JPH035416B2 - - Google Patents

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JPH035416B2
JPH035416B2 JP58011746A JP1174683A JPH035416B2 JP H035416 B2 JPH035416 B2 JP H035416B2 JP 58011746 A JP58011746 A JP 58011746A JP 1174683 A JP1174683 A JP 1174683A JP H035416 B2 JPH035416 B2 JP H035416B2
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polycarbosilane
molecular weight
low molecular
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organosilicon compound
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JP58011746A
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Ryuzo Kasahara
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリシラン骨格を有する有機ケイ素化
合物からケイ素と炭素とを主な骨格成分とするポ
リカルボシランを製造する方法に関するものであ
る。
近年、優れた耐熱性と強度を有するシリコーン
カーバイト(SiC)が新しい素材として注目さ
れ、繊維、フイルム、焼結体等の形状で利用され
はじめている。ポリカルボシランを焼成すること
によりシリコーンカーバイトを得ることができ
る。したがつてポリカルボシランはシリコーンカ
ーバイトの原料として有用な化合物となつてき
た。
従来、ポリカルボシランはポリシランを熱重合
することにより製造されているが、これらの方法
として、特開昭51−126300号、特開昭52−74000
号、特開昭52−112700号および特開昭54−61299
号等の方法が開示されている。しかしこれらの従
来方法では、オートクレープのような高圧容器や
流通式装置で高温高圧下で長時間の反応を行わせ
たり、触媒を用いる必要があつた。その他常圧下
で溶媒を用いない方法(矢島、Chen.Lett.,P551
(1976))もあるが、収率が35%と低い。これらの
従来方法では、目的のポリカルボシランを工業的
に製造する方法としては最適ではなかつた。また
特開昭56−110733号公報にはポリシラン100重量
部に低分子量のポリカルボシラン10〜50重量部を
混合し触媒の存在下に反応させる方法が開示され
ているが、この方法は反応開始時に反応物が半固
体状となつてしまい、撹拌が難しく、系内の温度
が均一にならず局部過熱等が起こり、目的のポリ
カルボシランの重合度の制御等が困難であり、混
合する低分子量ポリカルボシランの使用量により
生成するポリカルボシランの品質が変化する等の
欠点がある。さらに、この方法では触媒を用いな
ければならないが、この場合に得られるポリカル
ボシランは、触媒未使用の場合のものと品質が異
なり、例えばポリボロシロキサンを使用した場合
には、酸化に対して不安定で取り扱いにくく、ま
たシリコーンカーバイトにした場合の品質も低下
することが知られている。〔第2回新材料研究会
講演要指P3〜11(1979)〕 本発明者らは、従来法における上記欠点のない
工業的に有利なポリカルボシランの製造方法を確
立すべく鋭意研究を行なつたところ、高圧容器や
流通式装置等の特殊な装置や触媒を何ら用いるこ
となく短時間でポリカルボシランを高収率で得る
ことのできる製造方法を見いだし、本発明を完成
するに至つた。
すなわち本発明は、一般式() (ただし、式中R1,R2,R3およびR4はそれぞ
れ水素原子、低級アルキル基、フエニル基、シリ
ル基および水酸基から選ばれる置換基を表わし、
R1,R2,R3,R4は互い同一でも相異つていても
よく、mは2以上の整数を表わす。)で示される
鎖状ポリシランおよび一般式() (R5×R6・Si)o () (ただし、式中R5およびR6はそれぞれ水素原
子、低級アルキル基、フエニル基、シリル基お
よび水酸基から選ばれる置換基を表わし、R5
R6は互いに同一でも相異つていてもよく、n
は4以上の整数を表わす。) で示される環状ポリシランから選ばれるポリシラ
