化が困難である。 However, the infusibilization treatment by electron beam irradiation requires expensive electron beam irradiation equipment, which makes it difficult to reduce the cost.

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電子線照射設備を必要としない安価で高温下で強度低下しない炭化ケイ素繊維の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for producing silicon carbide fibers that does not require electron beam irradiation equipment, is inexpensive, and does not lose strength at high temperatures. is to provide

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、ポリカルボシランの分子量を調製して不融化処理が不要な高分子量のポリカルボシランとし、溶融紡糸が困難な上記高分子量のポリカルボシランを乾式紡糸することにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors adjusted the molecular weight of polycarbosilane to obtain a high-molecular-weight polycarbosilane that does not require infusibilization treatment, and the above-mentioned high-molecular-weight polycarbosilane that is difficult to melt-spun. The inventors have found that the above object can be achieved by dry spinning polycarbosilane, and have completed the present invention.

即ち、上記課題は、本発明の炭化ケイ素繊維の製造方法により解決される。
(1)ポリカルボシランの分子量を調製する分子量調製工程と、
分子量が調製されたポリカルボシランを繊維状にする乾式紡糸工程と、
ポリカルボシラン繊維から炭化ケイ素繊維を得る焼成工程と、を順に備え、
上記分子量調製工程が、合成したポリカルボシランを良溶媒と貧溶媒の混合溶媒に溶解させ、分子量が1000未満のポリカルボシランを除去し、分子量が1000~2000のポリカルボシランを10質量%未満残して、数平均分子量(Mn)が6000~11000のポリカルボシランを得る処理であることを特徴とする炭化ケイ素繊維の製造方法。
(2)上記分子量調製工程前にポリカルボシラン合成工程を備え、
上記ポリカルボシラン合成工程が、ポリカルボシランの原料であるポリシランの熱分解で生成する液相中のポリシランの低沸点成分を蒸発させ、気相中でさらに加熱してポリカルボシランとし、上記ポリカルボシランを上記液相に戻して高分子量化する処理を含むことを特徴とする上記第(1)項に記載の炭化ケイ素繊維の製造方法。
(3)上記ポリカルボシラン合成工程で合成したポリカルボシランが、最大分子量が3.5万~23万のポリカルボシランであることを特徴とする上記第(2)項に記載の炭化ケイ素繊維の製造方法。
(4)上記混合溶媒が、アセトンを70質量%~80質量%含むヘキサン/アセトン混合溶媒であることを特徴とする上記第(1)項~第(3)項のいずれか1つの項に記載の炭化ケイ素繊維の製造方法。
(5)上記分子量調製工程が、分子量が1000未満のポリカルボシランを除去する処理であることを特徴とする上記第(1)項~第(4)項のいずれか1つの項に記載の炭化ケイ素繊維の製造方法。
(6)上記分子量調製工程で分子量が調製されたポリカルボシランの重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が1.2~3.7であることを特徴とする上記第(1)項~第(5)項のいずれか1つの項に記載の炭化ケイ素繊維の製造方法。
(7)上記乾式紡糸工程が、分子量が調製されたポリカルボシランを溶媒に溶解して乾式紡糸溶液を調製する処理を含み、
上記乾式紡糸溶液の粘度が10~40Pa・s(25℃)であることを特徴とする上記第(1)項~第(6)項のいずれか1つの項に記載の炭化ケイ素繊維の製造方法。
(8)上記乾式紡糸溶液が、ポリカルボシランを56~62質量%含むことを特徴とする上記第(7)項に記載の炭化ケイ素繊維の製造方法。
(9)上記焼成工程が、水素ガスと、窒素ガスあるいはアルゴンガスとの混合ガス中で焼成する一次焼成と、窒素ガスあるいはアルゴンガス中で焼成する二次焼成とを含むことを特徴とする上記第(1)項~第(8)項のいずれか1つの項に記載の炭化ケイ素繊維の製造方法。
That is, the above problems are solved by the method for producing silicon carbide fibers of the present invention.
(1) a molecular weight adjusting step of adjusting the molecular weight of polycarbosilane;
a dry spinning process for fibrillating the polycarbosilane with a controlled molecular weight;
and a firing step of obtaining silicon carbide fibers from polycarbosilane fibers,
In the molecular weight adjustment step, the synthesized polycarbosilane is dissolved in a mixed solvent of a good solvent and a poor solvent, polycarbosilane having a molecular weight of less than 1000 is removed, and polycarbosilane having a molecular weight of 1000 to 2000 is less than 10% by mass. A method for producing silicon carbide fibers, characterized in that the remainder is a treatment to obtain a polycarbosilane having a number average molecular weight (Mn) of 6000 to 11000 .
(2) comprising a polycarbosilane synthesis step before the molecular weight adjustment step;
In the polycarbosilane synthesis step, the low boiling point component of polysilane in the liquid phase generated by thermal decomposition of polysilane, which is the raw material of polycarbosilane, is evaporated, and further heated in the gas phase to obtain polycarbosilane, and the polycarbosilane is obtained. The method for producing silicon carbide fibers according to item (1) above, which includes a process of returning the carbosilane to the liquid phase to increase the molecular weight.
(3) The silicon carbide fiber according to item (2) above, wherein the polycarbosilane synthesized in the polycarbosilane synthesis step is a polycarbosilane having a maximum molecular weight of 35,000 to 230,000. manufacturing method.
(4) Any one of items (1) to (3) above, wherein the mixed solvent is a hexane/acetone mixed solvent containing 70% to 80% by mass of acetone . of silicon carbide fibers.
(5) The carbonization according to any one of items (1) to (4) above, wherein the molecular weight adjustment step is a treatment for removing polycarbosilane having a molecular weight of less than 1000. A method for producing silicon fibers.
(6) The ratio (Mw/Mn) of the weight- average molecular weight (Mw) to the number-average molecular weight (Mn) of the polycarbosilane whose molecular weight has been adjusted in the molecular weight adjustment step is 1.2 to 3.7. The method for producing a silicon carbide fiber according to any one of items (1) to (5) above, characterized by:
(7) the dry spinning step comprises dissolving the molecular weight-controlled polycarbosilane in a solvent to prepare a dry spinning solution;
The method for producing a silicon carbide fiber according to any one of items (1) to (6) above, wherein the dry spinning solution has a viscosity of 10 to 40 Pa·s (25°C). .
(8) The method for producing silicon carbide fibers according to item (7), wherein the dry spinning solution contains 56 to 62% by mass of polycarbosilane.
(9) The firing step includes primary firing in a mixed gas of hydrogen gas and nitrogen gas or argon gas, and secondary firing in nitrogen gas or argon gas. A method for producing a silicon carbide fiber according to any one of items (1) to (8).

