JPH01188531A - ポリシラザン、それらの製造方法、それから製造されうる窒化ケイ素含有セラミック材料ならびにそれらの製造方法 - Google Patents
ポリシラザン、それらの製造方法、それから製造されうる窒化ケイ素含有セラミック材料ならびにそれらの製造方法Info
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- JPH01188531A JPH01188531A JP63304244A JP30424488A JPH01188531A JP H01188531 A JPH01188531 A JP H01188531A JP 63304244 A JP63304244 A JP 63304244A JP 30424488 A JP30424488 A JP 30424488A JP H01188531 A JPH01188531 A JP H01188531A
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-
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G77/42—Block-or graft-polymers containing polysiloxane sequences
-
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-
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
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- C04B35/589—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride obtained from Si-containing polymer precursors or organosilicon monomers
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、新規ポリシラザン、それらの製造方法、窒化
ケイ素を含有するセラミック材料へのそれらの加工およ
びこの材料それ自体に関する。窒化ケイ素を含有するセ
ラミック材料は、ポリシラザンよりの熱分解によって得
られ、炭化ケイ素および炭素を部分的に含有する窒化ケ
イ素から大部分なっている。
ケイ素を含有するセラミック材料へのそれらの加工およ
びこの材料それ自体に関する。窒化ケイ素を含有するセ
ラミック材料は、ポリシラザンよりの熱分解によって得
られ、炭化ケイ素および炭素を部分的に含有する窒化ケ
イ素から大部分なっている。
窒化ケイ素−5iC−含有セラミック材料へのポリシラ
ザンの熱分解は、すでに文献に記載されている〔アール
・アール・ウィルスらセラミック・ビュレティン第62
巻(1983年)第904〜915頁(R,R,Wil
ls et al、、 Ceramic Bullet
in、 Vol。
ザンの熱分解は、すでに文献に記載されている〔アール
・アール・ウィルスらセラミック・ビュレティン第62
巻(1983年)第904〜915頁(R,R,Wil
ls et al、、 Ceramic Bullet
in、 Vol。
62(1983)、904−915参照〕。
ポリシラザンの製造には、一般に出発物質としてクロロ
シランが使用され、そしてこれらは、アンモニア、第一
または第二アミンまたはジシラザンと反応せしめられる
(米国特許第4,540,803号、同第4.543.
344号、同第4,535,007号、同第4,595
,775号、同第4,397,828号および同第4.
482.669号参照)。
シランが使用され、そしてこれらは、アンモニア、第一
または第二アミンまたはジシラザンと反応せしめられる
(米国特許第4,540,803号、同第4.543.
344号、同第4,535,007号、同第4,595
,775号、同第4,397,828号および同第4.
482.669号参照)。
ポリシラザンを製造するもう一つの方法は、アミノシラ
ザンを過剰のアンモニアまたは過剰の第一アミンと反応
せしめることにある。アミノシランは、同様にクロロシ
ランとアミンとの反応によって製造される(フランス特
許出願公開第2,583,423号参照)。例えば、テ
トラキス(メチルアミノ)シラン5i(NHCIh)
4は、テトラクロロシラン5iC1s とメチルアミン
とから生成される:SiC]= +3 CHJHz=S
i(NHCI+3)4+4 C83NH3CIアミノシ
ランは、次に過剰のアンモニアと反応せしめられ、その
際すべてのメチルアミノ基は、NH基によって置換され
る。粘性の、ないしは高粘性のポリシラザンが生じ、こ
のものは、72〜79重量%のセラミック収量において
熱分解されて窒化ケイ素を含有する材料を提供しうる。
ザンを過剰のアンモニアまたは過剰の第一アミンと反応
せしめることにある。アミノシランは、同様にクロロシ
ランとアミンとの反応によって製造される(フランス特
許出願公開第2,583,423号参照)。例えば、テ
トラキス(メチルアミノ)シラン5i(NHCIh)
4は、テトラクロロシラン5iC1s とメチルアミン
とから生成される:SiC]= +3 CHJHz=S
i(NHCI+3)4+4 C83NH3CIアミノシ
ランは、次に過剰のアンモニアと反応せしめられ、その
際すべてのメチルアミノ基は、NH基によって置換され
る。粘性の、ないしは高粘性のポリシラザンが生じ、こ
のものは、72〜79重量%のセラミック収量において
熱分解されて窒化ケイ素を含有する材料を提供しうる。
この方法の欠点は、多量のアルキルアミン使用であり、
その半分は次いでアミノシランの製造中にアルキルアミ
ン塩酸塩として沈澱する。このアミノシランから製造さ
れる重合体は、粘性に冨んでいるので、従って加工が困
難であり、繊維の製造は、不可能である。従って、通常
の溶剤に可溶性でありそして/または可融性であり従っ
て溶液および/または溶融物から紡糸されうる固体のポ
リシラザンをもたらす簡単な方法を見出すという課題が
生した。本発明は、この課題を解決したものである。
その半分は次いでアミノシランの製造中にアルキルアミ
ン塩酸塩として沈澱する。このアミノシランから製造さ
れる重合体は、粘性に冨んでいるので、従って加工が困
難であり、繊維の製造は、不可能である。従って、通常
の溶剤に可溶性でありそして/または可融性であり従っ
て溶液および/または溶融物から紡糸されうる固体のポ
リシラザンをもたらす簡単な方法を見出すという課題が
生した。本発明は、この課題を解決したものである。
本発明の対象は、式R51CI□−NR’−5iC1z
R(ここにRは自−04−アルキル、ビニルまたはフェ
ニルであり、そしてR1はCI−Ca−アルキルである
)で表わされる1種またはそれ以上のSi、Si’−ジ
オルガニル−N−アルキル−テトラクロロ−ジシラザン
をクロロジシラザン1モル当りアンモニア少くとも6.
