JPH05247219A - プレセラミックス有機ケイ素ポリマーの製造方法 - Google Patents

プレセラミックス有機ケイ素ポリマーの製造方法

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JPH05247219A
JPH05247219A JP4090391A JP9039192A JPH05247219A JP H05247219 A JPH05247219 A JP H05247219A JP 4090391 A JP4090391 A JP 4090391A JP 9039192 A JP9039192 A JP 9039192A JP H05247219 A JPH05247219 A JP H05247219A
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polymer
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group
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JP4090391A
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Dietmar Seyferth
セイファース,ディートマー
Joanne M Schwark
シュワーク,ジョアン・エム
Yuan-Fu Yu
ユ,ユアン−フ
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Original Assignee
Massachusetts Institute of Technology
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    • C08G77/60Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule in which all the silicon atoms are connected by linkages other than oxygen atoms
    • C08G77/62Nitrogen atoms
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 窒化ケイ素含量の多いセラミックス材料を生
成するプレセラミックポリマーの生成方法。 【構成】 特定の有機ケイ素ポリマーと、ジハロシラン
とトリハロシランとの混合物を無水アンモニアと反応さ
せ、さらに塩基性触媒の存在下反応させて得られるシリ
ルアミド重合体とを室温以上の温度で反応させる工程、
親電子化合物で反応停止させる工程を含む、プレセラミ
ック有機ケイ素ポリマーの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、窒化ケイ素セラミックス、窒化
ケイ素/炭化ケイ素系セラミックス、およびオキシ窒化
ケイ素セラミックスを製造するのに特に有用なケイ素含
有プレセラミックポリマーを製造する方法、および該プ
レセラミックポリマーを熱分解してこれらのセラミック
材料を製造する方法に関する。プレセラミックポリマー
材料には多大の関心が注がれている。なぜなら、熱分解
して炭化ケイ素、窒化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、およ
びケイ素をベースとした他のセラミック材料を生成させ
ることができるからである。R.W.ライス(Ric
e),Amer.Ceram.Soc.Bull.,
:889−892(1983)。このようなポリマー
に対する用途としては、例えば次のようなものがある。 1. 複雑な形状に成形した後、これを熱分解して同形
のセラミック材料にする; 2. 紡糸して連続繊維とした後、これを熱分解してセ
ラミツク繊維にする; 3. 炭素繊維またはセラミック繊維に対するマトリッ
クス材料として、若しくはセラミックパウダーのための
結合剤(これは次に熱分解されてセラミック体を形成す
る)として使用する; 4. 酸化し易い材料(例えば、炭素/炭素複合材)に
対する耐酸化性被膜−ポリマーを被覆した後、これを熱
分解して耐酸化性のセラミック被膜を得る; 5. 反応焼結させた窒化ケイ素より得られるような多
孔質セラミック体に、ポリマー自身(液体の場合)また
はポリマーの溶液を浸透させた後、これを熱分解して、
セラミック体の強度、耐酸化性等を向上させる;および
6. 電子部品用として、セラミック材料の薄膜を形成
させる。 例えば、ペン(Penn)らによるJ.Appl.Po
lymer Sci.,27:3751−61(198
2)には、ポリカルボシラザン前駆体から炭化ケイ素/
窒化ケイ素系繊維を製造することについて説明されてい
る。モノメチルアミンとメチルトリクロロシランとを乾
燥石油エーテル中で反応させることによってトリス(N
−メチルアミノ)メチルシランモノマーが形成され、こ
のモノマーを520℃でガラス製ラッシヒリング上を通
過させることによってポリカルボシラザン樹脂が形成さ
れる。このポリマーは脆く、塩化メチレンやクロロホル
ムなどに溶ける。本ポリマーを紡糸して繊維とし、空気
中で架橋し、そして熱分解してセラミック繊維を得る。
炭化ケイ素セラミックスおよび窒化ケイ素セラミックス
を形成させるための他のポリマー前駆体が、米国特許
3,108,985;3,853,567;3,89
2,583;4,310,651および4,312,9
70に開示されている。これらの線状または架橋ポリマ
ー及びセラミック材料を製造する方法は、一般には一つ
以上の欠点があることが明らかとなっている。 S.ヤジマ(Yajima)によるAmer.Cera
m.Soc.Bull.,62:893−898;90
3(1983)では、SiC−含有セラミックスを製造
するためのプレセラミックポリマーに対する出発原料と
して(CHSiClを使用している。本ポリマ
ーは、(CHSiClをナトリウム金属で縮合
させてポリシラン−[(CHSi]n−(nは約
30)とすることによって得られる。このポリシラン
は、施される処理方法に応じて、“マークI”ポリマー
または“マークIII”ポリマーのいずれかを形成す
る。アルゴン雰囲気下のオートクレーブ中にて、450
〜470℃、100kPaで14時間加熱するとマーI
ポリマーが得られ、一方、数パーセントのポリボロジフ
ェニルシロキサンを添加し、窒素雰囲気での大気圧下、
350℃で10時間加熱するとマークIIIポリマーが
得られる。いずれの場合も、ポリシリコン主鎖は、主た
る反復構造単位が であるようなポリマー鎖に変わる。マークIポリマー
は、いくらかの−[(CHSiCH]−構造単
位も含む。マークIIIポリマーは−[(CH
i−Si(CH]n(n=2ないし8)という構
造単位の形でのいくらかのSi−Si結合を含み且つわ
ずかなパーセントの[(CSiO]構造単位
を含む。これらのプレセラミックポリマーを処理して、
SiC、いくらかの遊離炭素およびいくらかのSiO
を含有したセラミック繊維を得ることができる。しかし
ながら、これらのポリカルボシランから誘導されるセラ
ミックスにつきものの問題が存在する。すなわち、12
00℃以下で結晶化し易い、酸化硬化工程の結果として
のSiOおよび遊離炭素を含む、また工業製品を造る
ために熱分解すると、セラミックスは比較的低い収率で
しか得られない、などである。マークIIIポリマーに
対するセラミックスの収率は68%であり、またマーク
Iポリマーに対するセラミックスの収率はわずか54%
である。オキシ窒化ケイ素はもう1つの重要なグループ
のセラミックである。このセラミック材料は、窒化ケイ
素と殆んど同じ利点を有するが、窒化ケイ素に比べて酸
化安定性が優れていると考えられている。これらは最高
約1500℃の温度まで分解せずに耐えることのできる
超耐熱材料である。K.オカムラ(Okamura)ら
によるChem.Lett.(1984):2059−
2060(K.オカムラらよる複合材料に関する第5回
国際会議,1985年7月29日〜8月1日,会報:5
35〜542も参照)では、アンモニア雰囲気下での熱
分解後に、SiO−含有ポリカルボシラン(主たる反
復構造単位として[CHSi(H)CH]を有す
る)のオキシ窒化ケイ素繊維を得ることを報告している
けれども、この方法はコストがかかり、非効率的であ
る。1984年11月13日付け発行の米国特許第4,
482,669号は、熱分解すると炭化ケイ素と窒化ケ
イ素の混合物(このとき、通常いずれの成分も他の成分
より大過剰とはならない)が得られるようなオルガノポ
リシラザンプレセラミックポリマーについて説明してい
る。これらのポリマーは、塩基(例えばアルカリ金属水
素化物やアミド等)とジハロシラン(例えばCHSi
HCl)のアンモノリシス生成物との反応によって得
られ、この場合、式Aに示す脱水素環状二量体化(DH
CD)反応を含むとされているような重合プロセスが起
こる。 これらの環状オリゴマーに対する触媒量の塩基の作用に
より、このようなシクロジシラザン単位を経てシート状
配列体へと結合していく。例えばCHSiHCl
ンモノリシス生成物を塩基(通常はKH;CHSiH
NH単位を基準として0.5〜4モル%)で処理する
と、[(CH3SiHNH)a(CH3SiN)b(C
H3SiHNK)c]nのタイプのポリシラザン中間
体、すなわち反応性のシリルアミド官能基を有する“リ
ビング”ポリマーが得られる。この“リビング”ポリシ
ラザン中間体をCHIやクロロシランなどのような適
当な親電子物質で処理して、反応性のシリルアミド官能
基を“中和”することができる。さらに、不活性ガス気
流(NまたはAr)中で熱分解するとセラミック残留
物が高い収率(80〜85%)で得られる。このような
セラミック材料の代表的な組成は、0.9Si
1.3SiC+0.75C、または重量%基準で、67
%Si,28%SiC,および5%Cである。1
985年7月18日付けで出願した米国特許出願75
6,353号、および1985年9月30日付けで出願
した米国特許出願第781,934号では、Si−Hと
いう反復構造単位を含んだ有機ケイ素ポリマーを新規で
有用なプレセラミックポリマーおよびセラミック材料に
変化させる方法について説明している。オルガノポリシ
ランまたはポリカルボシランのいずれかをシリルアミド
と反応させることによって製造されるプレセラミックポ
リマーは、熱分解すると炭化ケイ素セラミック材料と窒
化ケイ素セラミック材料の混合物(通常は炭化ケイ素の
含量が多い)となるプレセラミックポリマーを生成す