本発明によれば、焼成時に繊維形状を保持できる不融性の高分子量ポリカルボシランを乾式紡糸することとしたため、焼成前の不融化処理が不要で電子線照射設備を必要としない安価な炭化ケイ素繊維の製造方法及び炭化ケイ素繊維を提供することができる。 According to the present invention, infusible high-molecular-weight polycarbosilane that can retain the fiber shape during firing is dry-spun, so infusibility treatment before firing is unnecessary, and inexpensive carbonization that does not require electron beam irradiation equipment. A method for producing silicon fibers and silicon carbide fibers can be provided.

分子量調製工程におけるポリカルボシランの変化の一例を示すグラフである。4 is a graph showing an example of changes in polycarbosilane in the molecular weight adjustment process. 昇温速度100℃/Hrで一次焼成した炭化ケイ素繊維のSEM写真である。1 is an SEM photograph of silicon carbide fibers that are primarily sintered at a heating rate of 100° C./Hr. 昇温速度50℃/Hrで一次焼成した炭化ケイ素繊維のSEM写真である。4 is an SEM photograph of silicon carbide fibers that are primarily sintered at a heating rate of 50° C./Hr. 液相-気相熱分解縮合装置の一例を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an example of a liquid phase-gas phase pyrolytic condensation apparatus; FIG. 液相-気相熱分解縮合法で作製したポリカルボシランのFT-IRスペクトルである。4 is an FT-IR spectrum of polycarbosilane produced by the liquid-gas phase pyrolytic condensation method.

本発明の炭化ケイ素繊維の製造方法について詳細に説明する。
上記炭化ケイ素繊維の製造方法は、
ポリカルボシランの分子量を調製する分子量調製工程と、
分子量が調製されたポリカルボシランを繊維状にする乾式紡糸工程と、
ポリカルボシラン繊維から炭化ケイ素繊維を得る焼成工程と、を順に備える。
The method for producing silicon carbide fibers of the present invention will be described in detail.
The method for producing the silicon carbide fiber is
A molecular weight adjusting step of adjusting the molecular weight of polycarbosilane;
a dry spinning process for fibrillating the polycarbosilane with a controlled molecular weight;
and a sintering step of obtaining silicon carbide fibers from the polycarbosilane fibers.

<分子量調製工程>
上記分子量調製工程は、低分子量成分から高分子量成分まで含む分子量分布がブロードなポリカルボシランから融着の原因となる低分子量成分を除去し、焼成時の高温下においても溶融せずに繊維同士の融着を防止できる高分子量成分のみとする工程である。
具体的には、ポリスチレンを標準物質として用いたGPC(gel permeation chromatography)測定による分子量が1000未満の低分子量成分を溶媒分別法で除去することで焼成時の融着を防止する。
<Molecular weight preparation step>
The above-mentioned molecular weight adjustment step removes low molecular weight components that cause fusion bonding from polycarbosilane, which has a broad molecular weight distribution from low molecular weight components to high molecular weight components. This is a step in which only high molecular weight components are used to prevent the fusion.
Specifically, low-molecular-weight components having a molecular weight of less than 1000 as determined by GPC (gel permeation chromatography) using polystyrene as a standard substance are removed by solvent fractionation to prevent fusion during firing.

ポリカルボシランは分子量により良溶媒と貧溶媒の混合溶媒に対し溶解性が変わる。
例えば、ヘキサン/アセトン混合溶媒に対する溶解性が変わるため、ヘキサン/アセトン混合溶媒のアセトン比を変えることで、ヘキサン/アセトン混合溶媒に溶解させて除去する低分子量成分の分子量範囲を変えることができる。良溶媒と貧溶媒の混合溶媒の組み合わせとしては、ヘキサン/メタノール、ヘキサン/エタノールなどを挙げることができる。
The solubility of polycarbosilane in a mixed solvent of a good solvent and a poor solvent varies depending on the molecular weight.
For example, since the solubility in a hexane/acetone mixed solvent changes, by changing the acetone ratio of the hexane/acetone mixed solvent, it is possible to change the molecular weight range of the low molecular weight components to be dissolved in the hexane/acetone mixed solvent and removed. Hexane/methanol, hexane/ethanol, etc. can be mentioned as a combination of a mixed solvent of a good solvent and a poor solvent.

図1に、重量平均分子量が5800のポリカルボシランをアセトン比が異なるヘキサン/アセトン混合溶媒に溶解させ、分離したときの沈殿物の分子量の変化をGPCで測定した重量平均分子量を示す。 FIG. 1 shows the weight-average molecular weight of polycarbosilane having a weight-average molecular weight of 5,800 dissolved in hexane/acetone mixed solvents with different acetone ratios, and the change in the molecular weight of the precipitate measured by GPC.

図1から、ヘキサン/アセトン混合溶媒中のアセトン含有量が少なくなるにつれてヘキサン/アセトン混合溶媒に溶解して排除されるポリカルボシランの分子量が大きくなって、沈殿したポリカルボシランの重量平均分子量が大きくなることがわかる。 From FIG. 1, as the acetone content in the hexane/acetone mixed solvent decreases, the molecular weight of the polycarbosilane dissolved in the hexane/acetone mixed solvent and eliminated increases, and the weight average molecular weight of the precipitated polycarbosilane increases. you know it will get bigger.

上記ヘキサン/アセトン混合溶媒は、アセトンを70質量%~80質量%含むことが好ましく、70質量%~78質量%含むことがより好ましい。 The hexane/acetone mixed solvent preferably contains 70% to 80% by mass, more preferably 70% to 78% by mass, of acetone.