7モルと溶媒中で一80℃ないし+70℃の温度におい
て反応せしめることを特徴とする重合体シラザンの製造
方法である。好ましくは、Rはメチル、エチル、ビニル
またはフェニルであり、そしてR゛はメチルである。特
にRはエチルであり、そしてR゛はメチルである。
R(ここにRは自−04−アルキル、ビニルまたはフェ
ニルであり、そしてR1はCI−Ca−アルキルである
)で表わされる1種またはそれ以上のSi、Si’−ジ
オルガニル−N−アルキル−テトラクロロ−ジシラザン
をクロロジシラザン1モル当りアンモニア少くとも6.
7モルと溶媒中で一80℃ないし+70℃の温度におい
て反応せしめることを特徴とする重合体シラザンの製造
方法である。好ましくは、Rはメチル、エチル、ビニル
またはフェニルであり、そしてR゛はメチルである。特
にRはエチルであり、そしてR゛はメチルである。
重合体シラザンのための出発物質として使用されるSi
、Si”−ジオルガニル−N−アルキル−テトラクロロ
−ジシラザンR51Ch−NR’−5iC1□R(以下
“クロロジシラザン”とも呼ばれる)は、R=R’−メ
チルである場合については以下の刊行物から知られてい
る〔シルビゲルら(J、Silbiger et al
、)、インオーガニック・ケミストリー(Inorg、
Chem、)第6巻(1967年)第399頁;ネー
トら(H,N8th etal、)、ヘミソシエ・ヘリ
ヒテ(Chem、 Ber、)第107巻(1974年
)第518頁;およびムーザーら(J、P、 Moos
er et al、)、ツアイトシュリヒト・フユール
・ナツールフオルシュング (Z、 Naturforschung)第29巻b(
1974年)第166頁参照〕。
、Si”−ジオルガニル−N−アルキル−テトラクロロ
−ジシラザンR51Ch−NR’−5iC1□R(以下
“クロロジシラザン”とも呼ばれる)は、R=R’−メ
チルである場合については以下の刊行物から知られてい
る〔シルビゲルら(J、Silbiger et al
、)、インオーガニック・ケミストリー(Inorg、
Chem、)第6巻(1967年)第399頁;ネー
トら(H,N8th etal、)、ヘミソシエ・ヘリ
ヒテ(Chem、 Ber、)第107巻(1974年
)第518頁;およびムーザーら(J、P、 Moos
er et al、)、ツアイトシュリヒト・フユール
・ナツールフオルシュング (Z、 Naturforschung)第29巻b(
1974年)第166頁参照〕。
本発明による方法に必要なりロロジシラザンは、下記の
方法によって得られる: 1種またはそれ以上のオルガニルトリクロロシランR3
1CL+ (ここにRは1ないし4個の炭素原子を有す
るアルキル基、ビニルまたはフェニルを表わす)がモノ
アルキルアミンR’NHK(ここにR゛は1ないし4個
の炭素原子を有するアルキル基を表わす)と反応せしめ
られる。反応は、非プロトン溶媒、好ましくはエーテル
のような極性溶媒、特にTHF中で実施される。温度は
、その際−10ないし+70℃である。
方法によって得られる: 1種またはそれ以上のオルガニルトリクロロシランR3
1CL+ (ここにRは1ないし4個の炭素原子を有す
るアルキル基、ビニルまたはフェニルを表わす)がモノ
アルキルアミンR’NHK(ここにR゛は1ないし4個
の炭素原子を有するアルキル基を表わす)と反応せしめ
られる。反応は、非プロトン溶媒、好ましくはエーテル
のような極性溶媒、特にTHF中で実施される。温度は
、その際−10ないし+70℃である。
オルガニルトリクロロシラン対アルキルアミンのモル比
は、0.3:1ないし1:1のイ直とずべきであリ、そ
して0.5:1ないしO,’7:1のモル比が好ましい
。反応式は次のとおりである: CI R’ CI l1 2 R31Ch + 3 H2NR’ R−3
i −N −5i R+2 R’NH3ClI CI CI 反応の際に生成するアンモニウム塩は、反応溶液から析
出し、一方生成されたクロロジシラザンは、溶液中に残
留する。
は、0.3:1ないし1:1のイ直とずべきであリ、そ
して0.5:1ないしO,’7:1のモル比が好ましい
。反応式は次のとおりである: CI R’ CI l1 2 R31Ch + 3 H2NR’ R−3
i −N −5i R+2 R’NH3ClI CI CI 反応の際に生成するアンモニウム塩は、反応溶液から析
出し、一方生成されたクロロジシラザンは、溶液中に残
留する。
本発明によれば、クロロジシラザンは、1モル当り少く
とも6.7モル、好ましくは少くとも7モルのアンモニ
アと非プロトン溶媒、好ましくはエーテルのような極性
溶媒、特にTIIF中で反応せしめられる。
とも6.7モル、好ましくは少くとも7モルのアンモニ
アと非プロトン溶媒、好ましくはエーテルのような極性
溶媒、特にTIIF中で反応せしめられる。
この反応は、−80℃ないし+70゛Cの温度において
、好ましくは一10℃ないし0℃において行なわれる。
、好ましくは一10℃ないし0℃において行なわれる。
この反応において、アンモニア分子はまず2個の5iC
1官能基と反応してN)l橋を形成する:それによって