る。入手が容易で比較的安価な出発原料から形成され、
室温で安定であり、有機溶媒に可融性および/または可
溶性であり、そして熱分解することによってセラミック
生成物が高収率で得られるようなポリマー前駆体を提供
することが有用であろう。さらに、熱分解することによ
って窒化ケイ素成分を多量に含んだセラミック材料を形
成するようなポリマー前駆体を提供することも有用であ
ろう。
【0002】発明の概要 本発明者らは、得られるセラミック材料が、通常、初期
出発原料として相当するジハロシランのみを使用して得
られる場合より窒化ケイ素を多量に含むようなプレセラ
ミック有機ケイ素ポリマー製造方法を見出した。本方法
は以下の工程すなわち、(a)溶液中において、R
iHX(Rは炭素数が1〜約6の低級アルキル基、
炭素数が3〜約6の置換もしくは非置換のシクロアルキ
ル基、炭素数が2〜約6の置換もしくは非置換の低級ア
ルケニル基、または炭素数が6〜約10の置換もしくは
非置換の低級アリール基であり、Xはハロゲンである)
とRSiX(RはH、炭素数が1〜約6の低級アルキ
ル基、炭素数が3〜約6の置換もしくは非置換のシクロ
アルキル基、炭素数が2〜約6の置換もしくは非置換の
低級アルケニル基、または炭素数が6〜約10の置換も
しくは非置換の低級アリール基である)との混合物と無
水アンモニアとを反応させて前駆体ポリマーを形成させ
ること;および(b) 前記前駆体ポリマー中のNH官
能基から陽子を取り去ることのできる塩基触媒の存在下
において前記前駆体ポリマーを反応させて前記プレセラ
ミックポリマーを形成させ、このときDHCD反応を行
わせることからなる。得られたプレセラミックポリマー
は親電子化合物で処理するのが好ましい。好ましい実施
態様においては、XはClであり、Rは低級アルキル
基であり、そしてRはHまたは低級アルキル基である。
本方法によって得られたポリマーを不活性ガス気流下で
熱分解して黒色のセラミック材料を形成させることがで
きる。Rが低級アルキル基でRがHまたは低級アルキ
ル基のときにアンモニア気流下で形成されたプレセラミ
ックポリマーを熱分解すると、白色のセラミック材料が
得られる。
【0003】本発明者らは、[RSiHX]と[R
SiX](R,R,およびXは上記に規定した
通りである)のコアンモノリシス生成物の脱水素環状二
量体化反応(DHCD)によって得られる中間体である
高分子シリルアミドと、Si−Hの反復構造単位を有す
る有機ケイ素ポリマーとの反応により、有用なプレセラ
ミック材料である新規の高分子有機ケイ素化合物が得ら
れることを見出した。これらの“ハイブリッド”ポリマ
ーは、熱分解すると、最初の有機ケイ素ポリマー単独の
場合に対して得られるよりも通常かなり高いセラミック
収率が得られる。高分子シリルアミドは予備形成し且つ
Si−H含有有機ケイ素ポリマーに加えることができ
る。またこれとは別に、有機ケイ素化合物の存在下にお
いて、その場でシリルアミドを製造することもできる。
上記の高分子シリルアミドは、RSiHXとR
iX(RとRは上記に規定した通りである)との
コアンモノリシス生成物を、ケイ素原子に隣接した窒素
原子から水素を脱プロトンすることのできる塩基触媒で
処理することによって得られる(この反応は脱水素環状
二量体化反応とも呼ばれる)。予備形成ポリシリルアミ
ド法または現場でのシリルアミド法のいずれかを用い
て、Si−H反復構造単位を有する有機ケイ素ポリマー
とポリシリルアミドとを含んだ反応混合物を室温で撹拌
し、好ましくはテトラヒドロフランのような適当な溶媒
中で加熱還流して反応を完全に進行させる。次いで、得
られた溶液を冷却し、そして通常、有機ハロゲン化物ま
たはハロゲン化ケイ素により反応を停止し、本発明のプ
レセラミック有機ケイ素ポリマーを生成させる。
【0004】好ましくは、有機ケイ素ポリマーは、
[(RSiH)x(RSi)y]nという式のポリシラ
ン化合物(式中、x+y=1であり、nは1より大きい
整数であり、Rは炭素数が1〜約6の低級アルキル基、
炭素数が2〜約6の低級アルケニル基、炭素数が6〜約
10の置換もしくは非置換の低級アリール基、またはト
リ(低級)アルキル−もしくはジ(低級)アルキルシリ
ル基である)、[RSi(H)−(CH)q],す
なわち という式の反復構造単位を含んだポリカルボシランポリ
マー(式中、qは1以上の整数、RはH、炭素数が1
〜約6の低級アルキル基、炭素数が3〜約6のシクロア
ルキル基、炭素数が2〜約6の置換もしくは非置換の低
級アルケニル基、または炭素数が6〜約10の置換もし
くは非置換の低級アリール基である)、または[R
i(H)O]n,すなわち という式の反復構造単位を含んだ有機水素−シロキサン
ポリマー(式中、nは1以上の整数、Rは炭素数が1
〜約6の低級アルキル基、炭素数が3〜約6のシクロア
ルキル基、炭素数が2〜約6の置換もしくは非置換の低
級アルケニル基、または炭素数が6〜約10の置換もし
くは非置換の低級アリール基である)である。[R
i(H)−(CH)q],[RSiH]n,および
[RSi(H)O]nのタイプのアリール置換ポリマ
ー(例えば、R,R,またはRがフェニルである)
は、上記のポリカルボシラン、オルガノポリシラン、お
よびポリシロキサンと同様に反応して、それぞれ新規な
ポリカルボシラン/オルガノポリシラザン、オルガノポ
リシラン/オルガノポリシラザン、およびポリシロキサ
ン/オルガノポリシラザンハイブリッドポリマーを生成
する。いずれの方法で形成させたポリマーも、熱分解す
ると高収率でセラミック材料が得られる。
【0005】発明の詳細な説明 ジハロシランとトリハロシランの混合物のコアモノリシ
ス生成物を使用することによって、熱分解すると相当す
るジハロシラン単独のアンモノリシス生成物を使用する
ことによって得られるポリマーに比べて窒化ケイ素含量
がより多いセラミック材料を生成するようなプレセラミ
ックポリマーが得られることを本発明者らは見出した。
さらに、コアンモノリシス生成物は、相当するトリハロ
シランのアンモノリシス生成物よりも溶媒に溶けやすい
ことが多く、また有用なプレセラミックポリマーに対す
る重要な要件は処理し易いこと、すなわち、有機溶媒に
融解および/または溶解しうることなので、コアンモノ
リシス生成物が好ましい。好ましくは、ジハロシランは
SiHXという式を有し、ここに、Rは炭素数
が1〜約6の低級アルキル基、炭素数が3〜約6の置換
もしくは非置換のシクロアルキル基、炭素数が2〜約6
の置換もしくは非置換の低級アルケニル基、または炭素
数が6〜約10の置換もしくは非置換の低級アリール基
であり、Xはハロゲン、好ましくはフッ素、塩素、臭
素、またはヨウ素である。Rは低級アルキル基である
ことがより好ましい。最も好ましくは、RはCH
ある。Xは好ましくは塩素である。好ましくは、トリハ
ロシランはRSiXという式を有し、ここに、Rは水
素、炭素数が1〜約6の低級アルキル基、炭素数が3〜
約6の置換もしくは非置換のシクロアルキル基、炭素数
が2〜約6の置換もしくは非置換の低級アルケニル基、
または炭素数が6〜約10の置換もしくは非置換の低級
アリール基であり、Xはハロゲン、好ましくはフッ素、
塩素、臭素、またはヨウ素である。より好ましくは、R
は水素または低級アルキル基である。さらに好ましく
は、Rは水素またはCHである。最も好ましくは、R
は水素である。Xは好ましくは塩素である。コアンモノ
リシス反応は、2つの反応物が溶解しうる有機溶媒中で
行う。使用することのできる溶媒としては、ジエチルエ
ーテル(EtO)等のジアルキルエーテル、テトラハ
イドロピランや1,4−ジオキサン(好ましくはテトラ
ハイドロフラン(THF))等の環状エーテル、および
グリコールエーテルのようなエーテル類;ペンタンやヘ
キサンのような脂肪族炭化水素類および;ベンゼン、ト
ルエン、キシレンのような芳香族炭水化物類がある。他
の有用な溶媒は、本開示内容に基づき、当業者には公知
である。次いで、上記のような溶媒中でRSiHX
/RSiX混合物をアンモニアと反応させてコアンモ
ノリシス反応を起こさせる。
【0006】本発明の好ましい実施態様においては、有
機溶媒中において、コアンモノリシス生成物のNH官能
基から脱プロトンすることのできる触媒量の塩基(例え
ば、KH)によってコアンモノリシス生成物を処理す
る。脱水素環状二量体化反応(DHCD)が起こり、こ
の結果、熱分解するとセラミック材料が高い収率で得ら
れるようなプレセラミックポリマーが生成する。好まし
くは、塩基はアルカリ金属、アルカリ金属水素化物、ア
ルカリ土類金属水素化物、アルカリ金属アミド、アルカ
リ土類金属アミド、アルカリ金属水素化物錯体(例え
ば、KB(sec−Bu)H,LiAlH等)、ア
ルカリおよびアルカリ土類金属シリルアミド、アルカリ
金属有機化合物、およびこれらの類似物である。より好
ましくは、塩基はKHである。必要な塩基の量はほんの
少量でよい(NH含有反復構造単位を基準として、0.
1−10モル%)。なぜなら、本反応は触媒作用による
反応だからである。コアンモノリシス生成物が反応せず
に溶解するような有機溶媒中で、コアンモノリシス生成
物を塩基と反応させる。このような有機溶媒としては、
ジアルキルエーテル(好ましくはジエチルエーテル)、
環状エーテル(例えば好ましくは、THF)グリコール
エーテルなどのようなエーテル類;アルカン、アレーン
及びアレーン錯体のような脂肪族炭化水素類などがあ
る。反応が起こる温度は通常約−10℃〜約+30℃の
範囲である。反応が完了した後、残留シリルアミド官能
基と反応することのできる親電子化合物(EX)で混合
物の反応を停止させる。Eは有機基であり、好ましくは
低級アルキル基またはシリル基であり;Xは好ましくは
ハライド、サルフェート、またはスルホネートである。
親電子化合物はハロゲン化アルキル、硫酸アルキル、も
しくはスルホン酸アルキル;ハロシラン;またはこれら
の類似物である。当業者に公知のこの他の同等の親電子
化合物を使用することもできるけれども、通常はCH
Iまたはクロロシランが使用される。この反応停止では
“リビング”ポリマー中間体の反応性が制限される。
【0007】DHCD反応によって生成するプレセラミ
ックポリマーは通常白色固体であり、殆ど定量的に得ら
れる。RがCHであり、XがClであり、RがHの
ときに、生成物のプロトンNMRスペクトルを調べる
と、SiCH/SiH+NHプロトン比が増大してい
るが、相対的なSiH/NH比は不変であることがわか
る。このことは水素の損失が起こったことを示してい
る。DHCD反応においては、固体生成物の分子量は、
出発原料となるコアンモノリシス生成物の分子量より大
きく、従って重合反応が起こっていることがわかる。コ