アセトンの含有量が80質量%以下であることで、焼成時に融着の原因となる分子量が1000以下のポリカルボシランの大半を除去することができる。また、アセトンの含有量が70質量%未満であると、高分子量のポリカルボシランまで除去されて収率が低下する。 When the acetone content is 80% by mass or less, most of the polycarbosilane having a molecular weight of 1000 or less, which causes fusion during firing, can be removed. On the other hand, if the content of acetone is less than 70% by mass, even high-molecular-weight polycarbosilane is removed, resulting in a reduced yield.

アセトンが80質量%のヘキサン/アセトン混合溶媒を用いて分別し、乾式紡糸したポリカルボシランの生糸を、H/Ar雰囲気中1000℃(昇温速度100℃/Hr)で一次焼成し、Ar雰囲気中1300℃で二次焼成した炭化ケイ素繊維のSEM写真を図2に示す。また、一次焼成の昇温速度50℃/Hrに替えて焼成した炭化ケイ素繊維のSEM写真を図3に示す。 Fractionated using a hexane/acetone mixed solvent containing 80% by mass of acetone, dry-spun polycarbosilane raw silk is primarily calcined at 1000 ° C. in an H 2 /Ar atmosphere (heating rate 100 ° C./Hr), and Ar FIG. 2 shows an SEM photograph of the silicon carbide fibers that were secondarily sintered at 1300° C. in the atmosphere. FIG. 3 shows an SEM photograph of silicon carbide fibers fired at a heating rate of 50° C./hr in the primary firing.

図2のSEM写真では、炭化ケイ素繊維に融着による傷痕がみられるが、図3のSEM写真では、炭化ケイ素繊維に融着による傷痕がみられない。 In the SEM photograph of FIG. 2, scars due to fusion bonding are observed in the silicon carbide fibers, but in the SEM photograph of FIG. 3, scars due to fusion bonding are not observed in the silicon carbide fibers.

図3に示す炭化ケイ素繊維では、一次焼成の昇温速度を下げることで、焼成時にポリカルボシランの生糸から排出される低分子量ポリカルボシランの、焼成雰囲気中の蒸気濃度の上昇が抑制され、繊維同士の融着を回避できたと考えられる。 In the silicon carbide fiber shown in FIG. 3, by lowering the rate of temperature rise in the primary firing, the increase in vapor concentration in the firing atmosphere of the low-molecular-weight polycarbosilane discharged from the polycarbosilane raw silk during firing is suppressed. It is considered that fusion between fibers could be avoided.

アセトンが80質量%のヘキサン/アセトン混合溶媒では、融着の原因となる低分子量のポリカルボシランを完全には除去できていないが、一次焼成の昇温速度を下げることで、繊維同士の融着を回避できることから、アセトンの含有量が80質量%以下の混合溶媒であれば、焼成時の融着の原因となる低分子量成分を除去できることがわかる。 With a hexane/acetone mixed solvent containing 80% by mass of acetone, the low-molecular-weight polycarbosilane that causes fusion cannot be completely removed. Since the adhesion can be avoided, it can be seen that if the mixed solvent contains 80% by mass or less of acetone, the low-molecular-weight components that cause fusion during firing can be removed.

上記分子量調製工程により、平均分子量が高分子側にシフトすると共に、分子量分布がシャープになる。 By the above molecular weight adjustment step, the average molecular weight shifts to the high molecular weight side and the molecular weight distribution becomes sharp.

上記分子量調製工程後のポリカルボシランは、不融性であればよいが、数平均分子量(Mn)が6000~11000であることが好ましい。
上記分子量分布のポリカルボシランは、乾式紡糸が可能であり、焼成時の繊維同士の融着を防止できると共に、低分子量のガス化成分が少なく体積収縮が小さいため焼成による繊維の変形を防止できる。
The polycarbosilane after the above molecular weight adjustment step should be infusible, but preferably has a number average molecular weight (Mn) of 6,000 to 11,000.
The polycarbosilane with the above molecular weight distribution can be dry-spun, and can prevent fusion between fibers during firing, and can prevent fiber deformation due to firing because it has a small amount of low-molecular-weight gasification components and small volume shrinkage. .

また、上記分子量調製工程後のポリカルボシランは、ポリカルボシランの平均分子量にもよるが、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が1.2~3.7であることが好ましい。 In addition, the polycarbosilane after the molecular weight adjustment step has a weight average molecular weight (Mw) to number average molecular weight (Mn) ratio (Mw/Mn) of 1.2 to 1.2, depending on the average molecular weight of the polycarbosilane. 3.7 is preferred.

また、上記分子量調製工程後のポリカルボシランは、分子量が1000~2000のポリカルボシランを10質量%未満含んでいてもよい。
分子量が1000未満のポリカルボシランは、焼成時に融着の原因となるが、分子量が1000~2000のポリカルボシランは、後述する乾式紡糸溶液の溶媒成分となり、超高分子量のポリカルボシランを溶解し易くすると考えられる。
Further, the polycarbosilane after the molecular weight adjustment step may contain less than 10% by mass of polycarbosilane having a molecular weight of 1000 to 2000.
Polycarbosilane with a molecular weight of less than 1000 causes fusion during firing, but polycarbosilane with a molecular weight of 1000 to 2000 becomes a solvent component of the dry spinning solution described later and dissolves ultrahigh molecular weight polycarbosilane. It is considered to make it easier to

<乾式紡糸工程>
上記乾式紡糸工程は、ポリカルボシランを繊維状にする工程であり、上記分子量が調製されたポリカルボシランを溶媒に溶解して乾式紡糸溶液を調製する処理を含む。
具体的には、上記乾式紡糸溶液を紡糸口金 (ノズル) から吐出させ、上記溶剤を自然乾燥または加熱乾燥などにより気化してポリカルボシランの繊維を得る。
<Dry spinning process>
The dry spinning step is a step of making the polycarbosilane fibrous, and includes a process of dissolving the polycarbosilane with the adjusted molecular weight in a solvent to prepare a dry spinning solution.
Specifically, the dry spinning solution is discharged from a spinneret (nozzle), and the solvent is vaporized by natural drying or heat drying to obtain a polycarbosilane fiber.