最大の架橋が達成される。何故ならば、アルキルアミノ
橋はNO基のように更に2個のケイ素原子に結合してい
るがらである。NO基によるNH’基の部分的置換が次
に生ずる。これは重合対の炭素含量が減少することを意
味し、このことは5iJaセラミツクの製造の観点がら
望ましいことである: l I I 1しかしなが
ら、前述のように、すべてのアルキルアミノ橋が置換さ
れるわけではなく、NR”基はポリシラザン中にdiす
る。生成された新規重合体シラザンは、すべての通常の
非プロトン溶媒中に完全に溶解する。それらは次の構造
単位を有する: 上式中、x+y=1である。その際、R” R”および
R0″についてはRについてと同様同じ基でありうるが
、R” R1)* およびR09は、同一または相異
なるものでありうる(数種のクロロジシラザンの混合物
がアンモニアと反応する場合には、相異なる)。
1官能基と反応してN)l橋を形成する:それによって
最大の架橋が達成される。何故ならば、アルキルアミノ
橋はNO基のように更に2個のケイ素原子に結合してい
るがらである。NO基によるNH’基の部分的置換が次
に生ずる。これは重合対の炭素含量が減少することを意
味し、このことは5iJaセラミツクの製造の観点がら
望ましいことである: l I I 1しかしなが
ら、前述のように、すべてのアルキルアミノ橋が置換さ
れるわけではなく、NR”基はポリシラザン中にdiす
る。生成された新規重合体シラザンは、すべての通常の
非プロトン溶媒中に完全に溶解する。それらは次の構造
単位を有する: 上式中、x+y=1である。その際、R” R”および
R0″についてはRについてと同様同じ基でありうるが
、R” R1)* およびR09は、同一または相異
なるものでありうる(数種のクロロジシラザンの混合物
がアンモニアと反応する場合には、相異なる)。
その際、ケイ素原子は、常にNl+またはNR”橋を介
して他のケイ素原子と結合し、5i−3iの直接結合は
形成されない。
して他のケイ素原子と結合し、5i−3iの直接結合は
形成されない。
クロロジシラザン1モル当り少くとも6.7モルのNH
zが使用されるならばx=0.7〜0.95(y=0.
3〜0.05)の値が得られる。好ましくは、χ=0.
85〜0.95(y=0.15〜0.05)であり、そ
れはクロロジシラザン1モル当り少くとも7モルのNO
,が使用される場合である。一般に、クロロジシラザン
1モル当り多くとも16モル、好ましくは多くとも12
モルのNH3が使用される。もとより16モルよりも多
量のNO2を使用することも可能であるが、このより多
額の出費は、不必要である。
zが使用されるならばx=0.7〜0.95(y=0.
3〜0.05)の値が得られる。好ましくは、χ=0.
85〜0.95(y=0.15〜0.05)であり、そ
れはクロロジシラザン1モル当り少くとも7モルのNO
,が使用される場合である。一般に、クロロジシラザン
1モル当り多くとも16モル、好ましくは多くとも12
モルのNH3が使用される。もとより16モルよりも多
量のNO2を使用することも可能であるが、このより多
額の出費は、不必要である。
従って、本発明のもう一つの対象は、−船人(上式中、
R,R” 、R”およびr峠は同一または相異なるもの
でよく、そしてR,R” 、R”およびRolはC+−
C4−アルキル、ビニルまたはフェニルであり、そして
R”はC,−C,−アルキルであり、そしてXおよびy
は2つの構造単位のモル分率を意味し、その際x +
y=1でありそしてx=0.7〜0.95である)で表
わされる重合体シラザンである。この場合も同様に、好
ましくは、R,R” 、R”およびR1111mは、メ
チル、エチル、ビニルまたはフェニルであり、R゛ は
メチルであり、そして特に好ましくはR,R”、Roお
よびRo“はエチルでありそしてR゛はメチルである。
R,R” 、R”およびr峠は同一または相異なるもの
でよく、そしてR,R” 、R”およびRolはC+−
C4−アルキル、ビニルまたはフェニルであり、そして
R”はC,−C,−アルキルであり、そしてXおよびy
は2つの構造単位のモル分率を意味し、その際x +
y=1でありそしてx=0.7〜0.95である)で表
わされる重合体シラザンである。この場合も同様に、好
ましくは、R,R” 、R”およびR1111mは、メ
チル、エチル、ビニルまたはフェニルであり、R゛ は
メチルであり、そして特に好ましくはR,R”、Roお
よびRo“はエチルでありそしてR゛はメチルである。
本発明の更にもう一つの対象は、
式R31C1□−NR’−3iCI□R(ここにRはC
+−C4−アルキル、ビニルまたはフェニルであり、そ
してR”はC+−Ca−アルキルである)で表わされる
1種またはそれ以上のSi、Si”−ジオルガニル−N
−アルキル−テトラクロロ−ジシラザンをクロロジシラ
ザン1モル当りアンモニア少くとも6.7モルと溶媒中
で一80℃ないし+70℃の温度において反応せしめる
ことを特徴とする重合体シラザンの製造方法である。
+−C4−アルキル、ビニルまたはフェニルであり、そ
してR”はC+−Ca−アルキルである)で表わされる
1種またはそれ以上のSi、Si”−ジオルガニル−N