アンモノリシス反応において通常形成される油状物が本
発明の固体物へと転化する結果、より取り扱い易い材料
となる。塩基触媒によるDHCD反応で得られる白色固
体を、アルゴン雰囲気下、50〜950℃で熱分解する
と、通常は黒色のセラミック残渣が得られる。一般に、
このセラミックの収率はかなり高い。これらのセラミッ
ク材料は窒化ケイ素の含量が多い。窒素やアルゴンのよ
うな不活性ガスよりむしろアンモニア気流下でプレセラ
ミックポリマーを熱分解すると、比較的純度の高い窒化
ケイ素材料が得られる。アンモニアが高温でポリマーと
反応してケイ素からメチル基が開裂され、その結果、実
質的に全ての炭素が失われる。例えば、RがCH
RがHの場合、1:1コアンモノリシス(THF中)生
成物のDHCD反応生成物から得られるプレセラミック
ポリマーをアンモニア気流下で1000℃に熱分解する
と、炭素含有量がわずか0.29重量%で、その他が窒
化ケイ素であるような白色セラミック残渣が高収率で得
られる。RおよびRが共にCHである場合、6:1
コアンモノリシス(EtO中)生成物のDHCD反応
生成物から得られるプレセラミックポリマーを、アンモ
ニア気流下で1000℃に熱分解すると、炭素含有量が
わずか0.36重量%の白色セラミック残渣が得られ
る。同様に、3:1CHSiHCl:CSi
Cl(EtO中におけるコアンモノリシス生成物)
のKH−触媒DHCD反応(THF中)生成物を、アン
モニア気流下で1000℃に熱分解すると、極めてかす
かに褐色を帯びた実質的に高純度の白色残渣が得られ
る。しかしながら、アルケニル基の場合には、熱分解の
化学が密接に関与するようである。対照標準であるCH
=CHSiClのアンモノリシス生成物を、アンモ
ニア気流下で1000℃に熱分解すると、褐色のセラミ
ック残渣が得られるが、一方、3:1CHSiC
:CH=CHSiCl(THF中におけるコア
ンモノリシス生成分)のKH−触媒DHCD反応(TH
F中)生成物を、アンモニア気流下で熱分解すると、白
色および褐色が若干混ざり合った黒色のセラミックが得
られる。
【0008】コアンモノリシス生成物を製造するには、
広範囲のRSiHX=RSiX比を使用すること
ができる。例えば、モル比は約20:1〜1:20の範
囲をとることができ、好ましくは約8:1〜1:7であ
る。通常、使用するジハロシランのモル%が多くなるほ
ど、コアンモノリシス生成物の溶解性が増すが、得られ
るセラミック材料の収率は低くなる。またトリハロシラ
ンのモル%が高いと、DHCD反応が十分に進まない。
トリハロシランのモル%が高いときのDHCD反応は、
溶解性のある反応生成物が得られる場合に限定すべきで
ある。しかしながら、ある種のハロシランの場合、高レ
ベルのトリハロシランを使用して得られるコアンモノリ
シス生成物は、引き続きDHCD反応を行わなくても極
めて有用な特性を有する。DHCD反応を行なわせよう
とする際、RSiHX:RSiXのモル比は好ま
しくは約8:1〜約1:6、より好ましくは約8:1〜
約1:2、さらに好ましくは約6:1〜約1:1であ
る。トリハロシランに対するジハロシランのモル比が高
めのとき(例えば、ジハロシラン:トリハロシランが約
6:1〜3:1)、通常可溶性であって、DHCD反応
を起こさせると、高収率のセラミック材料を与えるプレ
セラミックポリマーを生成するようなコアンモノリシス
生成物が得られる。しかしながら、モル比がが約2:1
〜1:2(好ましくは約1:1)の場合、不活性雰囲気
中で熱分解すると、高いモル比のジハロシランを使用し
たときよりも窒化ケイ素の含有量の多いセラミック材料
を生成するようなプレセラミックポリマーが得られる。
このように、所望する最終生成物および反応シーケンス
に応じて、ジハロシラン:トリハロシシランのモル比が
変わる。与えられた状況において使用すべき特定のモル
比は、本発明の開示内容に基づいて所望の最終用途によ
って経験的に容易に決定することができる。
【0009】例えば、HSiCl単独のアンモノリシ
スでは、殆んど不溶性で高度に架橋した生成物が得られ
る。可溶性生成物の最も高い収率(47%)は、HSi
Clのアンモノリシスを−20℃で行ったときに得ら
れる(0℃のときは可溶性生成物の収率は17%であ
り、また−78℃のときは20%であった)。しかしな
がら、これらの可溶性シラザンは、溶媒を除去すると不
溶性となる。プレセラミックポリマーの主たる要件は処
理し易くなければならないこと、すなわち有機溶媒に融
解および/または溶解しうるものでなければならないこ
とであるので、HSiCl単独のアンモノリシスでは
満足できるものは得られない。RがH、RがCH
そしてXがClの場合、RSiHX:RSiX
好ましい比は約8:1〜約1:4であり;さらに好まし
くは、DHCD反応を使用する場合には約6:1〜約
1:2であり;さらに好ましくは、出発原料の溶解性を
問題にするときには約6:1〜約3:1であり;不活性
雰囲気中での熱分解後に得られるセラミック残渣の重量
%を問題にするときには約3:1〜約1:2(より好ま
しくは約1:1)であり;そしてDHCD反応なしでコ
アンモノリシス生成物が必要のときには約1:1〜約
1:4(最も好ましくは約1:3)である。EtOま
たはTHFのいずれかの溶媒中において、コアンモノリ
シスに6:1および3:1のモル比を使用すると、それ
ぞれ390〜401g/molの範囲および480g/
molの分子量を有するポリシラザン油状物が得られ
る。反応物比を1:1にすると、どちらの溶媒の場合も
やや分子量の大きい(764〜778g/mol)ワッ
クス状物が得られる。EtO中でモル比1:1の反応
を行わせると、可溶性生成物の収率はわずか40%であ
るが、THF中ではほぼ定量的である。EtO中での
モル比6:1および3:1の反応において生成する油状
物は、湿気がなければ(例えば、不活性雰囲気ボックス
中)、室温で長期にわたって保存しても安定である。し
かしながら、EtO中での1:1反応によるワックス
状生成物およびTHF中で製造された全てのコアンモノ
リシス生成物は、窒素を充填した乾燥ボックス中に保存
した場合でも、室温で3〜4週間後にゲル状物を形成し
た(すなわち、不溶性となった)(第1表および第2表
を参照のこと)。
【0010】
【0011】
【0012】種々のコアンモノリシス生成物のプロトン
NMRスペクトルを積分することによって、およその成
分構成が求められる。 これら式は構造を明示しているわけではなく、単に平均
式にす これらの近似式から、C,H,N,およびSi成分の推
定%を算出することができ、また一般に、6:1および
3:1生成物に対するC,H,およびNの実測%とこれ
らの推定%とは良く一致する(±0.55%)。(1:
1反応において製造されるワックスについての分析値は
得られていない。) これらのコアンモノリシス生成物の熱分解について検討
した。CHSiCl:HSiClが6:1のアン
モノリシス生成物は、熱分解したときにセラミックの収
率が低い。3:1生成物を熱分解するとセラミックの収
率が増大し、また最も高度に架橋し1:1アンモノリシ
ス生成物を熱分解すると極めて高いセラミック収率
得られ、EtO中で作製した生成物の場合は72%、
THF中で作製した生成物の場合は78%である。 塩基触媒としてKHを用いて、これらのコアンモノリシ
ス生成物に対しDHCD反応を行わせると、白色固体が
実質上定量的に得られた。固体は油状物に比べて取り扱
いおよび保存が簡単である。これらKH触媒によるDH
CD反応(アルゴン雰気下、50〜950℃)において
得られた白色固体を熱分解すると、黒色のセラミック残
渣が得られた。ただし、THF中の1:1のアンモノリ
シスにより得られた固体の場合は異なり、褐色の残渣が
得られた。セラミックの収率は良好であった(いずれも
82%以上であり、最も高い収率は88%であった)。
KH触媒による種々のDHCD反応生成物の熱分解で得
られたセラミック材料のバルク状サンプルを分析する
と、より高いSi/SiC比が達成されているこ
とがわかる(第3表):1:1コアンモノリシス生成物
から作製したポリマーの場合、Si86%,Si
C8%,およびC5%(THFコアンモノリシス)並び
にSi83%,SiC11%,およびC6%(E
Oコアンモノリシス)であり;3:1および6:1
コアンモノリシス生成物から作製したポリマーの場合、
Si77%,SiC18〜19%,およびC4〜
5%(EtOコアンモノリシス)ならびにSi
74%,SiC20%,およびC5〜6%(THFコア
ンモノリシス)であった。しかしながら、1:3コアン
モノリシスで作製したポリマーについては、KH触媒に
よるDHCD反応の進行が遅く、可溶性生成物の収率は
低かった。本物質を熱分解すると黒色のセラミックが得
られた。
【0013】現在、異なる量の炭化ケイ素と窒化ケイ素
を含有したセラミク材料および/またはプレセラミック
ポリマーが要望されている。先駆物質であるジハロシラ
ンを初期出発原料として単独で使用する反応に比べて、
窒化ケイ素を多量に含有したセラミック材料を通常生成
するようなプレセラミックポリマーを得るために、本発
明の方法を使用することができる。例えば、RがCH
,XがCl,そしてRがCH,CH=CHまたは
である場合、以下のような結果が得られた。C
SiCH単独のアンモノリシスを対照標準実験と
して行った。この先駆物質をEtO中でアンモノリシ
スすると、収率46%の可溶性固体生成物が得られ、分
子量は702g/mol、セラミック収率(950℃ま
でのTGAによる)は56%であった。同様に、CH
SiCl/NH反応をTHF中で行った場合、収率
82%の可溶性固体生成物が得られ、分子量は672g
/mol、セラミック収率(TGAによる)は69%で
あった。プロトンNMR(CHSi/NHの積分)に
より、EtO生成物は[CHSi(NH)1・3
xとして、またTHF生成物[CHSi(NH)
1・6]xとして表すことができる(これは大まかな近
似にすぎない、なぜなら幅の広いNH信号の積分はかな
り不正確だからである)。CHSiHClとCH
SiClのコアンモノリシスの結果は第4および5表
に示してある。
【0014 】 溶媒がEtOであろうと、THFであろうと、いずれ
の場合も油状物が高収率で得られた。これらは分子量が
低く(300〜500)、熱分解したときのセラミック
収率がかなり低い。これらのコアンモノリシス生成物
に、KH触媒によるDHCD反応を行わせると、より高
分子量(約2〜3倍)の白色固体生成物が得られた。
【0015】H NMR分析に基づき、生成物に対し
て次のような式が導かれた。 CHSiHCl/ CHSiCl 反応
【0016】これらは近似の成分構成であるが、燃焼分