上記乾式紡糸工程は、300℃以上の高温で紡糸する溶融紡糸とは異なり、室温で、または高温を与えなくても紡糸が可能であり、紡糸したのちに急激な温度低下が生じないため、温度変化に起因する繊維径のバラツキを防止できる。 In the dry spinning process, unlike melt spinning that spins at a high temperature of 300 ° C. or higher, spinning is possible at room temperature or without applying a high temperature, and a rapid temperature drop does not occur after spinning. It is possible to prevent variations in fiber diameter caused by changes.

上記乾式紡糸溶液の粘度は、紡糸ノズルの径にもよるが、10~40Pa・s(25℃であることが好ましい。
40Pa・sを超えると乾式紡糸が困難であり、10Pa・s未満では繊維径のバラツキが生じ易くなる。
なお、乾式紡糸溶液の粘度はB型粘度計で測定した値である。
The viscosity of the dry spinning solution is preferably 10 to 40 Pa·s (25° C.), although it depends on the diameter of the spinning nozzle.
If it exceeds 40 Pa·s, dry spinning is difficult, and if it is less than 10 Pa·s, the fiber diameter tends to vary.
The viscosity of the dry spinning solution is a value measured with a Brookfield viscometer.

上記粘度の乾式紡糸溶液は、上記分子量のポリカルボシランを56質量%~62質量%含むことが好ましい。ポリカルボシランの濃度が上記範囲であることで、繊維断面の変形が防止され、断面が真円に近い炭化ケイ素繊維を得ることができる。 The dry spinning solution having the above viscosity preferably contains 56% to 62% by weight of polycarbosilane having the above molecular weight. When the concentration of polycarbosilane is within the above range, deformation of the cross section of the fiber is prevented, and a silicon carbide fiber having a cross section close to a perfect circle can be obtained.

上記溶媒としては、ポリカルボシランを溶解することができればよく、例えば、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素を挙げることができ、キシレン、トルエンは、ポリカルボシランの溶解性、揮発性に優れるため好適に使用できる。 Examples of the solvent include aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, and halogenated hydrocarbons as long as they can dissolve polycarbosilane. It can be preferably used because of its excellent volatility.

上記乾式紡糸溶液を用いて、例えば、紡糸ノズルのノズル径φが80~120μm、圧力0.5MPa~1.6MPa、紡糸速度60~110m/minで紡糸することで生糸を得ることができる。 Using the above dry spinning solution, raw silk can be obtained by, for example, spinning at a spinning nozzle diameter φ of 80 to 120 μm, a pressure of 0.5 MPa to 1.6 MPa, and a spinning speed of 60 to 110 m/min.

ポリカルボシラン繊維は、焼成によって約30%体積が収縮するため、繊維径φが10~12μmの生糸からはおよそ5~9μmの炭化ケイ素繊維を得ることができる。 Polycarbosilane fibers contract about 30% in volume when fired, so silicon carbide fibers with a diameter of about 5 to 9 μm can be obtained from raw silk with a fiber diameter φ of 10 to 12 μm.

<焼成工程>
上記焼成工程は、ポリカルボシラン繊維をセラミック化して炭化ケイ素繊維にする工程であり、一次焼成と、二次焼成とを含む。
<Baking process>
The sintering step is a step of ceramicizing the polycarbosilane fibers to form silicon carbide fibers, and includes primary sintering and secondary sintering.

上記一次焼成は、非酸化性雰囲気中でポリカルボシラン繊維をおよそ1000℃で焼成し、過剰炭素を排除して炭化ケイ素繊維にする処理である。 The primary firing is a process of firing the polycarbosilane fibers at approximately 1000° C. in a non-oxidizing atmosphere to eliminate excess carbon and form silicon carbide fibers.

上記二次焼成は、非酸化性雰囲気中で炭化ケイ素繊維を1300~1600℃で焼成し、結晶化を進めて高強度化を図る処理である。
上記二次焼成は、必要により張力を付加しながら行うことが好ましい。張力を付加しながらの焼成は、繊維の縮れなどを除去する場合に効果的であり、高強度な繊維を得るために効果的である。
The secondary firing is a process of firing silicon carbide fibers at 1300 to 1600° C. in a non-oxidizing atmosphere to promote crystallization and increase strength.
The secondary firing is preferably performed while applying tension as necessary. Firing while applying tension is effective in removing creases and the like from fibers, and is effective in obtaining high-strength fibers.

二次焼成の温度が1300℃未満では結晶化が進まずアモルファス相が多くなって低弾性率であり、強度も大きくない。また、1600℃を超えると結晶化が進み結晶子サイズが大きくなりすぎて繊維弾性率が高くなり、繊維が脆くなるとともに、強度が低下し始める。 If the secondary firing temperature is less than 1300° C., the crystallization does not progress and the amorphous phase increases, resulting in a low elastic modulus and low strength. On the other hand, when the temperature exceeds 1600°C, crystallization progresses and the crystallite size becomes too large, the fiber modulus increases, the fiber becomes brittle, and the strength begins to decrease.

また、上記一次焼成は、非酸化性雰囲気の水素ガスと窒素ガスあるいはアルゴンガスとの混合ガス中で行うことができ、上記二次焼成は、非酸化性雰囲気の窒素ガスあるいはアルゴンガスとの混合ガス中で行うことができるが、一次焼成は水素ガスとアルゴンガスとの混合ガス中、二次焼成はアルゴンガス中で行うことが好ましい。
アルゴンガスを用いて炭化ケイ素繊維が炉内の酸化物に接触させずに行うことで、酸素含有量が1質量%以下の高耐熱性・高強度の炭化ケイ素繊維を得ることができる。
The primary firing can be performed in a mixed gas of hydrogen gas and nitrogen gas or argon gas in a non-oxidizing atmosphere, and the secondary firing can be performed in a mixed gas of nitrogen gas or argon gas in a non-oxidizing atmosphere. Although it can be carried out in gas, it is preferable to carry out the primary firing in a mixed gas of hydrogen gas and argon gas, and the secondary firing in argon gas.
By using argon gas to prevent the silicon carbide fibers from contacting oxides in the furnace, it is possible to obtain silicon carbide fibers with an oxygen content of 1% by mass or less and high heat resistance and high strength.