−アルキル−テトラクロロ−ジシラザンをクロロジシラ
ザン1モル当りアンモニア少くとも6.7モルと溶媒中
で一80℃ないし+70℃の温度において反応せしめる
ことを特徴とする重合体シラザンの製造方法である。
本発明による重合体シラザンの構造式は、それらの窒素
の相対的含量が不可避的に高く、ケイ素対窒素の比が1
:1.3ないし1:2の値を有する。
の相対的含量が不可避的に高く、ケイ素対窒素の比が1
:1.3ないし1:2の値を有する。
Si、+N4においては、この比は1:1.33であり
、従って窒化ケイ素セラミックについてのケイ素対窒素
の正確な比は、ポリシラザンの熱分解の際にアンモニア
を脱離することによって容易に調製されうる。
、従って窒化ケイ素セラミックについてのケイ素対窒素
の正確な比は、ポリシラザンの熱分解の際にアンモニア
を脱離することによって容易に調製されうる。
熱分解中の元素ケイ素の生成は、このようにして防止さ
れる。このことは、セイフエルト、ワイズマンおよびプ
リュードンム(D、 5eyferth、 G、H。
れる。このことは、セイフエルト、ワイズマンおよびプ
リュードンム(D、 5eyferth、 G、H。
Wiseman and C,Prud’homme)
によって記載されたジクロロシランHzSiC]□およ
びアンモニアから出発し、1:1のSi:N比を有する
ポリシラザンへと導く方法〔米国特許筒4,397,8
28号、ジャーナル・オブ・アメリカン・セラミック・
ソサエティー(J、Δmer、 Ceram、 Soc
、)第66巻(1983年)C13頁参照〕においては
極めて困難なことである。そのようなポリシラザンの熱
分解は、α−およびβ−3i3N4をもたらし、そして
ポリシラザン中のケイ素の過剰は、セラミック中の元素
ケイ素として現われる。
によって記載されたジクロロシランHzSiC]□およ
びアンモニアから出発し、1:1のSi:N比を有する
ポリシラザンへと導く方法〔米国特許筒4,397,8
28号、ジャーナル・オブ・アメリカン・セラミック・
ソサエティー(J、Δmer、 Ceram、 Soc
、)第66巻(1983年)C13頁参照〕においては
極めて困難なことである。そのようなポリシラザンの熱
分解は、α−およびβ−3i3N4をもたらし、そして
ポリシラザン中のケイ素の過剰は、セラミック中の元素
ケイ素として現われる。
本発明による窒素に冨んだポリシラザンは、熱分解によ
って無定形の緻密な材料へと変換されることができ、こ
のものは窒化ケイ素を含有しそしてまたHおよび0の痕
跡量をも含有する。
って無定形の緻密な材料へと変換されることができ、こ
のものは窒化ケイ素を含有しそしてまたHおよび0の痕
跡量をも含有する。
従って、本発明のもう一つの対象は、窒化ケイ素を含有
するセラミック材料を製造する方法において、前記のそ
れらの構造式によりまたはそれらの製造方法によって規
定された重合体シラザンを、不活性雰囲気中で800な
いし1400℃において熱分解することを特徴とする上
記窒化ケイ素を含有するセラミック材料の製造方法であ
る。この場合、不活性雰囲気は、N2.ArまたはHe
からなり得、好ましくはN2または計が使用される。
するセラミック材料を製造する方法において、前記のそ
れらの構造式によりまたはそれらの製造方法によって規
定された重合体シラザンを、不活性雰囲気中で800な
いし1400℃において熱分解することを特徴とする上
記窒化ケイ素を含有するセラミック材料の製造方法であ
る。この場合、不活性雰囲気は、N2.ArまたはHe
からなり得、好ましくはN2または計が使用される。
結晶質相としてα−5iJ4を含有する部分的に無定形
の微結晶セラミック材料は1200℃以上、はぼ120
0℃ないし1400℃の範囲内の熱分解温度において生
成される。
の微結晶セラミック材料は1200℃以上、はぼ120
0℃ないし1400℃の範囲内の熱分解温度において生
成される。
これらのポリシラザンは、熱分解の前に種々の方法によ
って三次元成形物品へと成形されうる。
って三次元成形物品へと成形されうる。
成形の最も簡単な方法は、例1に記載されているような
物品のブレス(単軸あるいは等方加圧)である。鋳込み
成形、押出し成形および類似方法のような他の成形方法
もまた可能である。
物品のブレス(単軸あるいは等方加圧)である。鋳込み
成形、押出し成形および類似方法のような他の成形方法
もまた可能である。
成形の一つの重要な方法は、ポリシラザンよりの繊維の
引出しである。その際、トルエン、テトラヒドロフラン
またはヘキサンのような溶剤中の高粘度の溶液から繊維
を引出すことができ、例えば、R,R” 、R”および
Ro1*9がエチルであり、R”がメチルでありそして
Xが0.85ないし0.95である場合には、それらは
また溶液からと同様にポリシラザンの粘稠な溶融物から
も引出されうる。繊維の引出しは、有利には直径80な
いし150μmの紡糸口金を通して行なわれる。次いで
延伸によって繊維は、細くされ、従って、熱分解後に、
直径2ないし20μm、特に5〜15μmの極めて強力
な繊維が形成される。もし繊維が溶液から紡糸されるな