析(C,H,N)により求めたものと上記の式とは良く
一致した。これらのポリマーを熱分解して得られるセラ
ミックの収率は高く、THF中での初期コアンモノリシ
スによって得られた生成物については78〜82%であ
った。アルゴン気流下において950℃の熱分解を行っ
たとき、いずれの場合も黒色のセラミック残渣が得られ
た。予想されるように、炭素含量(SiCおよび遊離炭
素の形で)は、CHSiHCl/HSiClから
得られるセラミックの炭素含量より高かった(第6
表):SiC12〜18%,C最大9.5%それにもか
かわらず、CHSiHClが単独使用されるときに
得られる含量(67%)よりも高いSi含量が得
られた。EtO中でのアンモノリシスによるポリシラ
ザンのDHCD反応生成物:Si75〜76%,
SiC15〜18%,C7〜9%。
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】“モノマー”比を6から3や1に変えて
も、最終的に得られるセラミック材料の組成はあまり変
わらない:Siの含量はわずか5%変わるだけで
あり、またすべての材料においてSiC含量は6%、炭
素含量は2%以内の範囲で変わる。Siのみを含
有したセラミック材料を作製するためにCHSiHC
/CHSiCl(6:1)をEtO溶媒中で
アンモノリシスすることによって得られた油状物のDH
CD反応により生成させた白色固体ポリシラザンを、ア
ンモニア気流中で熱分解(1000℃まで)した。炭素
を0.36重量%だけ含有した白色セラミック残渣が得
られた。メチルトリクロロシランの代わりにビニルトリ
クロロシランを使用して、実質的に同様の反応を行った
(CHSiHCl/CH=CHSiClのモル
比が6,3,および1;EtOおよびTHF溶媒中で
のアンモノリシス;次いでTHF中においてKH触媒に
よるDHCD反応:第7,8,および9表を参照)。対
照標準実験として、EtOおよびTHF溶媒中におけ
る、CH=CHSiCl単独のアンモノリシスも行
った。どちらの溶媒においても、ガラス質の白色固体が
得られた。EtO溶媒を使用した場合は可溶性生成物
の収率は低く(61%)、THF溶媒を使用した場合は
定量的であった。分子量は比較的高く(それぞれ、11
65および1185)、また950℃までの熱分解で得
られたセラミック収率は高かった(それぞれ、76%お
よび82%)。このことは、少なくとも一部は、炭素が
より多く組み込まれたことによる結果である。CH
CHSiClアンモノリシス生成物(THF中)熱分
解で得られたセラミックの分析によれば、Si
1%、C29%であった。
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】EtOおよびTHF溶媒中においてCH
SiHClとCH=CHSiClのコアンモノ
リシスを行うと、分子量300〜600g/molのポ
リシラザン油状物が高収率で得られた。クロロシラン混
合物中でのCH=CHSiCl含量が多くなるほ
ど、コアンモノリシス生成物を熱分解したときのセラミ
ック収率が高くなった。アンモノリシス生成物にKH−
触媒によるDHCD反応を起こさせると、より高分子量
の白色固体が得られ、これを950℃にまて熱分解する
と、セラミックが高い収率(78−85%)で得られ
た。しかしながら、Si含量は低く、また炭素含
量(SiC+遊離炭素)は、CHSiHCl/HS
iCl系およびCHSiHCl/CHSiCl
系から得られるセラミック中の炭素含量より高かっ
た。CHSiHCl/CH=CHSiClの比
が6および3の生成物の場合、Si69〜71
%,SiC16〜19%,C12〜13%であり、1:
1の生成物の場合は、Si71〜73%,SiC
9〜11%,C18%であった。CHSiHCl
SClとの混合物(モル比3:1)をEt
OおよびTHF中において0℃にてアンモニアで処理し
た。どちらの場合も、分子量360〜370のシラザン
油状物が高収率で得られた。これらを950℃に熱分解
したときセラミック収率は低くかった(それぞれ、15
%及び23%)。これらのオイルにDHCD反応(TH
F中、1%KH)を起こさせると、より高分子量(それ
ぞれ、972および860)の白色固体が得られ、この
白色固体を950℃に熱分解する、より高い収率のセラ
ミックが得られた(それぞれ、81%および78%)。
熱分解をアルゴン気流中で行ったとき、いずれの場合も
熱分解生成物は黒色の泡状物であった。セラミック生成
物を分析してC,N,およびSiのパーセント値を求
め、これによっておよそSi3N71〜73%,Si
C14〜17%,およびC11〜12%からなる組成で
あることを算出した。このように、対応するCHSi
HCl/CH=CHSiCl(3:1)系のセラ
ミック生成物の算出組成(Si70〜71%,S
iC16〜17%,C12〜13%)とこれらの結果と
の間に、本質的な差はない。本発明のポリマーの場合、
第10表に示してあるように自己硬化性のものがあり、
熱分解するとセラミック繊維が得られた(このようなも
のを“yes”と記載した)。他のものは加熱すると溶
融し、従って繊維は破壊された(このようなものを“n
o”と記載した)。熱分解前に、硬化工程により溶融性
の繊維を不融性の繊維にかえることによって、これらの
材料を溶融紡糸して繊維にすることができるようにな
る。
【0025】
【0026】熱分解前の“硬化”工程は、RまたはR
のどちらかがアルケニルであるときに、ヒドロシリル化
反応で繊維を硬化させることによって行うことができ
る。本反応は、化学的遊離ラジカル源や遷移金属触媒に
よって誘起させることができるだけでなく、紫外線や他
の高エネルギー放射線によって誘起させることもでき
る。これらの化合物は当業者によって容易に選択するこ
とができ、例えばHPtCl・6HO、過酸化物
やアゾ化合物、好ましくは過酸化ベンゾイルのような有
機過酸化物、さらに好ましくはアゾビスイソブチロニト
リルのようなアゾ化合物がある。好ましくは、放射線源
が使用される。紫外線、電子ビームまたはX−線などを
照射すると、アルケニル含有ポリマーが硬化する。プレ
セラミック繊維を2時間UV照射(ライオネット・リア
クター)すると不融性の繊維となり、これはアルゴン雰
囲気下で熱分解しても溶融せず、従ってセラミック繊維
が得られる。コアンモノリシス生成物中にC=Cを組み
込むことによって、この方法を本発明に広く適用するこ
とができる。不飽和官能基を含有した第3の化合物をア
ンモノリシス混合物に加えると、オリゴマーの混合物が
得られる。コアンモノリシス混合物に加えるべき量は、
意図してい用途および使用する化合物に応じて変わる。
【0027】次のような方法で繊維を作製した。ドライ
ボックス中でポリマーサンプルに数滴のトルエンを加
え、得られた混合物を繊維に紡糸することのできるよう
な粘着性残渣が得られるようになるまでガラス棒で撹拌
した。これらの繊維(長さが1/4インチ〜2インチ)
をボード中に置き、乾燥ボックスから取り出し、アルゴ
ン気流下の管状炉中に静置した。10℃/分の割合で繊
維を1000℃まで加熱した。繊維の作製には、第10
表に記載したポリマーを使用した。
【0028】本発明のポリマーは、SiC粉末法のため
の結合剤として使用することができる。セラミック複合
材料棒は、次のような方法で作製した。ドライボックス
中において、100ml容量の一つ口丸底フラスコに、
0.6gのポリマーと2.4gの市販のフジマ(Fuj
ima)SiC粉末を仕込んだ。乾燥ボックスからフラ
スコを取り出し。25mlのトルエンを仕込んだ。フラ
スコを超音波浴中に少なくとも15分静置した。次いで
回転蒸発器でトルエンを除去し、得られた残渣を0.0
3mmHgの減圧下で少なくとも1/2時間乾燥した。
乳鉢と乳棒を用いて、SiC/ポリマー残渣を粉砕して
微粉末とした。この粉末を、1.5”×0.5”×0.
1”ダイ中、6000ポンドで5分間押圧した。次い
で、この棒を40,000ポンドで等圧的に押圧した。
最後に、アルゴン気流下の管状炉中で1000℃にまで
熱分解した。複合材料棒を作製するのに、第10表に記
載されているポリマーを使用した。熱分解後、いずれの
棒も矩形状を保持した。
【0029】別の実施態様においては、さらに他のプレ
セラミックポリマーを作製するのに、[RSiH
]と[RSiX](このときR,R,およ
びXは前に規定した通りである)のDHCD反応から形
成される中間体であるシリルアミド重合体を使用するこ
とができる。このシリルアミド重合体は、DHCD反応
の後において、そしてCHIのような親電子試剤で処
理する前において形成される中間体である。この中間体
化学種(“反応性”‘リビング’ポリマー、シリルアミ
ド、ポリ(シリアルミド)またはアルカリ金属シリルア
ミド”とも呼ばれる)は、CHI以外の親電子試剤と
も反応することができる。SiH反復構造単位を有する
有機ケイ素ポリマー(SiH含有有機ケイ素ポリマーと
呼ばれる)とシリアルアミドとの反応により、新規のプ
レセラミックポリマーが得られることを前に述べた。
【0030】SiH含有有機ケイ素ポリマーは、好まし
くは[(RSiH)x(RSi)y]nという式のポリ
シラン化合物(式中、x+y=1であり、nは1より大
きな整数であり、Rは炭素数が1〜約6の低級アルキル
基、炭素数が2〜約6の置換もしくは非置換の低級アル
ケニル基、炭素数が6〜約10の置換もしくは非置換の
低級アリール基、またはトリ(低級)アルキル基もしく
はジ(低級)アルキルシリル基である)(1985年7
月18日付けの米国特許出願第756,353号を参
照)、RSi(H)−(CH)q]、すなわち という式の反復構造単位を有するポリカルボシランポリ
マー(式中、qは1以上の整数であり、RはH、炭素
数が1〜約6の低級アルキル基、炭素数が3ー6のシク
ロアルキル基、炭素数が2〜約6の置換もしくは非置換
の低級アルケニル基、または炭素数が6〜約10の置換
もしくは非置換の低級アリール基である)(1986年
9月30日付けの米国特許出願第781,934号を参
照)、または[RSi(H)O]n、すなわち という式の反復構造単位を有する有機水素シロキサンポ
リマー(式中、nは1以上の整数であり、Rは炭素数
が1〜約6の低級アルキル基、炭素数が3〜約6のシク
ロアルキル基、炭素が2〜約6の置換もしくは非置換の
低級アルケニル基、または炭素数が6〜約10の置換も
しくは非置換の低級アリール基である)(1985年4
月8日付けの米国特許出願第849,390号を参照)
である。本発明によれば、例えば有機ポリシランをシリ
ルアミドで処理すると、より高分子量のプレセラミック
材料が得られ、セラミック収率が向上する。上述した反