また、炭化ケイ素繊維は炭素とケイ素のモル比(C/Si)が化学量論比である1のときに最も高い耐熱性を有する。
炭素を過剰に含有している炭化ケイ素繊維は、大気中などの酸化環境下では、連続的な熱負荷により炭化ケイ素繊維中の過剰炭素が徐々にガス化して放出されるため繊維強度が低下するが、上記一次焼成条件及び二次焼成温度が上記範囲であることで炭素とケイ素のモル比(C/Si)が0.9~1.1である高強度の炭化ケイ素繊維を得ることができる。
Silicon carbide fibers have the highest heat resistance when the molar ratio of carbon to silicon (C/Si) is 1, which is the stoichiometric ratio.
Silicon carbide fibers containing an excess amount of carbon lose their strength in an oxidizing environment such as the air because the excess carbon in the silicon carbide fibers is gradually gasified and released due to continuous heat load. However, when the primary firing conditions and the secondary firing temperature are within the above ranges, high-strength silicon carbide fibers having a carbon-to-silicon molar ratio (C/Si) of 0.9 to 1.1 can be obtained. .

<ポリカルボシラン合成工程>
本発明の炭化ケイ素繊維の製造方法は、上記分子量調製工程前に、ポリカルボシラン合成工程を備えることができる。
本発明の炭化ケイ素繊維の製造方法は、焼成時の高温下においても溶融せずに繊維同士の融着を防止できる高分子量成分を含むポリカルボシランであれば使用できるが、本発明のポリカルボシラン合成工程によれば、上記高分子量のポリカルボシランを容易に合成できる。
<Polycarbosilane synthesis step>
The method for producing silicon carbide fibers of the present invention can include a polycarbosilane synthesizing step prior to the molecular weight adjusting step.
In the method for producing silicon carbide fibers of the present invention, any polycarbosilane containing a high molecular weight component that can prevent fusion between fibers without melting even at high temperatures during firing can be used. According to the silane synthesis process, the polycarbosilane having a high molecular weight can be easily synthesized.

上記ポリカルボシラン合成工程は、液相-気相熱分解縮合法により高分子量のポリカルボシランを合成する工程である。
図4に、液相-気相熱分解縮合装置の一例を示す。
The polycarbosilane synthesizing step is a step of synthesizing a high-molecular-weight polycarbosilane by a liquid-gas phase thermal decomposition condensation method.
FIG. 4 shows an example of a liquid-gas phase thermal decomposition/condensation apparatus.

具体的には、液相反応容器1に入れたポリカルボシランの原料であるポリシランを、300℃~500℃で加熱して熱分解で生成する液相中の低沸点成分を蒸発させる。
蒸発した低分子量のポリシランを気相反応石英管2中でさらに600~700℃で加熱して、低分子量ポリカルボシランとした後、冷却して上記液相反応容器1に戻す。
そして、液相反応容器1中で低分子量ポリカルボシラン同士を縮合させることで高分子量化したポリカルボシランが得られる。
これら一連の反応を繰り返し行うことで、低沸点成分の減少に伴って液相温度が上がり、ポリカルボシランの高分子量化が徐々に進んで超高分子量のポリカルボシランを得ることができる。
Specifically, polysilane, which is a raw material of polycarbosilane, placed in the liquid phase reaction vessel 1 is heated at 300° C. to 500° C. to evaporate low-boiling components in the liquid phase generated by thermal decomposition.
The evaporated low-molecular-weight polysilane is further heated at 600 to 700° C. in the vapor-phase reaction quartz tube 2 to form low-molecular-weight polycarbosilane, which is then cooled and returned to the liquid-phase reaction vessel 1 .
Then, by condensing the low-molecular-weight polycarbosilanes together in the liquid-phase reaction vessel 1, polycarbosilane having a high molecular weight can be obtained.
By repeating a series of these reactions, the liquidus temperature rises as the low boiling point component decreases, and the polycarbosilane is gradually increased in molecular weight to obtain an ultra-high molecular weight polycarbosilane.

上記ポリシランとしては、骨格がSi-Si結合のみからなるポリマーであればよく、側鎖に炭素数1~6のアルキル基やフェニル基を有する従来公知のポリシランを使用できる。 The above polysilane may be a polymer having a skeleton consisting only of Si—Si bonds, and conventionally known polysilanes having an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group in a side chain can be used.

ポリカルボシランの分子量は、合成時間や液相反応容器の加熱最高温度により調節することができる。
上記液相-気相熱分解縮合法では、合成時間の経過と共に液相反応容器中のポリカルボシランが高分子量化する。また、上記液相反応容器の温度が500℃を超えると高分子量化が急激に進んでポリカルボシランが高分子量化して増粘して、最終的にはゲル化し、不溶化する。
The molecular weight of polycarbosilane can be adjusted by the synthesis time and the maximum heating temperature of the liquid phase reactor.
In the liquid phase-gas phase thermal decomposition condensation method, the polycarbosilane in the liquid phase reaction vessel increases in molecular weight as the synthesis time elapses. When the temperature of the liquid phase reactor exceeds 500° C., the polycarbosilane increases in molecular weight and viscosity, and finally gels and becomes insoluble.

上記ポリカルボシラン合成工程では、最大分子量が3.5万~23万のポリカルボシランを合成することが好ましい。 In the polycarbosilane synthesis step, it is preferable to synthesize polycarbosilane having a maximum molecular weight of 35,000 to 230,000.

最大分子量が3.5万以上のポリカルボシランとする合成条件とすることで、上記分子量調製工程で除去する低分子量成分が少なくなって収率が向上する。
また、分子量が23万以上のポリカルボシランを含むと、溶媒に溶解し難い高分子量のポリカルボシランが多くなるため、後述する乾式紡糸可能な乾式紡糸溶液の調製が困難になったり、炭化ケイ素繊維の特性が低下したりする恐れがあり好ましくない。
By setting the conditions for synthesizing polycarbosilane having a maximum molecular weight of 35,000 or more, the amount of low-molecular-weight components to be removed in the molecular-weight preparation step is reduced, and the yield is improved.
In addition, if polycarbosilane having a molecular weight of 230,000 or more is contained, the amount of polycarbosilane having a high molecular weight that is difficult to dissolve in a solvent increases. It is not preferable because the properties of the fiber may deteriorate.