ン骨格を有する有機ケイ素化合物の少なくとも一
種を、低分子量ポリカルボシラン(低沸点副生
物)の存在下、反応に対して不活性な雰囲気中で
加熱することを特徴とするポリカルボシランの製
造方法に関するものである。
さらに本発明は、前記の方法によりポリカルボ
シランを製造した後、低分子量ポリカルボシラン
(低沸点副生物)を加えて溶解し不溶物を別し
た後、低分子量ポリカルボシランを留去すること
を特徴とするポリカルボシランの製造方法を含む
ものである。
本発明方法において出発物質として用いられる
有機ケイ素化合物は、前記一般式()、および
一般式()で示される鎖状ポリシランおよび環
状ポリシランから選ばれるポリシラン骨格を有す
る有機ケイ素化合物の少なくとも一種である。こ
のような有機ケイ素化合物としては、たとえば前
記一般式()、()のR1,R2,R3,R4,R5
R6の各置換基が実質的にすべてメチル基である
ものや、一部がエチル基、フエニル基、水素原子
シリル基および水酸基等で置換されているものが
あげられるが、特に鎖状の場合には一般式()
においてR1,R2がメチル基、R3,R4が水酸基ま
たはメチル基で5≦m≦100の鎖状ポリシランが
好ましい。
本発明方法において出発物質となる有機ケイ素
化合物は、通常の方法、たとえばジメチルジクロ
ロシラン、ジフエニルジクロロシラン、メチルフ
エニルジクロロシランなどのクロロシラン化合物
をナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属を用
いた脱塩素・縮合反応により容易に製造すること
ができる。
本発明は、有機ケイ素化合物を低分子量ポリカ
ルボシランの存在下、反応に対して不活性な雰囲
気のもとで加熱することにより行なわれるが、反
応の際に用いられる低分子量ポリカルボシランと
は、数平均分子量が200ないし800のポリカルボシ
ランである。この低分子量ポリカルボシランは、
前記一般式()および/または一般式()で
表わされるポリシラン骨格を有する有機ケイ素化
合物を従来法により転位重合して製造する際に副
生するものを用いてもよいが、本発明方法の反応
より副生される低分子量ポリカルボシランを使用
する方が効率がよい。
反応に際して存在する低分子量ポリカルボシラ
ンの量は、出発物質の有機ケイ素化合物100重量
部に対して80ないし500重量部、好ましくは100な
いし300重量部である。低分子量ポリカルボシラ
ンが80重量部未満のときは、有機ケイ素化合物と
の反応混合物が半固体状となつて撹拌が困難とな
り、系内の温度が均一にならず局部過熱等が起
り、分子量分布および重合度の制御が容易でな
く、また低分子量ポリカルボシランを500重量部
を超えて用いても、なんら経済上のメリツトがな
く、好ましくない。特に存在する低分子量ポリカ
ルボシランが80重量部未満の場合は、熱分解によ
り生じた低分子量生成物や、中間体が反応系外に
放出されやすく、重合反応が充分に行われない前
にそれらが系外に留出してしまい著しい収率低下
の原因となる。
本発明の反応は不活性な雰囲気下で行なわれる
が、その際に用いられる不活性なガスとしては、
窒素、アルゴン、水素等があげられる。本発明の
反応を空気中のような酸化性雰囲気中で行なう
と、原料の有機ケイ素化合物の酸化および低分子
量生成物の酸化による発火等が生じ、また酸素の
反応阻害があるので好ましくない。
本発明方法における反応温度は、通常300℃以
上、好ましくは350ないし600℃である。反応温度
が300℃未満では重合が進行しにくく、600℃を超
えると生成したポリカルボシランの無機質化が始
まるため好ましくない。
本発明方法の反応時間は、反応温度や目的とす
るポリカルボシランの平均分子量、分子量分布に
より異なるが、通常3ないし8時間である。一般
に反応が高温および長時間になるほど、生成する
ポリカルボシランの平均分子量および重合度が増
加する。
本発明方法の反応は広義に触媒と言われている
ポリボロシラン等の反応促進剤、ラジカル開始剤
および触媒等の添加剤を加えなくとも充分に進行
するが、これら触媒等の添加を妨げるものではな
い。また、本発明の反応は、通常の高沸点有機溶
媒等の溶媒を使用しない方が好ましい。溶媒を使
用した場合は、反応終了後に溶媒の除去を完全に
行なうことが困難であり、ポリカルボシランを焼
成して炭化ケイ素とする時に残存してい有機溶媒
が悪い影響を与えるため好ましくない。
本発明方法の反応は、常圧ないし加圧下で行な
うことが好ましく、真空中や減圧下重合反応を行
なうと低分子量ポリカルボシランおよび生成した