らば、それはまず延伸後に空気または不活性ガス中で乾
燥される。もし繊維が溶融物から紡糸されるならば、溶
融温度は、一般に例えば、60ないし150℃であり、
繊維は、更に延伸後に室温において空気またはアンモニ
ア中で短時間更に架橋され、従って次の熱分解の際に分
解しない。熱分解によって製造された繊維は、繊維によ
って補強されたアルミニウム、アルミニウム合金および
セラミック構成成分中の機械的補強挿入物として使用さ
れる。
引出しである。その際、トルエン、テトラヒドロフラン
またはヘキサンのような溶剤中の高粘度の溶液から繊維
を引出すことができ、例えば、R,R” 、R”および
Ro1*9がエチルであり、R”がメチルでありそして
Xが0.85ないし0.95である場合には、それらは
また溶液からと同様にポリシラザンの粘稠な溶融物から
も引出されうる。繊維の引出しは、有利には直径80な
いし150μmの紡糸口金を通して行なわれる。次いで
延伸によって繊維は、細くされ、従って、熱分解後に、
直径2ないし20μm、特に5〜15μmの極めて強力
な繊維が形成される。もし繊維が溶液から紡糸されるな
らば、それはまず延伸後に空気または不活性ガス中で乾
燥される。もし繊維が溶融物から紡糸されるならば、溶
融温度は、一般に例えば、60ないし150℃であり、
繊維は、更に延伸後に室温において空気またはアンモニ
ア中で短時間更に架橋され、従って次の熱分解の際に分
解しない。熱分解によって製造された繊維は、繊維によ
って補強されたアルミニウム、アルミニウム合金および
セラミック構成成分中の機械的補強挿入物として使用さ
れる。
本発明によるポリシラザンのもう一つの重要な加工の可
能性は、金属、特に鋼、またはAh03゜ZrO□5M
g0 、 SiCまたは窒化ケイ素のようなセラミック
上への緻密な強固に接着する無定形または微結晶性のセ
ラミック被覆物の製造である。
能性は、金属、特に鋼、またはAh03゜ZrO□5M
g0 、 SiCまたは窒化ケイ素のようなセラミック
上への緻密な強固に接着する無定形または微結晶性のセ
ラミック被覆物の製造である。
被覆加工は、トルエン、テトラヒドロフランまたはヘキ
サンのような有機溶剤中のポリシラザンの溶液を用いて
行なわれる。R,R’″、R−およびR***がエチル
であり、Roがメチルであり、そしてXが0.85ない
し0.95である場合には、このポリシラザンは、熔融
可能であり、従って被覆加工は、ポリシラザンの溶液を
用いるほかに、溶融物を用いて被覆されるべき物品を浸
漬することによって実施されうる。無定形ないし微結晶
質の層への熱分解的変換は、三次元的成形物質について
記載されたような不活性ガス下に、800ないし120
0℃、または1200℃ないし1400℃の同じ温度範
囲において行なわれる。
サンのような有機溶剤中のポリシラザンの溶液を用いて
行なわれる。R,R’″、R−およびR***がエチル
であり、Roがメチルであり、そしてXが0.85ない
し0.95である場合には、このポリシラザンは、熔融
可能であり、従って被覆加工は、ポリシラザンの溶液を
用いるほかに、溶融物を用いて被覆されるべき物品を浸
漬することによって実施されうる。無定形ないし微結晶
質の層への熱分解的変換は、三次元的成形物質について
記載されたような不活性ガス下に、800ないし120
0℃、または1200℃ないし1400℃の同じ温度範
囲において行なわれる。
セラミック被覆物は、それらの著しい付着性、すぐれた
硬度および表面の品質のゆえに、機械的ならびに化学的
応力を受ける機械要素の表面仕上げに特に適している。
硬度および表面の品質のゆえに、機械的ならびに化学的
応力を受ける機械要素の表面仕上げに特に適している。
R,R” R**およびR″。がエチルであり、R″が
メチルでありそしてXが0.85〜0.95である溶融
性のポリシラザンは、また溶融することもでき、そして
いかなる所望の鋳型にでも注型することができる。70
ないし90重量%という高いセラミック収量のゆえに、
これらの注型品は、極めて緩徐な加熱計画を用いる熱分
解によって、実際上ひび割れおよび微孔のない無定形、
微結晶または結晶質のセラミック成形物品へと変換され
うる。
メチルでありそしてXが0.85〜0.95である溶融
性のポリシラザンは、また溶融することもでき、そして
いかなる所望の鋳型にでも注型することができる。70
ないし90重量%という高いセラミック収量のゆえに、
これらの注型品は、極めて緩徐な加熱計画を用いる熱分
解によって、実際上ひび割れおよび微孔のない無定形、
微結晶または結晶質のセラミック成形物品へと変換され
うる。
更に、本発明によるポリシラザンは、また不活性ガスの
代りにNH3雰囲気中で70ないし90重量%という同
様に高いセラミック収量をもって熱分解されうる。この
方法によって実際上炭素を含有しないガラス様に透明な
無色の材料が得られる。Nl+。
代りにNH3雰囲気中で70ないし90重量%という同
様に高いセラミック収量をもって熱分解されうる。この
方法によって実際上炭素を含有しないガラス様に透明な
無色の材料が得られる。Nl+。
中で1000℃またはそれ以上において熱分解した場合