応において得られるメチルポリシラン[(CHSi
H)x(CHSi)y]nのような有機ポリシランを
本発明に従って触媒量のシリルアミドで処理すると、よ
り高分子量のプレセラミックポリマーが得られ、これを
熱分解するとかなり高いセラミック収率が得られること
を、本発明者らは見出した。このようなポリマーは、本
明細書の説明に従って作製した場合、有機溶媒に溶解し
うる。
【0031】本発明において使用されるポリカルボシラ
ンポリマーは、RSi(H)−(CH)q]という
式の多数の反復構造単位(式中、qおよびRは前記し
た通りである)を有するのが好ましい(以後、このよう
な反復構造単位を有するポリマーを“ポリカルボシラ
ン”と呼ぶ)。これらのポリカルボシランとアルカリ金
属シリルアミドとの反応により、新規なプレセラミック
ポリマーが得られる。通常、この新規ポリマーを熱分解
すると、もとのポリカルボシランの熱分解で得られる収
率より高い収率で、黒色のセラミック固体が得られる。
ポリカルボシランポリマーは、少なくとも25モル%の
式IIすなわち[RSi(H)−(CH)q]とい
う反復構造単位に加えて、[R Si(CH)q]
(例えば、ヤジマ(Yajima)によるポリマー)の
ような他の反復構造単位も含んでいるはずである。好ま
しくはポリカルボシランポリマーは少なくとも35モル
%の式IIの反復構造単位を有しているものである。さ
らに好ましくは、本ポリマーは少なくとも50モル%の
式IIの反復構造単位を有しているものである。本ポリ
マーは、上述した式の反復構造単位、例えば[RSi
(H)−(CH)q]と[R’Si(H)−(CH
)q’]との混合物を含んでいてもよい(R’およ
びq’はそれぞれRおよびqと同じであるが、R
はRと異なってもよく、またq’はqと異なってもよ
い)。Rは好ましくは低級アルキル基であり、さらに
好ましくはCHである。qは好ましくは1〜3であ
り、さらに好ましくは1である。ポリカルボシランとシ
リルアミドは、通常約10:1以下の重量比で加える。
この重量比は、好ましくは約5:1でありさらに好まし
くは約3:1以下であり、最も好ましくは約1:1であ
る。
【0032】さらに、[R Si(H)O]nという
式(式中、nとRは前述した通りである)の多数の反
復構造単位を含んだ有機水素シロキサンポリマー(以
後、このような反復構造単位を含有したポリマーを“ポ
リシロキサン”呼ぶ)とポリ(シリルアミド)とを反応
させることによって、新規のプレセラミックポリマーが
得られる。この新規プレセラミックポリマーをアンモニ
ア気流下で熱分解すると、通常白色セラミック材料が高
収率で得られる。適切な化学量論を選択することによっ
て、実質的にオキシ窒化ケイ素のみであるようなセラミ
ック材料を得ることができる。本方法を使用すると、高
収率および低コストでオキシ窒化ケイ素が得られる。本
発明によるプレセラミックポリマーを、窒素またはアル
ゴンのような不活性雰囲気下で熱分解すると、通常黒色
のセラミック固体が高収率で得られる。この黒色セラミ
ック材料は通常SiC,SiおよびSiOを含
有し、結合剤や被覆物として使用することができる。本
発明において使用されるポリシロキサンポリマーは、適
当なRSiHCl(式中、Rは前述した通りであ
る)を加水分解することによって容易に得ることができ
る。この加水分解は、高収率の環状[R Si(H)
O]nオリゴマーを生成するようにすることも、あるい
はまた高分子量の線状[R Si(H)O]ポリマー
を生成するようにすることもできる。セイファース(S
eyferth),D.;プルドム(Prud’hom
me),C.;およびワイズマン(Wiseman),
G.H.らによるInorg.Chem.,22:21
63〜2167(1983)に記載の方法を使用するこ
とによって、環状オリゴマー(n=4,5,
6,...)の収率を最大限にまで上げることができ
る。本発明において有用なポリシロキサンポリマーは、
広範囲の[RSi(H)O]反復構造単位を有するポ
リマーも含む。ポリマー中に含まれる反復構造単位の数
は、所望する最終生成物によって変わる。ポリシロキサ
ンポリマーは、好ましくは、少なくとも25モル%の式
IIIすなわち[R Si(H)O]nの反復構造単
位、並びに例えば[R’SiO]や[R
”SiO]などの他の反復構造単位(R’および
”はRと同じ定義であり;R,R’およびR
”は互いに同じであっても、あるいはまた互いに異な
ってもよい)を含む。ポリシロキサンポリマーは、さら
に好ましくは、少なくとも35モル%の式IIIの反復
構造単位を含む。さらに好ましくは、少なくとも50モ
ル%の式IIIの反復構造単位を含む。最も好ましく
は、少なくとも75モル%の式IIIの反復構造単位を
含む。使用するシリルアミドに関して、Rは好ましく
は低級アルキル基であり、さらに好ましくはCHであ
り、またRは好ましくはHまたは低級アルキル基であ
り、さらに好ましくはHまたはCHである。Xは好ま
しくは塩素、フッ素、臭素、またはヨウ素である。広範
囲のモル比でジハロシランをトリハロシランに加えるこ
とができるが、RSiHX:RSiXのモル比は
約20:1〜1:20が好ましく、さらに好ましくは約
8:1〜約1:6、さらに好ましくは約8:1〜約1:
2、さらに好ましくは約6:1〜約1:1である。この
シリルアミドを熱分解すると、相当するジハロシラン単
独の場合に得られるポリシラザンDHCD生成物を熱分
解して得られるセラミック材料より窒化ケイ素含量の多
いセラミック材料が生成する。
【0033】本発明のある実施態様においては、上記の
シリルアミド重合体を使用すると、例えば有機ポリシラ
ン、ポリカルボシラン、およびポリシロキサンなどのS
i−H含有有機ケイ素ポリマーが、熱分解すると高いセ
ラミック収率を与えるような新規ポリマーへと改良され
る。このシリルアミドをSi−H含有有機ケイ素ポリマ
ーと反応させると、有機ハライドまたはシリルハライド
のような適切な親電子試剤で処理した後に、両方の出発
原料が組み込まれた反応生成物が得られる。本反応生成
物を熱分解すると、セラミック収率は、“もとの”有機
ケイ素ポリマーを熱分解したときのセラミック収率より
かなり高くなる。さらに、生成したセラミック材料の窒
化ケイ素/炭化ケイ素比は、ジハロシランおよびトリハ
ロシランの種類、ジハロシランとトリハロシランのモル
比、および使用するSi−H含有有機ケイ素ポリマーの
種類によって変わる。ある特定の結果を得るために使用
すべきモル比は、本発明の開示内容に基づいて当業者が
経験的に求めることができる。Si−H含有ポリマーと
シリルアミド重合体との重量比は広範囲で変えることが
できる。例えば、有機ポリシラン:シリルアミド重合体
のモル比として、約4:1〜約1:4、好ましくは2.
5:1〜1:2のモル比を使用すると、通常有用な結果
が得られる。ポリカルボシラン:シリルアミド重合体の
重量比として、約10〜1、好ましくは5:1〜1:1
の重量比を使用すると、通常有用な結果が得られる。ポ
リシロキサン:シリルアミド重合体の重量比として、
1:1〜1:5重量比を使用すると、通常有用な結果が
得られる。ポリシロキサン:シリルアミド重合体の重量
比として、約15:約1〜約1:約15の重量比を使用
しても有用な結果が得られる。ポシロキサン:シリルア
ミド重合体の重量比は、好ましくは約5:1〜1:5の
範囲、さらに好ましくは5:1〜1:1の範囲である。
しかしながら、3つの場合のいずれの場合においても、
出発原料の種類およびその熱分解特性に応じて、他の比
を使用することができる。Si−H反復構造単位を含ん
だ有機ケイ素ポリマーと予備形成させたシリルアミド
“リビング中間体”とを反応させ、次いで親電子試剤で
処理することによって得られる有機ケイ素ポリマーを、
以後“グラフト”ポリマーと呼ぶ。(RSiH)n(す
なわち、y=0で×=1である一般的な場合)というタ
イプのポリシランも、ジハロシランとトリハロシランの
コアンモノリシス生成物のDHCD反応生成物であるシ
リルアミド重合体と反応する。従って、(CSi
H)nとシリルアミド“リビング中間体”(モル比1:
1)とをTHF中、室温で反応させると、有効なセラミ
ック前駆体となる新規な有機ケイ素ポリマーが得られ、
これを1000℃に熱分解すると、Si/SiC
/C系のセラミック生成物が高収率で生成する。
【0034】さらに、有機ポリシランまたはポリカルボ
シランとシリルアミド重合体との反応生成物を使用する
と、セラミック材料の製造中に温度を上げるにつれて自
己硬化するようなセラミック材料が得られる。従って、
これらのポリマーの場合、酸化硬化工程を使用するとき
に生じるSiOの形成を防くことができる。この点
も、前駆体としてシラン化合物単独のときの熱分解に比
べて改良された点となる。この系の場合、RまたはR
は好ましくは低級アルキルであり、さらに好ましくはC
である。しかしながらRまたはRは同じである必
要はなく、また前述したように、Si−H含有有機ケイ
素化合物および/または反復構造単位の混合物、例え
ば、[(RSiH)x(RSi)y]nと[(R”Si
H)x’(R”Si)y’]n’、[RSi(H)−
(CH)q]と[RSi(H)−(CH
q’]、および[(RSiH)x(RSi)y]nと
[RSi(H)−CH)q]の混合物を使用して融
通性をもたせ、前記生成物の特性を調節することができ
る。同様に、[(RSiH)a(RSi)b(RR’S
i)c]mのタイプの混合ポリマー(式中、a,b,
c,mおよびRは前に規定した通りであり、R’は前期
Rで規定したものと同じであり、そしてR’はRと同じ
であっても異なっていてもよい)も使用することができ
る。各混合物に対し、R,R’,R,およびR’の
うちの少なくとも一つがCHであるのが好ましい。ポ
リシロキサンポリマーは、上記式の反復構造単位の混合
物、例えば[RSi(H)O]と[R’Si(H)
O](R’はRで規定したものと同じであるが、R
’はRと異っていてもよい)の混合物を含んでいて
もよい。Rは好ましくは低級アルキル基であり、さら
に好ましくはCHである。
【0035】これらの上記混合物を使用して、さらに上
記生成物の特性調節の融通性を付与させることができ
る。ポリシラザンの混合物(例えば、RがHでR
がCHの場合)も使用することができる。上述したよ
うに、本発明は[(RSiH)x(RSi)y]nにお
いてx=1,y=0,そしてRが上記に規定した通りで
あるような場合も含む。従って、[(RSiH)]nは
線状もしくは環状化学種の混合物であっても、あるいは
また両方のタイプの混成物であってもよい。例えば、
[PhSiH]n(Phはフェニル基;エイトケン(A
itken),C.らによるJ.Organomet.