<炭化ケイ素繊維>
上記本発明の炭化ケイ素繊維の製造方法によれば、焼成前の不融化処理が不要で電子線照射設備を必要としない安価な炭化ケイ素繊維が得られる。
上記炭化ケイ素繊維は、炭素、ケイ素、水素、酸素から成り、酸素の含有量が3質量%以下であるため、粗大結晶の成長が防止され耐熱性が優れる。
酸素含有量は1質量%以下であることが好ましい。酸素含有量が1質量%以下であることで、耐熱性がさらに向上する。
<Silicon carbide fiber>
According to the above-described method for producing silicon carbide fibers of the present invention, inexpensive silicon carbide fibers that do not require infusibilization treatment before firing and do not require electron beam irradiation equipment can be obtained.
The silicon carbide fiber is composed of carbon, silicon, hydrogen, and oxygen, and has an oxygen content of 3% by mass or less.
The oxygen content is preferably 1% by mass or less. When the oxygen content is 1% by mass or less, the heat resistance is further improved.

上記炭化ケイ素繊維は、炭素とケイ素のモル比(C/Si)が、0.9~1.5あることが好ましく、0.9~1.1であることがより好ましい。
C/Siモル比が0.9~1.5であることで耐熱性が得られ、0.9~1.1であることでさらに耐酸化性が得られる。
The silicon carbide fiber preferably has a carbon to silicon molar ratio (C/Si) of 0.9 to 1.5, more preferably 0.9 to 1.1.
A C/Si molar ratio of 0.9 to 1.5 provides heat resistance, and a C/Si molar ratio of 0.9 to 1.1 provides further oxidation resistance.

また、上記本発明の炭化ケイ素繊維の製造方法によれば、繊維径が6~15μmの炭化ケイ素繊維を紡糸することができ、上記繊維径のモノフィラメントの引張強度が2.5GPa以上であり、1500℃の熱負荷後の引張強度が2.0GPa以上の高強度かつ高耐熱性の炭化ケイ素繊維が得られる。 Further, according to the method for producing silicon carbide fibers of the present invention, silicon carbide fibers having a fiber diameter of 6 to 15 μm can be spun, and the monofilament with the above fiber diameter has a tensile strength of 2.5 GPa or more, and 1500 A high-strength and high-heat-resistant silicon carbide fiber having a tensile strength of 2.0 GPa or more after a heat load of 10°C can be obtained.

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.

<ポリカルボシラン合成工程>
[実施例1]
ポリシラン(パーメチルポリシラン:日本曹達株式会社製)を図4に示す液相-気相熱分解縮合装置の液相反応容器に入れ、液相反応容器を400~500℃に加熱し、気相反応管を600~700℃に加熱して5時間反応させ、ポリカルボシランを得た。
<Polycarbosilane synthesis step>
[Example 1]
Polysilane (permethylpolysilane: manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.) is placed in the liquid phase reaction vessel of the liquid-gas phase thermal decomposition condensation apparatus shown in FIG. The tube was heated to 600-700° C. and reacted for 5 hours to obtain polycarbosilane.

ポリカルボシランのFT-IRスペクトルを図5に示す。
図5より液相‐気相熱分解縮合法によりカルボシラン骨格を有するポリカルボシランが生成したことが確認された。
FIG. 5 shows the FT-IR spectrum of polycarbosilane.
From FIG. 5, it was confirmed that a polycarbosilane having a carbosilane skeleton was produced by the liquid-gas phase thermal decomposition condensation method.

[実施例2]
合成時間を20時間に代える他は実施例1と同様にしてポリカルボシランを得た。
実施例2のポリカルボシランのFT-IRスペクトルは実施例1と同様であった。
[Example 2]
A polycarbosilane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the synthesis time was changed to 20 hours.
The FT-IR spectrum of the polycarbosilane of Example 2 was similar to that of Example 1.

[実施例3]
液相反応容器の温度を実施例1よりも10℃上げる他は実施例1と同様にしてポリカルボシランを得た。
実施例3のポリカルボシランのFT-IRスペクトルは実施例1と同様であった。
[Example 3]
Polycarbosilane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the temperature of the liquid phase reaction vessel was raised by 10°C.
The FT-IR spectrum of the polycarbosilane of Example 3 was similar to that of Example 1.

[実施例4]
実施例4のポリカルボシランとして、NGSアドバンストファイバー社製PCS-UHを用意した。
[Example 4]
As the polycarbosilane of Example 4, PCS-UH manufactured by NGS Advanced Fiber Co., Ltd. was prepared.

(分子量の測定)
実施例1~4のポリカルボシランの分子量を以下の条件でGPC(Gel Permeation Chromatography)測定により求めた。

・装置:GPC-8020(東ソー株式会社製)
・カラム:TSK G2000HXL及びG4000HXL(東ソー株式会社製)
・温度:40℃
・溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
・流速:1.0mL/分間

濃度0.5質量%のポリカルボシランを1mL注入し、上記の条件で測定したポリカルボシランの分子量分布から、単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用してポリカルボシラン体の数平均分子量Mn、及び重量平均分子量Mwを算出した。測定結果を表1に示す。
(Measurement of molecular weight)
The molecular weights of the polycarbosilanes of Examples 1 to 4 were determined by GPC (Gel Permeation Chromatography) measurement under the following conditions.

・ Apparatus: GPC-8020 (manufactured by Tosoh Corporation)
・Column: TSK G2000HXL and G4000HXL (manufactured by Tosoh Corporation)
・Temperature: 40℃
・ Solvent: THF (tetrahydrofuran)
・Flow rate: 1.0 mL/minute

1 mL of polycarbosilane with a concentration of 0.5% by mass was injected, and from the molecular weight distribution of polycarbosilane measured under the above conditions, the number of polycarbosilane bodies was calculated using a molecular weight calibration curve created from a monodisperse polystyrene standard sample. An average molecular weight Mn and a weight average molecular weight Mw were calculated. Table 1 shows the measurement results.