には、C−含量は、0.5重量%以下である。熱分解温
度に応じて、熱分解生成物は、実質的に純粋な無定形の
窒化ケイ素(1200℃以下で熱分解)または結晶質窒
化ケイ素(1250℃以上、好ましくは1300℃以上
で熱分解)よりなる。
には、C−含量は、0.5重量%以下である。熱分解温
度に応じて、熱分解生成物は、実質的に純粋な無定形の
窒化ケイ素(1200℃以下で熱分解)または結晶質窒
化ケイ素(1250℃以上、好ましくは1300℃以上
で熱分解)よりなる。
NH3中での熱分解は、前記の成形方法によって製造さ
れたすべての成形物品、すなわち、ポリシラザンの成形
物品、繊維、被覆物および注型品に適用されうる。
れたすべての成形物品、すなわち、ポリシラザンの成形
物品、繊維、被覆物および注型品に適用されうる。
上記のポリシラザンは、また例えばAl2O3,BN。
SiC,5LNaその他類似物のような他のセラミック
粉末と混合することもできる。その場合、改善された機
械的、熱的または化学的性質を有する新規な複合材料が
得られる。
粉末と混合することもできる。その場合、改善された機
械的、熱的または化学的性質を有する新規な複合材料が
得られる。
例1
冷却フィンガーおよび攪拌装置を備えた11の三つロフ
ラスコ内で、Si、Si’−ジメチル−N−メチル−テ
トラクロロジシラザン32.1g(−0,125モル)
−19= を乾燥TI(F600社中に溶解した。冷却フィンガー
を一78℃にそして溶液を一10℃に冷却した。次いで
、内部温度が一5℃以上に上昇しないように、アンモニ
ア25.5g(=1.5モル)を添加した。
ラスコ内で、Si、Si’−ジメチル−N−メチル−テ
トラクロロジシラザン32.1g(−0,125モル)
−19= を乾燥TI(F600社中に溶解した。冷却フィンガー
を一78℃にそして溶液を一10℃に冷却した。次いで
、内部温度が一5℃以上に上昇しないように、アンモニ
ア25.5g(=1.5モル)を添加した。
次に、アンモニウム塩を除去し、そして減圧下に20℃
において溶媒を留去した。この処理の間に、残渣は、固
体となりそして乾燥中に発泡した。ポリシラザン14.
2gが得られた。
において溶媒を留去した。この処理の間に、残渣は、固
体となりそして乾燥中に発泡した。ポリシラザン14.
2gが得られた。
CDC1,における’H−NMRは、2.6と2.2p
pmの間にN(CH3)の共鳴を、0.3と1.25p
pmの間にNHの共鳴を、そして広いシグナル範囲とし
て+0.25と−o、 ippmの間にSi (CHz
)の共鳴を示した。Si (CH3) :NH:N(C
Hi)の強度は、3:1.5:0.14であった。これ
は次の単量体単位の分布が存在することを意味するニ ア 上記のポリシラザンは、1100g1モルの平均モイレ
質量を有していた。このポリシラザンから3000バー
ルにおいて10 X 10 X 10mm3の多孔性物
品をプレスし、そして窒素中で1000℃において1時
間熱分解した。セラミック収量は、70重量%であった
。
pmの間にN(CH3)の共鳴を、0.3と1.25p
pmの間にNHの共鳴を、そして広いシグナル範囲とし
て+0.25と−o、 ippmの間にSi (CHz
)の共鳴を示した。Si (CH3) :NH:N(C
Hi)の強度は、3:1.5:0.14であった。これ
は次の単量体単位の分布が存在することを意味するニ ア 上記のポリシラザンは、1100g1モルの平均モイレ
質量を有していた。このポリシラザンから3000バー
ルにおいて10 X 10 X 10mm3の多孔性物
品をプレスし、そして窒素中で1000℃において1時
間熱分解した。セラミック収量は、70重量%であった
。
元素分析: N 28.2重量% Si 38.5重量
%■ 6.5重量% C 20.6重量%例2 翼付き攪拌機およびドライアイス冷却器を備えた11の
三つロフラスコ内で、窒素気流下にSi,St’−ジエ
チル−N−メチル−テトラクロロジシラザン74.1g
(=0.26モル)を乾燥THF800−中に溶解した
。冷却フィンガーを一78℃に冷却し、そして溶液を一
10℃に冷却した。
%■ 6.5重量% C 20.6重量%例2 翼付き攪拌機およびドライアイス冷却器を備えた11の
三つロフラスコ内で、窒素気流下にSi,St’−ジエ
チル−N−メチル−テトラクロロジシラザン74.1g
(=0.26モル)を乾燥THF800−中に溶解した
。冷却フィンガーを一78℃に冷却し、そして溶液を一
10℃に冷却した。
最後に、内部温度が0℃以上に上昇しないようにアンモ
ニア30.9g(= 1.82モル)を添加した。
ニア30.9g(= 1.82モル)を添加した。
次に、塩化アンモニウムを除去し、そして全部の揮発性
成分を減圧下に20℃において留去した。
成分を減圧下に20℃において留去した。
THPを全部ポンプで排出した後、通常の非プロトン溶
媒中に完全に溶解する軟質の物質28.2gを得た。
媒中に完全に溶解する軟質の物質28.2gを得た。
CDCl3における’H−NMRは、2つの別々のシグ
ナル範囲を示した一一方ではN−メチル基を、そして他
方ではエチルおよびNilの重複するシグナル基を0.