Chem.,279:C11ー13(1985)参照)
は、上述の有機ポリシランと同様に反応して新規の有機
ポリシラン/有機ポリシラザン混成ポリマーを生成す
る。これらの混合物は、過剰の遊離ケイ素または遊離炭
素の生成を防ぐのに特に有用である。同様に[RSi
(H)−(CH)q]または[RSi(H)O]の
アリール置換反復構単位(例えば、RまたはRがフ
ェニル基または置換フェニルの場合、またRaとRbが
低級アリール基の場合)も含まれる。これらのシリルア
ミドを、ほんの触媒量であっても、使用することによっ
て得られるプレセラミック生成物は、出発原料の有機ケ
イ素化合物とは異なったものが得られる。生成物におけ
るこうした相違は、Si−H結合及びSi−Si結合の
両方が親核試剤に対して反応し易いために生じることは
明らかである。“グラフト”ポリマーは、あらかじめ形
成されているシリルアミド重合体とSi−H含有有機ケ
イ素ポリマー(例えば、有機ポリシラン)とを、有機溶
媒中で種々の混合比率で結合させることによって形成さ
れる。二つの化合物が反応するのに十分な時間、混合物
を室温で撹拌する。本発明のある実施態様においては、
予備形成したシリルアミドを含有しているTHFのよう
な有機溶媒に、ポリシロキサン(例えば、環状体が多く
含まれている[CHSi(H)O]nオリゴマー)が
徐々に加えられる。ガスの発生を伴って直ちに反応が起
こる。次いで、二つの化合物がより完全に反応するだけ
の十分な時間、室温で反応混合物を撹拌する。二つのポ
リマーが反応を起こさずに溶解しうるものであれば、い
かなる有機溶媒も使用することができる。このような有
機溶媒としては、例えばTHF、ジエチルエーテル、グ
リコールエーテル、アルカン、アレーン、およびこれら
の錯体などがある。混合物は室温以上に加熱してもよ
く、また反応を速く完了させるために還流してもよい。
還流を行った後、親電子試剤E−Xで混合物の反応を
停止させて有機ケイ素“グラフト”ポリマーを形成させ
る。親電子試剤としては、ハロゲン化アルキル、スルフ
ェート、もしくはスルホネート;ハロシラン;またはこ
れらの類似物などがかある。通常はCHIまたはクロ
ロシランが使用されるが、当業者に公知の他の親電子試
剤を使用することもできる。Eは好ましくは低級アルキ
ル基またはシリル基であり、Xは好ましくはハライ
ド、スルフェート、またはスルホネートである。
【0036】有機ポリシランを使用した場合、本発明の
“グラフト”法によって形成される有機ケイ素ポリマー
は、出発原料の重量を基準として通常85%以上の収率
で得られる。このとき分子量は種々変えることができ、
通常は1600〜2200g/molの範囲である。次
いでこのプレセラミック有機ケイ素ポリマーを不活性雰
囲気条件下(ここでは、窒素を不活性ガスとみなし、ア
ルゴンも不活性ガスの別の例とする)で熱分解すると、
セラミック材料が高収率で得られる。窒素雰囲気下で熱
分解すると、セラミック生成物が75〜85%の収率で
生成する。ポリカルボシランを使用した場合、本発明の
“グラフト”法によって形成される有機ケイ素プレセラ
ミックポリマーは、95%もの高い収率で得られる。こ
のプレセラミックポリマーを熱分解すると、セラミック
生成物が75〜85%の収率(出発原料の重量を基準と
して)で得られる。ポリシロキサンを使用した場合、高
収率(通常70%以上)でプレセラミックポリマーが生
成する。ポリシロキサンから誘導されるプレセラミック
有機ケイ素ポリマーを窒素または他の不活性雰囲気下で
熱分解すると、セラミック材料が高収率で得られる。窒
素雰囲気下で熱分解すると、通常黒色のセラミック生成
物が88%もの高収率で得られる。さらに、アンモニア
雰囲気下で熱分解すると、白色のセラミック固体が高収
率で生成する。この白色セラミックスはたとえ含んでい
るとしてもほんの少しの炭素しか含んでいない。
【0037】本明細書で“その場生成”ポリマーと記さ
れているポリマーは、ジハロシランとトリハロシランと
のコアンモノリシス生成物のDHCD反応を、Si−H
含有有機ケイ素ポリマーを存在させた溶液中で行わせる
ことによって得られる。本方法においては、有機ポリシ
ランまたはポリカルボシランを有機溶媒に加える。次い
で、ジハロシランおよびトリハロシランと無水アンモニ
アとを溶液中で反応させることによって得られた混合物
を加える。有機溶媒中に存在するコアンモノリシス混合
物にポリシロキサンを加える。次に、ケイ素原子に隣接
した窒素原子から水素を脱プロトン化できる塩基性触媒
を溶液に加える。米国特許第4,482669号を参照
のこと。反応混合物は徐々に色が変化し、水素が発生し
てくる。シリルアミド中間体とSi−H含有有機ケイ素
ポリマーが反応するのに十分な時間だけ、得られた溶液
を室温で撹拌する。室温以上の温度で加熱することもで
き、また反応を短時開で完了させるために加熱還流する
こともできる。その後、必要に応じて反応混合物を室温
にまで静置冷却し、そしてCHIやハロシラン(例え
ばクロロシラン)のような親電子試剤により反応を停止
させ、有機ケイ素“その場生成”ポリマーが得られる。
“その場生成”ポリマーの分子量は種々変えることがで
きる。本ポリマーを熱分解すると、黒色のセラミック材
料が高収率で得られる。
【0038】ポリカルボシランから誘導された材料を熱
分解すると、高収率で黒色セラミック材料が得られる。
すなわち、通常ポリカルボシラン単独の熱分解の場合よ
り高い収率で得られる。ポリシロキサンから誘導された
材料を窒素またはアルゴン雰囲気下で熱分解すると、高
収率で黒色セラミック材料が得られる。すなわち、通常
ポリシロキサン単独の熱分解の場合より高い収率で得ら
れる。アンモニア雰囲気下で熱分解すると、通常高収率
でオキシ窒化ケイ素が得られる。上記の“グラフト”法
または“その場生成”法のいずれかによって形成される
有機ケイ素ポリマーは、通常溶液から分離される。溶媒
は当業者に公知の方法を用いることによって除去するこ
とができる。一つの標準的な方法は蒸留であり、好まし
くはトラップーツー−トラップ(trap−to−tr
ap)蒸留である。これによって、通常有機溶媒に溶解
しうる白色粉末であるポリマーが得られる。さらに、ト
ラップーツー−トラップ蒸留と遠心分離とを組み合わ
せ、次いでトラップーツー−トラップ蒸留を行って、溶
液からポリマーを分離することもできる。“その場生
成”プレセラミックポリマーと“グラフト”プレセラミ
ックポリマーとは物理的に異なる。大きな違いは、プロ
トンNMRスペクトルおよび熱重量分析(TGA)曲線
の形においてみられる。どちらのタイプのポリマーもプ
レセラミック材料として有用である。コアンモノリシス
を行い、以下に説明する触媒作用によるDHCD反応で
生成させたシリルアミドを使用すると、有機ポリシラン
のセラミック収率が向上するだけでなく、さらに、重要
なことには、[(RSiH)x(RSi)y]nと“リ
ビング中間体”シリルアミドとの反応生成物を有機ハラ
イドやシリルハライドのような適当な親電子試剤で処理
し後において、[(RSiH)x(RSi)y]nとい
う式の有機ポリシランと適切な化学量論で反応させる
と、両方の出発原料が反応生成物中に組み込まれる。本
反応生成物を熱分解すると、有機ポリシラン単独の熱分
解にて通常得られる過剰のケイ素と急冷されたシリルア
ミド重合体単独の熱分解にて得られる過剰の炭素とが結
合し、このため得られたセラミック生成物中においては
どちらの元素もあまり過剰には存在しなくなる。従っ
て、好ましくは遊離ケイ素および遊離炭素とも約1%以
下で、さらに好ましくは遊離ケイ素および遊離炭素とも
約0.5%以下で、そして最も好ましくは遊離ケイ素お
よび遊離炭素とも約0.1%以下で、すなわち遊離炭素
も遊離ケイ素も実質的に含まない形でセラミック材料を
得ることができる。所望の化学量論となるのに必要な二
つの化合物の正確な組み合わせは、それぞれのポリマー
の熱分解において得られるセラミック生成物の分析結果
に基づいて、当業者が容易に算出することができる。有
機ポリシラン:金属シリアルアミドのモル比が約4:1
〜約1:4、好ましくは2.5:1〜1:2のときに有
用な結果が得られる。しかしなが、出発原料の種類およ
びその熱分解特性に応じて、他の比を使用することもで
きる。
【0039】出発原料としてポリカルボシランを使用し
たときに問題となる過剰の遊離炭素は、(1) ポリカ
ルボシラン;(2) ポリシラザン(予備形成させたシ
リルアミド重合体として、またはその場で生成させたシ
リルアミド重合体として);および(3)単独で熱分解
すると過剰のケイ素を含有するセラミック生成物を与え
るようなポリシラン;からなる三元系を使用することに
よって処理することができる。このようなポリシランの
例としては前述したような有機ポリシラン、例えばメチ
ルジクロロシランのナトリウム縮合によって生成される
ようなものがある。これらの反応においでは、オルガノ
ポリシランは好ましくは前述にて規定したようなもの、
すなわち[(RSiH]x(RSi)y]nである。さ
らに好ましくはRは低級アルキル基、最も好ましくはR
はCHである。三つのポリマーの適切な混合物を使用
することによって個々のポリマー、例えば、シリルアミ
ド重合体の場合、CHIで冷却したポリマーの熱分解
によるセラミック生成物の分析結果から算出することが
できる)、炭素またケイ素の過剰量を最小限に仰えたセ
ラミック生成物を得ることができる。このような三元混
成プレセラミックポリマーは有機溶媒に溶解しうるもの
であり、使用する成分比を変えることによって分子量を
変えることができる。これらのプレセラミックポリマー
を熱分解すると、黒色のセラミック生成物が高収率(通
常>80%)で得られる。
【0040】ポリシロキサンポリマー(A)とアルカリ
金属(ポリ)シリルアミド(B)との組み合わせにより
得られるプレセラミックポリマーにおいては、プレセラ
ミックポリマーの化学量論、すなわちA:B比を調節す
ることによって、生成するセラミック材料のSi/O/
N比を広範囲に変えることができる。例えば一つの極端
な場合として、CHSiHClとHSiClのコ
アンモノリシスおよびアンモニア雰囲気下でのDHCD
反応から誘導されたCHI−冷却シリルアミドを熱分
解すると、白色の窒化ケイ素が得られた。反応物の化学
量論を適切に選択することによつて、実質的に純粋なオ
キシ窒化ケイ素であるセラミック生成物を得ることがで
きる。例えば、その場生成法によって得られるプレセラ
ミックポリマーをアンモニア気流下で熱分解して、Si
ON結晶質相を得ることができる。この例においで
は、ポリシロキサン:アルカリ金属ポリ(シリルアミ
ド)の重量比は約1:1であり、RおよびRはCH
であり、そしてRはHまたはCHである。上記の系
においては、1:1の比からずれた場合、すなわちポリ
(シリアミド)を多めに使用した場合は若干のSi
を含有するセラミックポリマーが、またポリシロキサ
ンを多めに使用した場合は若干のSiOを含有したセ
ラミックポリマーが得られる。特許請求した出発原料の
いずれかを使用して所望のセラミック生成物を得るため
の適切な重量比を経験的に求めることは簡単である。ポ
リシロキサンとシリルアミドは、通常15:1〜1:1
5の重量比で加えられる。この比は、好ましくは約5:
1〜1:5、さらに好ましくは約3:1〜1:3、最も
好ましくは約1:1である。
【0041】Si−p含有有機ケイ素ポリマー(例え
ば、有機ポリシラン)、[RSi(H)−(CH
q]という反復構造単位を含んだポリカルボシランポリ
マー(例えば、ヤジマ(Yajima)によるポリカル
ボシラン)、または[RSi(H)O]nという反復
構造単位を含んだポリシロキサンと、米国特許第89
9,471号に記載の“冷却した”有機シラザンポリマ
ーとの物理的配合物も使用することができる。なぜな
ら、これらの配合物は加熱すると反応を起こすからであ
る。ほぼ等モル量のポリマー(R,RまたはR=C
,R=CH,R=HまたはCH)を混合して
微粉砕し、次いで1000℃にまで熱分解すると、有機
ポリシランと有機シラザン重合体を別々に熱分解したと
きのセラミック収率のほぼ平均となるようなセラミック
収率、ポリカルボシランを別個に熱分解したときに得ら
れる収率よりかなり高いセラミック収率、そしてポリシ
ロキサンを別個に熱分解したときに得られる収率よりか
なり高いセラミック収率が得られる。溶媒を使用せずに
窒素雰囲気下200℃でポリカルボシラン/有機シラザ
ン混合物を加熱すると、無極性有機溶媒に溶解しない白
色泡状固体が得られる。溶媒を使用せずに窒素雰囲気下
100℃で、またはトルエン溶液中で還流して、有機シ
ラン/有機シラザン混合物を加熱すると、無極性有機溶