低分子量成分が系外に留出するため収率が著しく
低下してしまい好ましくない。常圧以上、例えば
10Kg/cm2以上の高圧下で反応を行なうことも可能
であるが、必ずしも高圧で反応を行なう必要はな
い。
本発明方法のもう一方の発明は、反応終了後の
目的のポリカルボシランの取出し溶媒として低分
子量ポリカルボシランを用いることを構成要件の
一部とするものである。すなわち、反応終了後、
低分子量ポリカルボシランを加えて生成したポリ
カルボシランを溶解し、不溶物等を別した後、
低分子量ポリカルボシランを留去することにより
ポリカルボシランを得ることができる。この取出
し溶媒として用いる低分子量ポリカルボシランは
反応時に存在させるものと同様に、数平均分子量
200ないし800の液状のポリカルボシランである。
従来のキシレン等の有機溶媒を使つた取出し法
や、晶析による目的物の取得方法と比較すると、
本発明方法による取出しは脱溶媒後にポリカルボ
シランと異なる物質が存在することはまつたくな
い。したがつて本発明方法により、従来法のよう
な有機溶媒の回収操作が不要となり、低分子量ポ
リカルボシランの回収と目的物のポリカルボシラ
ンの取得が一回り蒸留操作で行なうことができ
る。
本発明方法により得たポリカルボシランは、数
平均分子量が蒸気圧浸透法で測定した場合、1500
〜3000の値であり、炭化ケイ素製品の原料となり
うる。特に本発明方法により得たポリカルボシラ
ンは、溶融した場合に優れた紡糸性能を有してい
るため、炭化ケイ素繊維の原料として最適であ
る。
本発明方法によりポリカルボシランが高収率で
得られる理由は明らかではないが、低分子量ポリ
カルボシランを有機ケイ素化合物に対して80wt
%以上使用することにより、反応中に生成する中
間体が系外に留出することなく低分子量ポリカル
ボシラン中に溶解し、低分子量ポリカルボシラン
中で速やかに重合反応が効率よく進行するものと
思われる。したがつて反応時間が短縮され、従来
の高圧法では、10〜40時間を必要としていたのが
3〜8時間で反応が終了するようになつた。
さらに本発明方法における特徴の一つとして、
反応に際して低分子量ポリカルボシランを使用す
ることにより、反応の初期から系内の温度を均一
化できるようになつたため、部分過熱による過度
の重合や分解を防ぐことができ、かつ分子量分布
の範囲の狭いポリカルボシランを高収率で得るこ
とが可能となつたことがあげられる。なお、本発
明方法の反応において留出してくる低分子量ポリ
カルボシランを回収再使用することになり留出物
中の更に重合反応に関与できる部分は次の反応で
利用できるという利点もある。
本発明方法におけるもう一つの特徴として、出
発物質の有機ケイ素化合物を容易に流動化しうる
量の知低分子量ポリカルボシランを使用するた
め、系内の温度制御が非常に容易になり、適当な
反応温度と反応時間とを選ぶことにより、ポリカ
ルボシランの平均分子量および分子量分布を有用
な範囲で任意に設定できるようになつたことであ
る。
以上、詳述したように、本発明では任意の平均
分子量および分子量分布を有する高分子量ポリカ
ルボシランが高収率で得られ、かつ生成する低分
子量ポリカルボシランの有効利用、有機溶媒を一
切使用しない、さらに反応の制御が非常に容易に
なつたなど、本発明はポリカルボシランの工業的
製造方法として非常に有利な方法である。
比較例 1 撹拌機、窒素導入口、冷却器および温度計を備
えた石英製の1の反応器に250gのポリジメチ
ルシランを仕込んだ。窒素を50ml/minの速度で
流しながら350℃で3時間反応させ、さらに470℃
で3時間反応させた。反応中に無色透明の液状の
低分子量ポリカルボシランが136g留出してきた。
反応終了後この低分子量ポリカルボシランを反応
器中に戻して反応生成物を溶解させ過により無
機質化した少量の不純物を除いた。液を240
℃/4mmHgの減圧下で蒸留し、140gの低分子量
ポリカルボシランと48gの数平均分子量2200のポ
リカルボシランを得た。この反応をもう一度行な
い、合計273gの低分子量ポリカルボシランを得
た。
比較例 2 ポリジメチルシラン200gと比較例1で得た回
収低分子量ポリカルボシラン(ポリジメチルシラ
ンに対して50wt%)100gとを比較例1と同じ反
応器に仕込んだ。ポリジメチルシランが融解する
までは、ポリジメチルシランと低分子量ポリカル
ボシランの混合物は半固体状に固まり、撹拌がま
つたくできなかつた。ポリジメチルシランが融解
した後、撹拌しながら470℃まで温度を上げ、470
℃で5時間反応させた。反応中に162gの低分子