Figure 0007122833000001
Figure 0007122833000001

<分子量調製工程>
アセトンが78質量%のヘキサン/アセトン混合溶媒を用いて実施例1のポリカルボシランを溶媒分別した。
また、実施例2,3のポリカルボシランは、アセトンが80質量%のヘキサン/アセトン混合溶媒を用いて溶媒分別した。
さらに、実施例4のポリカルボシランを、アセトン比が70質量%のヘキサン/アセトン混合溶媒を用いて溶媒分別した。
<Molecular weight preparation step>
The polycarbosilane of Example 1 was subjected to solvent fractionation using a hexane/acetone mixed solvent containing 78% by mass of acetone.
Further, the polycarbosilanes of Examples 2 and 3 were subjected to solvent fractionation using a hexane/acetone mixed solvent containing 80% by mass of acetone.
Furthermore, the polycarbosilane of Example 4 was subjected to solvent fractionation using a hexane/acetone mixed solvent with an acetone ratio of 70% by mass.

分子量を調製した実施例1~4のポリカルボシランの分子量を測定した。
測定結果を表2に示す。
The molecular weights of the polycarbosilanes prepared in Examples 1 to 4 were measured.
Table 2 shows the measurement results.

Figure 0007122833000002
Figure 0007122833000002

<乾式紡糸工程>
分子量を調製した実施例1、2のポリカルボシランを多量のキシレンに完全に溶解させて低濃度の乾式紡糸溶液とした後、濾紙で濾過してから減圧脱泡処理し、減圧加熱によりキシレンを蒸発させて所望の濃度に調節して乾式紡糸溶液を得た。
上記乾式紡糸溶液を表3に示す条件で乾式紡糸し、繊維径φが10~12μmのポリカルボシランの生糸を得た。
<Dry spinning process>
The polycarbosilane of Examples 1 and 2 whose molecular weight was adjusted was completely dissolved in a large amount of xylene to obtain a low-concentration dry spinning solution. Evaporation and adjustment to the desired concentration gave a dry spinning solution.
The above dry spinning solution was dry-spun under the conditions shown in Table 3 to obtain polycarbosilane raw silk having a fiber diameter φ of 10 to 12 μm.

Figure 0007122833000003
Figure 0007122833000003

<焼成工程>
上記実施例1-2、実施例2、実施例4-1、実施例4-2のポリカルボシランの生糸に張力を付加しながら表4に示す条件で焼成して炭化ケイ素繊維を得た。
<Baking process>
The polycarbosilane raw silk of Examples 1-2, 2, 4-1 and 4-2 was sintered under the conditions shown in Table 4 while applying tension to obtain silicon carbide fibers.

・一次焼成:温度1000℃ 、昇温速度50~100℃/Hr
雰囲気40~60Vol%H/Ar250ml/min
・二次焼成:温度1300~1500℃ 、昇温速度100℃/Hr
雰囲気Ar250ml/min
・Primary firing: temperature 1000°C, heating rate 50-100°C/hr
Atmosphere 40-60 Vol% H 2 /Ar 250 ml/min
・Secondary firing: temperature 1300-1500°C, heating rate 100°C/hr
Atmosphere Ar250ml/min

<評価>
炭化ケイ素繊維を下記の方法で評価した。評価結果を焼成条件と共に表4に示す。
<Evaluation>
Silicon carbide fibers were evaluated by the following methods. Table 4 shows the evaluation results together with the firing conditions.

(酸素含有量及び(C/Si)の測定)
炭化ケイ素繊維のC,H,O含有量をLeco社製SC-144DR、HORIBA製EMGA-930を用いて測定し、SiはC,H,Oを除いた残量として算出して炭素とケイ素のモル比(C/Si)を求めた。
(Measurement of oxygen content and (C/Si))
The C, H, O content of the silicon carbide fiber was measured using SC-144DR manufactured by Leco and EMGA-930 manufactured by HORIBA, and Si was calculated as the remaining amount excluding C, H, O. A molar ratio (C/Si) was determined.

(引張強度の測定)
株式会社イマダ製デジタルフォースゲージと荷重・変位測定ユニットを組合せて、モノフィラメントの引張強度を測定した。
(Measurement of tensile strength)
The tensile strength of the monofilament was measured by combining a digital force gauge manufactured by Imada Co., Ltd. and a load/displacement measuring unit.

Figure 0007122833000004
Figure 0007122833000004

表4より、本発明の炭化ケイ素繊維の製造方法により、引張強度が2.5GPa以上、1500℃の熱負荷後の引張強度が2.0GPa以上の優れた耐熱性を有することが確認された。 From Table 4, it was confirmed that the silicon carbide fiber manufacturing method of the present invention has excellent heat resistance with a tensile strength of 2.5 GPa or more and a tensile strength of 2.0 GPa or more after a heat load at 1500°C.

また、上記実施例1-1~1-3、実施例2及び実施例4-1,4-2のポリカルボシランの生糸に張力を付加しながら表5に示す条件で焼成した炭化ケイ素繊維について、繊維径のバラツキを確認した。 Further, regarding the silicon carbide fibers fired under the conditions shown in Table 5 while applying tension to the polycarbosilane raw silk of Examples 1-1 to 1-3, Example 2, and Examples 4-1 and 4-2 , confirmed the dispersion of the fiber diameter.

Figure 0007122833000005
Figure 0007122833000005

表4、5より、本発明の炭化ケイ素繊維の製造方法により、繊維径が5~9μmの細径化された炭化ケイ素繊維を得られることがわかる。 From Tables 4 and 5, it can be seen that the method for producing silicon carbide fibers of the present invention can obtain silicon carbide fibers having a reduced diameter of 5 to 9 μm.

また、実施例1のポリカルボシランを、アセトンが80質量%のヘキサン/アセトン混合溶媒を用いて分別し、乾式紡糸したポリカルボシランの生糸に張力を付加しながら表6に示す条件で焼成した炭化ケイ素繊維の組成を調べた。 Further, the polycarbosilane of Example 1 was fractionated using a hexane/acetone mixed solvent containing 80% by mass of acetone, and the raw silk of dry-spun polycarbosilane was calcined under the conditions shown in Table 6 while applying tension. The composition of silicon carbide fibers was investigated.

Figure 0007122833000006
Figure 0007122833000006

表6からH/Ar雰囲気中で1000℃まで一次焼成を行えば、炭素とケイ素のモル比(C/Si)が、0.9~1.1、酸素含有量が0.83質量%以下の炭化ケイ素繊維を得られることがわかる。 From Table 6, if the primary firing is performed up to 1000 ° C. in an H 2 /Ar atmosphere, the molar ratio of carbon and silicon (C/Si) is 0.9 to 1.1, and the oxygen content is 0.83% by mass or less. of silicon carbide fibers can be obtained.