媒に溶解しない白色粉末が得られる。[(CHSi
H)x(CH。Si)y]nポリシラン、ポリカルボ
シラン、およびポリシラザンからなる三元配合物も同様
な結果が得られる。
【0042】“グラフト”法、“その場生成”法、およ
び物理的配合法によって得られる結合ポリマーは、黒色
セラミック繊維に変化させることができる。結合ポリマ
ーを押圧して造った棒を1000℃で熱分解すると黒色
固体生成物が得られる。また他の実験においては、25
重量%の有機シラン/有機シラザン結合ポリマーを含ん
だトルエン溶液中に、炭化ケイ素粉末を分散させる。溶
媒を蒸発除去し、残渣、すなわち炭化ケイ素の微粉末と
結合ポリマー結合剤とが合わさったものを押圧して棒の
形にしてから1000℃で熱分解すると、重量損失が少
なくて殆ど縮小の起こらないセラミック棒が得られる。
同様にポリカルボシラン/有機シラザン結合ポリマーを
含んだトルエン溶液中に炭化ケイ素粉末を分散させ、溶
媒を蒸発除去しで得られる残渣、すなわち炭化ケイ素の
微粉末と結令ポリ7ー結合剤とが合わさったものを押圧
して棒の形にしてから1000℃で熱分解すると、重量
損失が少なくて殆ど縮小の起こらないセラミック棒が得
られる。同様にポリシロキサン/有機シラザン結合ポリ
マーから作製した棒をアンモニア雰囲気下で熱分解する
と、白色の矩形体が得られる。いずれの熱分解条件で熱
分解しても、重量損失が少〜中程度で殆ど縮小の起こら
ないセラミック棒が得られる。
【0043】以下に記載する実施例により、本発明をさ
らに詳細に説明する。 I.一般的事項 反応および操作は全て、標準シュレンク(Schlen
k)法または真空雰囲気乾燥ボックスを使用した乾燥窒
素雰囲気下で行った。溶媒は全て、窒素気流下で蒸留し
た:ジエチルエーテルとテトラヒドロフランはナトリウ
ムベンゾフェノンケチルから、またヘキサンは水素化リ
チウムアルミニウムから蒸留した。クロロシランはペト
ラーチ(Petrarch Systems)・システ
ムInc.またはスィラー・ラボラトリーズ(Sila
r Labs.,)Inc.から入手し、使用する前に
マグネシウム充填剤から蒸留した。無水アンモニア(マ
テソン(Matheson))はKOHを充填した乾燥
管を通過させることによって乾燥した。ヨウ化メチルは
窒素気流下でPから蒸留した。水素化カリウム
(アルファ)は鉱油中40%スラリーとして入手し、使
用する前にヘキサンで洗浄し乾燥した。プロトンNMR
スペクトルは、CDClを標準物質(7.24ppm
シフト)とし、ジョエル(Jeol)FX−90Q(9
0MHz)またはブルカー(Bruker)WM−25
0(250MHz)を使用して求めた。赤外線スペクト
ルはパーキン・エルマー(Perkin−elmer)
−モーデル1430赤外線分光光度計を用いて求めた。
分子量はベンゼン中での凝固点降下を測定して求めた。
熱重量分析(TGA)値は、パーキン・エルマーTGS
−2システムを使用して求めた。サンプルは、アルゴン
雰囲気下、10℃/min.の割合で50℃から950
℃まで加熱した。グラム量のセラミックスを得るため
の、大きめの管状炉による熱分解は、コントローラが取
り付けてあるリンドバーグ(Lindberg)モデル
59344管状炉中で行った。サンプルは、ルゴン雰囲
気下、10℃/min.の割合で200℃から1000
℃まで加熱した。油状物およびポリマーの分析は全て、
スカンジナビアン・マイクロアナリティカル・ラボラト
リーズ(Scandinavian Microana
lytical Labs),(ハーレブ,デンマーク
(Herlev,Denmark))にて行った。セラ
ミックスの分析は、ガルブレイス・ラボラトリーズ(G
albraith Labs)(ノックスビル,テネシ
ー(Knoxville,Temnessee)にて行
った。
【0044】II.アンモノリシス反応 代表的な反応についで説明する。RSiCl単独、ま
たはCHSiHClとRSiCl(R=H,CH
,CH=CH)との混合物に対する他の全てのアン
モノリシスは、同じ一般手順を使用して行った。使用し
たCHSiHCl/RSiClの各モル比につ
き、EtOおよびTHF溶媒中で別々に反応を行っ
た。可溶性(反応溶媒に可溶)生成物の収率、分子量、
熱分解で得られるセラミック収率(アルゴン雰囲気下で
のTGAによる)および分析値が、第1〜9表に記載し
てある。ドライアイス凝縮器、頭上機械的撹拌機、およ
びゴム製隔壁を取り付けた1000mlの三つ口丸底フ
ラスコを、乾燥窒素を流しながら火炎乾燥した。乾燥ジ
エチルエーテル(600ml)をこのフラスコに加え、
次いで33.6g(0.292モル)のCHSiHC
と6.8g(0.05モル)のHSiClを加え
た。本溶液を0℃に冷却した(氷浴)。長さ1フィート
のガスの導入管が通してある別の隔壁で最初の隔壁を取
り替えた。アンモニアが−78℃の凝縮器において凝縮
するのが観察されるようになるまで、アンモニアガスを
適度の速さで4.5時間溶液中に吹き込んだ。アンモニ
アの吹き込みが停止した後、アンモニア導入管をゴム製
隔壁に取り替えた。反応混合物を室温にまで加温し、窒
素雰囲気下で一晩撹拌した。▲ろ▼過(乾燥ボックス
中)により、NHClおよび他の不溶性の反応生成物
を除去した。得られた固体を50mlのエーテルで3回
洗浄した。エーテル相を合わせて、溶媒をトラップーツ
ー−トラップ蒸留(25℃,0.1mmHg)で除去す
ると、透明で流動性のある油状物が得られた(15.0
g,CHSiHNH成分およびHSi(NH)1・5
成分を基準として74%)。本油状物の特性を分析によ
り(第3表)、またIRスペクトルおよびH NMR
スペクトルにより検討した。ベンゼン中における凝固点
降下法により分子量を測定し、10℃/分の割合で50
℃から950℃まで加熱して熱重量分析を行った。 H NMR(250MHz,CDCl中):δ
0.17(ブロードm,2.6H,CHSi),0.
85(ブロードm,1.3,NH),4.37(ブロー
ドs,0.25H,SiH),4.63(ブロードs,
0.41H,SiH),および4.81(ブロードs,
0.33H,SiH)。 IR(薄膜,cm−1)3380(s),2960
(s),2900(w),2140〜2120(プロー
ドs),1545(w),1405(m),1255
(s),1200〜1150(ブロードvs),980
〜750(ブロードvs)。 MW:390g/mol TGA: 33重量%のセラミック残渣、黒色固体。 元素分析(NMRから求めた式[CHSiHNH] [HSi(NH)1・40.17に基づいて)CH
5・411・24Si1・17に対する計算値:C,
17.7;H,S.05;N,25.7実測値:C,1
7.75;H,7.53;N,25.80。
【0045】III.KH−触媒作用による脱水素環状
二量体化反応 使用した手順の詳細を明らかにするため、本実験につい
て説明する。反応は全て、1モル%のKH触媒を使用し
て、THF中で行った。全ての場合において、CH
による反応停止に得られた白色固体ポリマーの特性値
を、元素分析,IRスペクトル分析、およびH NM
Rスペクトル分析により求めた。ベンゼン中における凝
固点降下法により分子量を測定し、熱分析によるトレー
ス(TGA,50〜950℃,10℃/min.,アル
ゴン雰囲気下)を得た。これらの実験結果は表に示して
ある。250mlの三つ口丸底フラスコに磁気撹拌棒、
ガス導入管、および二つのゴム製隔壁を取り付け、KH
(0.04g,1.0ミリモル)を仕込んだ。次いでフ
ラスコに窒素ラインを接続した。注入器により乾燥TH
F(100ml)を加え、6.355g(0.1モル、
CHSiHNH+[HSi(NH)1・5]単位を基
準として)のポリシラザンオイル(CHSiHCl
とHSiCl)の1:1モル比混合物のジエチルエー
テル中におけるアンモノリシスによって得られたもの)
を20mlのTHFに溶解した。後者の溶液を20分で
滴下して加えた。ガスの発生(H)が観察された。得
られた透明溶液を窒素雰囲気下、室温で1時間撹拌し
た。次いで、ヨウ化メチル(0.46g,3.2ミリモ
ル)を注入器により加えた。直ちにKIの白色沈澱物が
生成した。反応混合物を室温で30分撹拌した後トラッ
プーツー−トラップ蒸留により除去した。得られた残渣
に70mlのベンゼンを加え、混合物を遠心分離して不
溶物を除いた。溶液相をトラップーツー−トラップ蒸留
して(25℃,0.03mmHg)ベンゼンを除去する
と、白色で有機溶媒に可溶の固体が得られた(5.41
g,収率93%)。(このような他の全ての反応におい
ては、一般には、最初にガスの発生が観察されてから室
温で1〜18時間、反応混合物を撹拌することになって
いる。本発明の場合、反応時間をこのように長くとる
と、不溶物が生成してくる。) H NMR(250MHz,CDCl):δ0.1
7(ブロードm,2.5H,CHSi),0.94
(ブロード,1.2H,NH),4.82(ブロード
s,1.0H,SiH)。 IR(CCl,cm−1):3480(w),340
0(s),2960(s),2900(w),2120
(s),1540(w),1410(m),1250
(s),1180〜1130(ブロードs),1030
(s),970〜850(ブロードvs)。 MW:1630g/mol TGA:50〜950℃,10℃/min.,アルゴン
雰囲気下):セラミック収率87%(黒色固体)。元素分析 実測値: C,14.10;H,6.12;
N,27.60 本生成物のサンプル3gをアルゴン雰囲気下、管状炉中
で熱分解すると、黒色固体の塊状物の形で、2.4g
(80%)の残渣が得られた。元素分析 実測値:C,9.10;H,0.70;N,
32.56;Si,56.52。 窒素が全てSiとして存在し、残りのケイ素がS
iCとして存在し、そして残りの炭素が遊離の炭素とし
て存在していると仮定すると、本分析値から、1.0S
+0.46SiC+0.81C,または83%
Si,11%SiC,6%C(重量%)という組
成であることが算出できる。別の調製で得た白色固体
(1:1のCHSiHCl/HSiClをTHF
中でアンモノリシスした後、KH−触媒DHCD反応を
行ない、CHIで冷却;サンプル3.53g)を、管
状炉中の融解石英ガラスボートにてアンモニア気流下に
て熱分解すると(25〜1000℃、3時間以内)、8
4重量%の収率白色粉末残渣が得られた(ポリシラザン
のケイ素含量を基準にすると100%収率)。元素分析
により、炭素含量はわずか0.29%であることがわか
った。
【0046】IV.有機ケイ素化合物の合成 1.[(CHSiH)x(CHSi)y]nの合成 (操作は全て窒素雰囲気下) a. THF溶媒中 撹拌機、滴下ロート、および還流冷却器を取り付けた5
00mlの三つ口丸底フラスコに、50.5g(2.2
0グラム原子)のNa金属を仕込んだ。フラスコにシュ
レンクマニホルドを取り付け、脱気と窒素充填を3回繰
り返した。THF(200ml)を加え、滴下ロートに
65mlの(0.625モル)のCHSiHCl
仕込んだ。撹拌状態のNa懸濁液にシランを45分間で
加えた。このとき反応混合物は濁りを生じ、やや温度が
上昇した。反応混合物を室温で16時間撹拌した後、4
8時間還流した。次いで、室温まで冷却し、60mlの
ヘキサンを加えた。注入器を使用して混合物を厚肉遠心
ボトルに移し、遠心分離を行った。上澄み屑を1lの丸
底フラスコに移した(窒素雰囲気下)。残留した固体物
にTHF(50ml)とヘキサン(30ml)を加え、
得られた懸濁液を遠心分離にかけた。上澄み層を令わ
せ、残留する液体の容積が約100mlになるまで、減
圧下でトラップーツー−トラップ蒸留により溶媒を除去
した。この液体を注入器で250mlの一つ口フラスコ
に移し、残留している溶媒を減圧で除去して、13.2
g(0.30モル、収率48%)の白色ガラス質固体を
得た。シールした細管中で加熱すると(真空内で)、こ
の固体は約40℃で軟化し、130〜140℃でガスを
発生しながら“融解”して、粘稠なガム状物となった。
300℃まで加熱しても、粘度が徐々に上昇したこと以
外は特に変化は起こらなかった。本生成物はヘキサンに
は難溶で、ベンゼンにはほんのわずか溶解するだけであ
るが(本溶媒中における、凝固点降下による分子量測定
が不可能となる)、THFにはよく溶ける。 NMR(90MHz,CDCl中):δ 0.10〜
0.61(m,SiCH,7.5H)および3.55
〜3.90(m,SiH,1H)。H 置換基を有する
Si原子は全てCH置換基も有するという妥当な仮定
に基づき、CHSiおよびSiHの積分強度により、
[(CHSiH)0・4(CHSi)0・6]nの
組成が得られる。元素分析 CSiH3・4に対する計算値:C,27.