6:12,8の強度をもって示した。これは次式で表わ
される: 窒素中で1000℃において熱分解すると73重量%の
セラミック収量が見出された。
ナル範囲を示した一一方ではN−メチル基を、そして他
方ではエチルおよびNilの重複するシグナル基を0.
6:12,8の強度をもって示した。これは次式で表わ
される: 窒素中で1000℃において熱分解すると73重量%の
セラミック収量が見出された。
例3
冷却フィンガーおよび攪拌装置を備えたIPの三つロフ
ラスコ内で、Si、Si”−ジビニル−N−メチル−テ
トラクロロジシラザン32.3g(=0.115モル)
ヲTHF500+++f中に溶解した。冷却フィンガー
を一78℃に、そして溶液を一10℃に冷却した。内部
温度が一5℃以上に上昇しないようにアンモニアを添加
した。アンモニアの全量は、23.5g(−1,38モ
ル)であった。
ラスコ内で、Si、Si”−ジビニル−N−メチル−テ
トラクロロジシラザン32.3g(=0.115モル)
ヲTHF500+++f中に溶解した。冷却フィンガー
を一78℃に、そして溶液を一10℃に冷却した。内部
温度が一5℃以上に上昇しないようにアンモニアを添加
した。アンモニアの全量は、23.5g(−1,38モ
ル)であった。
反応が終了したときに、沈澱した塩化アンモニウムを除
去し、そして溶媒を減圧下に20℃において留去した。
去し、そして溶媒を減圧下に20℃において留去した。
TIIFを全部ポンプで排出した後に、すべての通 −
常の非プロトン溶媒中に溶解する固体物質10.5gを
得た。
常の非プロトン溶媒中に溶解する固体物質10.5gを
得た。
CDCl3における’+1−NMRは、ビニル基に対し
、そしてN−メチルおよびNH基に対する別々のシグナ
ル範囲を、6:0.9:3.4の強度をもって示した。
、そしてN−メチルおよびNH基に対する別々のシグナ
ル範囲を、6:0.9:3.4の強度をもって示した。
これは、次の単量体単位の分布を示した:
例4
冷却フィンガーおよび攪拌装置を備えた1/の三つロフ
ラスコ内で、保護ガス気流下にビニルトリクロロシラン
35mf (44,5g ; 0.275モル)を乾燥
THF600ml中に溶解した。冷却フィンガーを一7
8℃に(ドライアイス)に、そして反応溶液を一10℃
に冷却した。まずメチルアミン12.8g (0,41
モル)を、そして次に内部温度が0℃以上に上昇しない
ように、アンモニア16.4g(0,96モル)を導入
した。
ラスコ内で、保護ガス気流下にビニルトリクロロシラン
35mf (44,5g ; 0.275モル)を乾燥
THF600ml中に溶解した。冷却フィンガーを一7
8℃に(ドライアイス)に、そして反応溶液を一10℃
に冷却した。まずメチルアミン12.8g (0,41
モル)を、そして次に内部温度が0℃以上に上昇しない
ように、アンモニア16.4g(0,96モル)を導入
した。
塩化アンモニウムを吸引濾別し、そして濾液の揮発性成
分を減圧下に20℃において留去した。
分を減圧下に20℃において留去した。
それによってTIIF中のポリシラザンの66%の溶液
が得られ、このものは、請求項13に従ってAIzOi
の被覆のために使用された。
が得られ、このものは、請求項13に従ってAIzOi
の被覆のために使用された。
CDCl:+における’H−NMRスペクトルは、次の
化学シフトを示した: Si−ビニル: δ−5,5−6,2ppm強度: 1
6.3N−メチル : δ−2,25−2,55ppm
強度: 3NH: δ−0,5−1,3pp
m強度=8.5例5 冷却フィンガーおよび攪拌装置を備えた11の三つロフ
ラスコ内で、窒素気流下でビニルトリクロロシラン38
.1+++f(48,5g;0.3モル)およびメチル
トリクロロシラン35.3mf (44,8g:0.3
モル)の混合物を乾燥THF700+++N中に溶解し
た。冷却フィンガーを一78℃に、そして反応溶液を一
10℃に冷却した。
化学シフトを示した: Si−ビニル: δ−5,5−6,2ppm強度: 1
6.3N−メチル : δ−2,25−2,55ppm
強度: 3NH: δ−0,5−1,3pp
m強度=8.5例5 冷却フィンガーおよび攪拌装置を備えた11の三つロフ
ラスコ内で、窒素気流下でビニルトリクロロシラン38
.1+++f(48,5g;0.3モル)およびメチル
トリクロロシラン35.3mf (44,8g:0.3
モル)の混合物を乾燥THF700+++N中に溶解し
た。冷却フィンガーを一78℃に、そして反応溶液を一
10℃に冷却した。
次に、メチルアミン27.9g(0,9モル)を導入し
た。
た。
この処理中に生成したメチルアミン塩酸塩を反応溶液か
ら析出せしめた。
ら析出せしめた。
次に、アンモニア35.7g (2,1モル)を導入し
た。
た。
メチルアミンおよびアンモニアを導入する場合には、内
部温度が0℃を越えないように留意した。
部温度が0℃を越えないように留意した。
最後に、沈澱した塩化アンモニウムを吸引濾別し、そし
て全部の揮発性成分を減圧下に約20℃において留去し
た。それによって、なおTI(Fを含有する無色の粘稠
な液体が得られた。
て全部の揮発性成分を減圧下に約20℃において留去し
た。それによって、なおTI(Fを含有する無色の粘稠
な液体が得られた。
真空ポンプを使用して更に乾燥することにより白色の乾
燥固体が得られた(34.2g)。
燥固体が得られた(34.2g)。
CDCl3における’H−NMRは、次の化学シフトを
示した。
示した。
Claims (19)
- 1.式RSiCl_2−NR’−SiCl_2R(ここ
にRはC_1−C_4−アルキル、ビニルまたはフェニ
ルであり、そしてR^1はC_1−C_4−アルキルで
ある)で表わされる1種またはそれ以上のSi、Si’
−ジオルガニル−N−アルキル−テトラクロロ−ジシラ
ザンをクロロジシラザン1モル当りアンモニア少くとも
6.7モルと溶媒中で−80℃ないし+70℃の温度に
おいて反応せしめることを特徴とする重合体シラザンの
製造方法。 - 2.Rがメチル、エチル、ビニルまたはフェニルであり
そしてR’がメチルである請求項1記載の方法。 - 3.RがエチルでありそしてR’がメチルである請求項
