JPH02264017A - 放射線照射による高性質ケイ素系セラミック繊維の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、有機ケイ素ポリマーを溶融紡止し、放射線照
射によって不敵化し、更にセラミックス化することによ
り高性能ケイ素系セラミック繊維を製造する方法に関す
る。

（従来の技術） 従来、有機ケイ素ポリマーからセラミック繊維を製造す
るには、有機ケイ素ポリマーを溶融紡糸し、これを熱酸
化によって不敵化した後にセラミックス化するか、或い
は放射線照射によって不融化した後にセラミックス化す
ることによって行われていた。

（発明が解決しようとする課題） 有機ケイ素ポリマーからセラミック繊維の製造方法にお
いて、熱酸化による不敵化の際にポリマー繊維中に大量
の酸素が導入され、セラミックス化により得られたセラ
ミック繊維が１３００℃以上の高温で急激に強度低下を
もたらす原因となっている。又放射線照射による架橋反
応を利用した場合においても安定なラジカルが生成する
ために、空気中に曝した場合、かなりの酸素が導入され
、１３００℃以上の高温での強度低下をもたらす原因に
なっている。従って放射線照射後、不活性ガス雰囲気中
で焼成する方法は、非常に重要な、必要な方法である。

このことは同じ発明者による別件の特許出願「放射線照
射を用いた高性質ケイ素系セラミック繊維の製造方法」
で既に述べたとおりである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、有機ケイ素ポリマー繊維を放射線照射する場
合にアセチレン、エチレンなどの架橋促進剤を用いると
より低い吸収線量で不融化が可能となり、有機ケイ素ポ
リマー繊維の放射線照射によるｄａｍａｇｅもすくなく
なる利点があることにもとづいている。従って本発明の
高性能ケイ素系セラミック繊維は、有機ケイ素ポリマー
の架橋促進剤を用いて放射線照射後、不活性ガス雰囲気
中、１５０〜５００℃で焼成し、低酸素濃度有機ケイ素
ポリマー繊維を得た後、更に不活性ガス気流中でセラミ
ックス化することにより得られる。このようにして得ら
れたセラミック繊維はより高性能な特性を有する繊維で
ある。又、この超耐環境性セラミック繊維は金属間化合
物、セラミックス基複合材料の強化繊維として期待され
る。

（実施例） 以下、本発明を実施例に基いて説明する。

実施例１ ５ｊの三ロフラスコに無水キシレン２．５１とナトリウ
ム４００ａとを入れ、窒素ガス気流下でキシレンの沸点
まで加熱し、ジメチルジクロロシラン１１を１時間で滴
下した０滴下終了後、１０時間加熱還流し沈澱物を生成
させた。この沈澱を濾過し、まずメタノールで洗浄した
後、水で洗浄して、白色粉末のポリジメチルシラン４２
０ｇを得た。こうして得られたポリジメチルシラン３０
０ｇを還流冷却器を備えた３ｊの反応容器に入れる。窒
素気流下で撹拌しながら容器内が４５０℃になるように
徐々に加熱し４５０℃で１５時間保持し、反応を行う。

冷却後、反応生成物をキシレン溶液として取り出し、−
過後１４０℃に加熱してキシレンを蒸発させ、１６２ｇ
の固体状の数平均分子量１３００のポリカルボシランを
得た。

このポリカルボシランを紡糸装置を用いて、窒素気流巾
約３３５℃に加熱溶融して、３００μｍの口金より、空
気中へ紡糸する、その時の紡糸速度は５００　ＩＩ　／
ｍｉｎで得られた繊維の直径は１８μｍである。この繊
維０．９０を１３０ｃｃのガラス管に、４５０ｔＯ「「
のアセチレンガス雰囲気の下で密封し、γ線を７．５に
Ｇｙ／　ｈの線量率で約１．１ＨＧｖ照射し、不敵化し
た後、真空中、２００℃で熱処理を行い、更にＡｒ雰囲
気中で１２００℃焼成を行い、低酸素濃度（１ｗｔｘ以
下）ノＳｉＣ＠維を得た。

この得られた繊維の引張強度は４．０ＧＰａ　、ヤング
率は２５０ＧＰａであった。このＳｉＣ繊帷は１５００
℃、１８００℃焼成を行っても引張強度の低下′は観測
されず、ヤング率は２７Ｇ　、３００ＧＰａに増加した
。

実施例２ 実施例１で得られたポリカルボシラン繊維をＬＯＯｔＯ
ｒｒのアセチレンガス中、Ｉ　ＨＧｙの電子線照射を０
．３８Ｐａの張力下で行った。照射後Ｈｅ中、２００℃
で加熱し、その後Ａ「気流中１０　ＨＰａの張力下で室
温から１２００℃まで焼成して、酸素濃度Ｉ　ＶＩｔ％
以下のＳｉＣ系繊維を得た。得られた繊維の引張強度は
３．５０Ｐａ、ヤング率は２５０ＧＰａで半導体的特性
を有していた。この＊Ｓｔを１８００℃で焼成しても特
性の低下は観測されなかった。