1 液相反応容器
2 気相反応石英管
3 電気炉
4 冷却器
5 冷却器
6 冷却器
7 コック
8 Nガスボンベ
9 流量計
10 熱電対
11 熱電対
12 マントルヒータ
13 ガス出口
REFERENCE SIGNS LIST 1 liquid phase reaction vessel 2 gas phase reaction quartz tube 3 electric furnace 4 cooler 5 cooler 6 cooler 7 cock 8 N2 gas cylinder 9 flow meter 10 thermocouple 11 thermocouple 12 mantle heater 13 gas outlet

Claims (9)

ポリカルボシランの分子量を調製する分子量調製工程と、
分子量が調製されたポリカルボシランを繊維状にする乾式紡糸工程と、
ポリカルボシラン繊維から炭化ケイ素繊維を得る焼成工程と、を順に備え、
上記分子量調製工程が、合成したポリカルボシランを良溶媒と貧溶媒の混合溶媒に溶解させ、分子量が1000未満のポリカルボシランを除去し、分子量が1000~2000のポリカルボシランを10質量%未満残して、数平均分子量(Mn)が6000~11000のポリカルボシランを得る処理であることを特徴とする炭化ケイ素繊維の製造方法。
A molecular weight adjusting step of adjusting the molecular weight of polycarbosilane;
a dry spinning process for fibrillating the polycarbosilane with a controlled molecular weight;
and a firing step of obtaining silicon carbide fibers from polycarbosilane fibers,
In the molecular weight adjustment step, the synthesized polycarbosilane is dissolved in a mixed solvent of a good solvent and a poor solvent, polycarbosilane having a molecular weight of less than 1000 is removed, and polycarbosilane having a molecular weight of 1000 to 2000 is less than 10% by mass. A method for producing silicon carbide fibers, characterized in that the remainder is a treatment to obtain a polycarbosilane having a number average molecular weight (Mn) of 6000 to 11000.
上記分子量調製工程前にポリカルボシラン合成工程を備え、
上記ポリカルボシラン合成工程が、ポリカルボシランの原料であるポリシランの熱分解で生成する液相中のポリシランの低沸点成分を蒸発させ、気相中でさらに加熱してポリカルボシランとし、上記ポリカルボシランを上記液相に戻して高分子量化する処理を含むことを特徴とする請求項1に記載の炭化ケイ素繊維の製造方法。
A polycarbosilane synthesis step is provided before the molecular weight adjustment step,
In the polycarbosilane synthesis step, the low boiling point component of polysilane in the liquid phase generated by the thermal decomposition of polysilane, which is the raw material of polycarbosilane, is evaporated, and further heated in the gas phase to obtain polycarbosilane, and the polycarbosilane is obtained. 2. The method for producing silicon carbide fibers according to claim 1, comprising a process of returning the carbosilane to the liquid phase to increase the molecular weight.
上記ポリカルボシラン合成工程で合成したポリカルボシランが、最大分子量が3.5万~23万のポリカルボシランであることを特徴とする請求項2に記載の炭化ケイ素繊維の製造方法。 3. The method for producing silicon carbide fibers according to claim 2, wherein the polycarbosilane synthesized in the polycarbosilane synthesis step has a maximum molecular weight of 35,000 to 230,000. 上記混合溶媒が、アセトンを70質量%~80質量%含むヘキサン/アセトン混合溶媒であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1つの項に記載の炭化ケイ素繊維の製造方法。 The method for producing silicon carbide fibers according to any one of claims 1 to 3, wherein the mixed solvent is a hexane/acetone mixed solvent containing 70% by mass to 80% by mass of acetone. 上記分子量調製工程が、分子量が1000未満のポリカルボシランを除去する処理であることを特徴とする請求項1~4のいずれか1つの項に記載の炭化ケイ素繊維の製造方法。 The method for producing silicon carbide fibers according to any one of claims 1 to 4, wherein the molecular weight adjusting step is a treatment for removing polycarbosilane having a molecular weight of less than 1,000. 上記分子量調製工程で分子量が調製されたポリカルボシランの重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が1.2~3.7であることを特徴とする請求項1~5のいずれか1つの項に記載の炭化ケイ素繊維の製造方法。 The ratio (Mw/Mn) of the weight-average molecular weight (Mw) to the number-average molecular weight (Mn) of the polycarbosilane whose molecular weight has been adjusted in the molecular weight adjustment step is 1.2 to 3.7. A method for producing silicon carbide fibers according to any one of claims 1 to 5. 上記乾式紡糸工程が、分子量が調製されたポリカルボシランを溶媒に溶解して乾式紡糸溶液を調製する処理を含み、
上記乾式紡糸溶液の粘度が10~40Pa・s(25℃)であることを特徴とする請求項1~6のいずれか1つの項に記載の炭化ケイ素繊維の製造方法。
The dry spinning step comprises dissolving polycarbosilane with a controlled molecular weight in a solvent to prepare a dry spinning solution,
The method for producing silicon carbide fibers according to any one of claims 1 to 6, wherein the dry spinning solution has a viscosity of 10 to 40 Pa·s (25°C).
上記乾式紡糸溶液が、ポリカルボシランを56~62質量%含むことを特徴とする請求項7に記載の炭化ケイ素繊維の製造方法。 8. The method for producing silicon carbide fibers according to claim 7, wherein the dry spinning solution contains 56 to 62% by weight of polycarbosilane. 上記焼成工程が、水素ガスと、窒素ガスあるいはアルゴンガスとの混合ガス中で焼成する一次焼成と、窒素ガスあるいはアルゴンガス中で焼成する二次焼成とを含むことを特徴とする請求項1~8のいずれか1つの項に記載の炭化ケイ素繊維の製造方法。 1-, wherein the firing step includes primary firing in a mixed gas of hydrogen gas and nitrogen gas or argon gas, and secondary firing in nitrogen gas or argon gas. 9. A method for producing a silicon carbide fiber according to any one of 8.
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