1記載の方法。 - 4.クロロジシラザン1モル当りアンモニア少なくとも
7モルを使用する請求項1〜3のうちのいずれかに記載
の方法。 - 5.一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、R、R^*、R^*^*およびR^*^*^
*は同一または相異なるものでよく、そしてR、R^*
、R^*^*およびR^*^*^*はC_1−C_4−
アルキル、ビニルまたはフェニルであり、そしてR’は
C_1−C_4−アルキルであり、そしてxおよびyは
2つの構造単位のモル分率を意味し、その際x+y=1
でありそしてx=0.7〜0.95である)で表わされ
る重合体シラザン。 - 6.互いに独立的にR、R^*、R^*^*およびR^
*^*^*がメチル、エチル、ビニルまたはフェニルで
ありそしてR’がメチルである請求項5記載の重合体シ
ラザン。 - 7.R、R^*R^*^*およびR^*^*^*がエチ
ルでありそしてR’がメチルである請求項5記載の重合
体シラザン。 - 8.xが0.85〜0.95である請求項5〜7のうち
のいずれかに記載の重合体シラザン。 - 9.請求項1〜4のうちのいずれかに記載の方法によっ
て得られる重合体シラザン。 - 10.窒化ケイ素を含有するセラミック材料の製造方法
において、請求項5〜9のうちのいずれかに記載の重合
体シラザンを不活性雰囲気中で800ないし1400℃
において熱分解することを特徴とする上記窒化ケイ素を
含有するセラミック材料の製造方法。 - 11.窒化ケイ素を含有するセラミック繊維を製造する
ために重合体シラザンをまず有機溶媒中に溶解し、この
溶液から繊維を引出し、そしてこれらを溶媒の蒸発後に
熱分解する請求項10に記載の方法。 - 12.窒化ケイ素を含有するセラミック成形体を製造す
るために、粉末状の重合体シラザンを熱分解の前に成形
体へとプレスする請求項10記載の方法。 - 13.窒化ケイ素を含有するセラミック被覆物を製造す
るために、重合体シラザンをまず有機溶剤中に溶解し、
この溶液を用いて被覆を行ないそしてこのものを上記溶
剤が蒸発した後に熱分解する請求項10記載の方法。 - 14.窒化ケイ素を含有するセラミック繊維の製造方法
において、請求項7に記載の重合体シラザンを溶融し、
この溶融物から60ないし100℃において繊維を引出
し、これらを空気を用いて不融性となしそして次に不活
性雰囲気中で800ないし1400℃において熱分解す
ることを特徴とする上記窒化ケイ素を含有するセラミッ
ク繊維の製造方法。 - 15.窒化ケイ素を含有するセラミック成形体の製造方
法において、請求項7に記載の重合体シラザンを溶融し
、この溶融物を注型、射出成形または押出し成形により
成形体となし、このものを空気またはNH_3を用いて
不融性となしそして次に不活性雰囲気中で800ないし
1400℃において熱分解することを特徴とする上記窒
化ケイ素を含有するセラミック成形体の製造方法。 - 16.熱分解を不活性雰囲気の代りにNH_3またはN
_2/H_2雰囲気中で行う請求項10〜15のうちの
いずれかに記載の方法。 - 17.熱分解を800〜1200℃において行う請求項
10〜16のうちのいずれかに記載の方法。 - 18.熱分解を1200〜1400℃において行う請求
項10〜16のうちのいずれかに記載の方法。 - 19.請求項10〜18のうちのいずれかに記載の方法
によって得られる窒化ケイ素を含有するセラミック材料
。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19873741059 DE3741059A1 (de) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | Polysilazane, verfahren zu ihrer herstellung, aus ihnen herstellbare siliziumnitrid enthaltende keramische materialien, sowie deren herstellung |
DE3741059.8 | 1987-12-04 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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EP (1) | EP0319794B1 (ja) |
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KR (1) | KR890010042A (ja) |
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CA (1) | CA1320305C (ja) |
DE (2) | DE3741059A1 (ja) |
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- 1988-11-25 EP EP88119656A patent/EP0319794B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1988-12-02 US US07/279,402 patent/US4946920A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-12-02 CA CA000584938A patent/CA1320305C/en not_active Expired - Fee Related
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- 1988-12-02 KR KR1019880016046A patent/KR890010042A/ko not_active Application Discontinuation
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