量ポリカルボシランが留出し85gのポリカルボシ
ランを得た。ポリカルボシランの数平均分子量は
3296であつた。
このように使用する低分子量ポリカルボシラン
の量が少ない場合には、ポリジメチルシランのみ
を使用した時よりさらに局部過熱が激しく、ポリ
カルボシランの収量も少なく分子量のコントロー
ルが困難であつた。
実施例 1 ポリジメチルシラン150gと比較例1で得た回
収低分子量ポリカルボシラン190g(ポリジメチ
ルシランに対して127wt%)とを比較例1と同じ
反応器に仕込み470℃で3時間反応させた。反応
中に183gの低分子量ポリカルボシランが留出し
てきた。反応終了後、得られた低分子量ポリカル
ボシランを反応器に戻し、反応生成物を溶解した
後、少量の不溶物を別した。液を240℃/4
mmHgの減圧下で蒸留し、185gの低分子量ポリカ
ルボシランと102gのポリカルボシランを得た。
得られたポリカルボシランの数平均分子量は1810
であつた。
実施例 2 低分子量ポリカルボシランの量を180g(ポリ
ジメチルシランに対して120wt%)に変えた他は
実施例1と同様にして6時間反応させた。反応中
に低分子量ポリカルボシランは208gであつた。
この低分子量ポリカルボシランを用いて実施例1
と同様に処理し、ポリカルボシラン105gと低分
子量ポリカルボシラン173gを得た。ポリカルボ
シランの数平均分子量は2220であつた。
実施例 3 低分子量ポリカルボシランの量を360g(ポリ
ジメチルシランに対して240wt%に変えた他は実
施例1と同様にして470℃で5時間反応させた。
反応中に300gの低分子量ポリカルボシランが留
出してきた。反応終了後、実施例1に準じて処理
して、ポリカルボシラン140gと低分子量ポリカ
ルボシラン320gとを得た。得られたポリカルボ
シランの数平均分子量は2173であつた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式() 〔ただし、式中R1,R2,R3およびR4はそれぞ
    れ水素原子、低級アルキル基、フエニル基、シ
    リル基および水酸基から選ばれる置換基を表わ
    し、R1,R2,R3,R4は互いに同一でも相異つ
    ていてもよく、mは2以上の整数を表わす。〕 で示される鎖状ポリシランおよび一般式() (R5・R6・Si)n () 〔ただし、式中R5およびR6はそれぞれ水素原
    子、低級アルキル基、フエニル基、シリル基お
    よび水酸基から選ばれる置換基を表わし、R5
    R6は互いに同一でも相異つていてもよく、n
    は4以上の整数を表わす。〕 で示される環状ポリシランから選ばれるポリシラ
    ン骨格を有する有機ケイ素化合物の少なくとも1
    種を有機ケイ素化合物100重量部に対して80ない
    し500重量部の低分子量ポリカルボシランの存在
    下、無触媒で、反応に対して不活性な雰囲気中で
    加熱することを特徴とするポリカルボシランの製
    造方法。 2 一般式() 〔ただし、式中R1,R2,R3,R4およびmは前
    記定義に同じ。〕 で示される鎖状ポリシランおよび一般式() (R5・R6・Si)n () 〔ただし、式中R5・R6およびnは前記定義に
    同じ。〕 で示される環状ポリシランから選ばれるポリシラ
    ン骨格を有する有機ケイ素化合物の少なくとも一
    種を有機ケイ素化合物100重量部に対して80ない
    し500重量部の低分子量ポリカルボシランの存在
    下、無触媒で、反応に対して不活性な雰囲気中で
    加熱してポリカルボシランを製造した後、低分子
    量ポリカルボシランを加えて溶解し不溶物を別
    した後、低分子量ポリカルボシランを留去するこ
    とを特徴とするポリカルボシランの製造方法。
JP1174683A 1983-01-27 1983-01-27 ポリカルボシランの製造方法 Granted JPS59138230A (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56110733A (en) * 1980-02-05 1981-09-02 Ube Ind Ltd Preparation of polycarbosilane
JPS5783529A (en) * 1980-11-11 1982-05-25 Ube Ind Ltd Preparation of polycarbosilane

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