実施例３ 実施例１で合成したポリジメチルシラン２５０９に、ジ
フェニルジクロロシラン７５９ｇとホウ酸１２４ｇを窒
素ガス雰囲気下、ｎ−ブチルエーテル中、１００〜１２
０℃の温度で加熱し、生成した白色樹脂状物を、さらに
真空中４００℃で１時間加熱することによって得られた
ポリボロジフェニルシロキサン８．２７９を添加混合し
、還流管を備えた２ｊの石英書中で３７０℃まで加熱し
６時間重合し、シロキサン結合を一部含むポリカルボシ
ランを得た。室温で放冷後ベンゼンを加えて溶液として
取り出し濾過後、ベンゼンを蒸発させ、１４０９の固体
状ポリカルボシランを得た。このポリカルボシランを紡
糸装置を用いて３３５℃に加熱溶融して、３００μｍの
口金より、５００ｍ／１ｎの紡糸速度で空気中で溶融結
糸して直径１３μの繊維を得な、この約１．２ｇのポリ
カルボシラン繊維を　１０５ｔｏｒｒのアセチレンガス
雰囲気の１３０ｃｃのガラス管に密封し、線量率７．５
にＧｙ／ｈのγ線を約２　ＨＧｙ照射し、その後真空中
で２５０℃焼成を行いＡｒガス中で、１２００℃まで焼
成して低酸素濃度（１ｗｔＸ以下）の５ｉＣ４ｌ維を得
な、得られた繊維の引張強度は３．５ＧＰａ　、ヤング
率は２３０ＧＰａであった。　１５００℃で１００時間
、Ａｒ中および空気中で焼成してもそれらの特性は低下
しなかった。

実施例４ 実施例３で合成したポリカルボシランｌＩＩ雑を１５０
ｔｏｒｒのエチレンガス雰囲気で、Ｉ　ＨＧｙの電子線
照射を行った。その後Ｈｅ中で３００℃焼成を行い、Ａ
１９１２００℃まで焼成して酸素濃度１　ｗｔＸ以下の
ＳｉＣ繊維を得た。得られた繊維の引張強度は３、０Ｇ
Ｐａ、ヤング率は２００ＧＰａで１５００℃まで特性の
低下は観測されなかった。

実施例５ 実施例４で得られたポリカルボシラン繊維を１００ｔｏ
ｒｒのアセチレンガス雰囲気中で、２８ＧＶ電子線照射
を行った後、Ｈｅ中、２００℃焼成を行った。続いてＡ
ｒ中、１３００℃まで焼成して１　ｗｔ％以下の酸素濃
度のＳｉＣ繊維を得な、この繊維は半導体的電気特性を
有しており引張強度３．５ＧＰａ　、ヤング率２５００
Ｐａであった。　１７００℃まで焼成しても機械的特性
の低下は観測されなかった。

実施例６ 実施例５で得られたポリカルボシラン繊維０．８ｇを　
１２０ｃｃのガラス管に６５０ｔｏｒｒのエチレンガス
と共に入れて密封し、γ線を７．５にａｙ７　ｈの線量
率で約３．５８Ｇｌ／照射した、その後Ｈｅ中、２００
℃で焼成し、Ａｒ中、１２００℃まで焼成してＳｉＣ繊
維を得た。得られた繊維の引張強度は３．０ＧＰａ、ヤ
ング率は２０００Ｐａであった。１ｅｏｏ℃まで焼成し
ても強度の低下は観測されなかったが、１７００℃では
強度が低下し２．５ＧＰａとなり、又ヤング率は２００
ＧＰａであった。

実施例７ 実施例１で合成したポリカルボシラン繊維的０．７９を
６００ｃｃのガラス管に入れ、４００ｔｏｒｒのアンモ
ニアガス雰囲気にして密封後、１０にａｙ／ｈの線量率
で約４　ＨＧＶγ線照射した、その後、真空中で２５０
℃焼成を行い、続いてＡ１９１２００℃で焼成してＳｉ
Ｃ繊維を得た。この繊維は半導体的電気特性を有してお
り、引張強度２．８ＧＰａ　、ヤング率２０ｏａｒ’ａ
であったや１８００℃、空気中、不活性ガス雰囲気中で
焼成しても特性の低下は観測されず、１８００℃で１０
時間以上、熱処理しても特性は低下しなかった。

（発明の効果） 本発明は、有機ケイ素ポリマー繊維を放射線照射する場
合に、アセチレン、エチレンなどの架橋促進剤を用いる
ことにより、低い吸収線量で不融化が可能となる結果、
有機ケイ素ポリマー繊維の放射線照射によるｄａｍａｇ
ｅが少なくなるという効果が生じる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 有機ケイ素ポリマーを溶融紡糸し、放射線照射によって
   不融化し、更にセラミックス化するケイ素系セラミック
   繊維の製造方法において、前記有機ケイ素ポリマーを溶
   融紡糸して得た有機ケイ素ポリマー繊維をエチレンやア
   セチレンなどの鎖式不飽和炭化水素およびアンモニアな
   どの活性ガスを架橋促進剤として用いて、放射線照射後
   、１５０−５００℃の非酸化性雰囲気中で熱処理するこ
   とにより低酸素濃度の不融化有機ケイ素ポリマー繊維に
   転化し、この不融化有機ケイ素ポリマー繊維を不活性雰
   囲気中でセラミックス化することを特徴とする高性能ケ
   イ素系セラミック繊維の製造方法。