60;H,7.87 実測値:C,27.18;H,7.17 IR(KBr,ヌジョール(Nujol): 2170
(sh),2100(s,Si−H),1408
(m),1260(m,Si−CH),1249
(s,Si−CH),1060(br),1019
(s),931(s),865(vs,Si−CH
770(vs),685(vs),cm−1。 TGA(25〜1000℃,10℃/min.):収率
60%の灰色黒色セラミック固体。本物質3.20gを
管状炉で1500℃にまで熱分解すると、1.52g
(48%)の灰色セラミック粉末が得られた。セラミック粉末の元素分析 実測値:C,22.56;
Si,78.42;H,0.01;N,0.009%。
(SiCは、C,29.94;Si,70.06%を要
する;実際の組成;SiC+0.49Si)。粉末のX
線回折(do,Å):1.315(s)(β−Si
C),1.542(s)(β−SiC),1.91
(m)(Si),2.181(m)(β−SiC),
2.52(vs)(β−SiC),3.13(m)(S
i)。 別の実験における熱分解ガスの質量スペクトル分析によ
り、以下のような結果が得られた。すなわち、385℃
まではガス状生成物は観察されず、このときフラグメン
トイオンは、CHSiHの報告されているフラグメ
ンテーションによく対応していた。445℃でCH
iHが観察され、m/z=16CH)におけるピー
クが成長し始めた。580℃になると、重量損失がほぼ
終わり、メタンのピークだけが観察可能であった。
【0047】b.ヘキサン/THF溶媒中 乾燥ボックス中にて、撹拌棒、滴下ロート、および還流
冷却器を取り付けた1lの三つ口丸底フラスコに、7
5.0g(3.26モル)のナトリウム金属を仕込ん
だ。フラスコにシュレンクマニホルドを接続し、脱気お
よび窒素の吹き込みを行った。フラスコにTHF(70
ml)とヘキサン(420ml)を加え、滴下ロートに
150ml(1.44モル)のメチルジクロロシランを
仕込んだ。メチルジクロロシランをフラスコ中に3時間
で徐々に加えた。反応溶液の色は紫色に変わり、滴下終
了時には穏やかに還流が始まった。反応混合物を室温で
2時間撹拌し、次いで16時間加熱還流した。室温まで
冷却した後、注入器により反応混合物(但し大きなNa
Cl結晶は除く)を厚肉ガラス製ボトル中に移した。本
混合物を遠心分離し、注入器により無色透明の上澄み層
を撹拌棒の付いた1l丸底フラスコに移した。残留した
固体にヘキサン(200ml)とTHF(20ml)を
加え、再び混合物を遠心分離し、この上澄み液を、先に
分離した上澄み液と合わせた。残渣の容量が約100m
lになるまで、トラップーツー−トラップ蒸留によって
溶媒を除去し、注入器により残留した液体を計量済み2
50mlの丸底フラスコに移した。約0.05mmH
g、室温でトラップーツー−トラップ蒸留を行って残り
の溶媒を除去すると、51.2g(81%,1.16モ
ル)の白濁油状物が得られた。 H NMR(90MHz,C):δ0.37
(ブロード,SiCH,3.74H),3.92(ブ
ロード,SiH,1H)。 生成物のNMRの積分により、[(CHSiH)
0.8CHSi)0.2]nという構造組成が得られ
た。 IR(薄膜,cm−1):2967(s),2900
(s),2800(w),2099(vs),1410
(s),1385(w),1249(s),1055
(ブロード),933(s),865(vS),770
(vs),685(ブロード),650(sh),58
5(w)。 分子量(ベンゼン中における凝固点降下法):600g
/モル元素分析 (別途同様の合成より得た化合物) CSiH3.75に対する計算値;C,27.39;
H,8.55;Si,64.05% 実測値 ;C,27.49;H,
8.98;Si,61.58% TGA(25〜1000℃,10℃/min.):収率
20%の灰黒色セラミック固体。別途同様の合成による
サンプルを管状炉中で熱分解すると、灰黒色のセラミッ
ク固体が36重量%の収率で得られた。セラミック固体の元素分析 実測値:C,22.93;
Si,75.99% 本方法によって得られる高純度液体は極めて空気に感じ
易く、ガラス▲ろ▼過器、▲ろ▼紙、または布タオル等
に接触しているとき(このような場合、自然発火が起こ
ることがある)のように、その有効表面積が高い場合が
特にそうである。他の類似の反応では、(CHSiH
X)x(CHSi)yが収率62〜75%で得られ
た。いくつかの合成物の分子量を測定したところ、52
0〜740g/molの範囲のものが得られた。生成物
は全て、かなり類似したH NMRスペクトルを有す
るが、SiCH:SiH比は異なる。これらの生成物
の物理的データを第11表に示す。
【0048】
【0049】計算を単純化するために、(CHSi
H)x(CHSi)yという構造単位に対して平均式
量44を割り当てた。従って、以下の実験のそれぞれに
おいて、反応単位(CHSiH)のモル数は、使用し
たポリマーの重量を44で除して算出した。THF溶液
中で形成された生成物はセラミック収率60%である
が、有機溶媒に対する溶解性に限度があり、セラミック
繊維にするには光分解/酸化の硬化工程が必要となる。
ヘキサン/THFが約6〜7:1の混合溶媒中で[(C
SiH)x(CHSi)y]nを合成すると、可
溶性生成物が満足できる収率で得られた。しかしなが
ら、本化合物を熱分解すると、セラミック収率はかなり
低く、16〜27%であった。
【0050】2.ポリカルボシランの特性決定 ポリカルボシラン(白色固体)は、ダウ・コーニング・
コーポレーション(Dow Corning Corp
oration)から購入した。以下のデータはそのカ
ルボシランについてのものである。 H NMR(90MHz,C):δ 4.25
(ブロード,Si,1H),0.26(ブロード,S
CH およびSiC Si,8.6H) IR(KBr,ヌジョール,cm−1):2104
(s),1253(s),1014(s,ブロード),
845(s,ブロード),734(s) 分子量(ベンゼン中における凝固点降下法):1210
g/mol TGA(25〜1000℃,10℃/min.):58
%収率の黒色セラミック固体T1/2=510℃
【0051】3.シロキサンの合成 a.[CHSi(H)O]n(IV−31)の合成 撹拌棒、還流冷却器、および隔壁キャップを取り付けた
500mlの三つ口丸底フラスコに90ml(0.87
モル)のCHSiHClと250mlのCHCl
を仕込んだ。20ml(1.11モル)のHOを2
時間かけてゆっくり(シリンジポンプでこの溶液に加え
た。反応混合物を室温で24時間撹拌した。次いで、反
応混合物に100mlのHOを8回加えた。CH
層を100mlのHOで2回洗浄し、MgSO
で乾燥した。回転蒸発器で溶媒を除去すると、44.5
g(CHSi(H)O単位を基準として収率85%)
の透明油状物が得られた。 H NMR(90MHz,C):δ4.71,
4.69(ブロード,Si, 1H),0.230,
21(ブロード,SiCH ,3H) IR(ニート(neat),cm−1):2976
(s),2918(w),2162(s),1410
(w),1260(s),1030−1140(ブロー
ド,s),830,921(ブロード,s),769
(s),715(w) 本方法は、CHSiHClの加水分解において、
D.セイファース(Seyferth),C.プルドム
(Prud’homme),およびG.H.ワイズマン
(Wiseman)(Inog.Chem.22(1
983),2163)による方法である。高収率の環状
オリゴマー,[CHSi(H)O]nが得られ、ほと
んどn=4,5および6であったが、より高いn(最大
n=22)のものも低収率で得られた。これらのオリゴ
マーのセラミック収率は低く、熱分解条件および使用し
たオリゴマーの種類によって0〜5%の範囲で変化し
た。
【0052】b.混合シロキサンの合成 [(CHSi(H)O)r((CHSiO)
s]n(IV−46) 撹拌棒、還流冷却器、および隔壁キャップを取り付けた
500mlの三つ口丸底フラスコに、100ml(0.
96モル)のCHSiHCl、50ml(0.14
モル)の(CHSiCl、および250mlの
CHClを仕込んだ。60ml(3.33モル)の
Oをシリンジポンプでゆっくりと4時間かけて溶液
に加えた。直ちに反応が起こった。反応混合物を室温で
24時間撹拌し、次いでHO洗浄液のpHが中性にな
るまで、200mlのHOで15回洗浄した。CH
Cl層をMgSOで乾燥し、回転蒸発器で溶媒を除
去すると、64.7g(収率87重量%)の透明油状物
が得られた。 H NMR(90MHz,C):δ4.99
(ブロード,Si,1H),0.22,0.16(ブ
ロード,SiCH ,6H) IR(ニート,cm−1):2972(s),2168
(s),1410(w),1260(s),1030−
1120(ブロード,s),880(s),836
(s),804(s),769(s),708(w) c.市販[CHSi(H)O]n(ベトラーチ(Pe
trarch)PS−122)の特性決定 IR(ニート):2982(m),2171(s),1
413(s),1262(s),1030−1140
(s,ブロード),860−905(4,ブロード),
765(s),718(w)cm−1 −1 H NMR(C):δ 0.25(ブロード
s,SiCH3.4H),5.04(ブロードs,S
iH,1H) 平均分子量:4500〜5000(メーカーのデータ) セラミック収率:(TGA,25〜1000℃,10℃
/min.):13%(黒色固体)
【0053】V.グラフト反応 A.メチルジクロロシランとビニルトリクロロシラン
(モル比)3:1、THF中)のコアンモノリシス生成
物とポリメチルヒドリドシロキサン(PS122)との
グラフト反応(THF中、水素化カリウム使用) 100mlの三つ口丸底フラスコに撹拌棒、二つの隔
壁、および頂部にガス導入管を付けた還流冷却器を取り
付け、オーブン中で1時間乾燥した。(これは“標準反
応装置”と呼ばれている。)本装置を乾燥ボックス中に
入れ、水素化カリウム(0.02g,0.50ミリモ
ル)を仕込み、窒素ラインを接続し、そして50mlの
THFを仕込んだ。THF中におけるCHSiHCl
とCH=CHSiCl(モル比3:1)のコアン
モノリシスにより得られる油状物(1.64g,26.
0ミリモル)を、シリンジによって15分間加えた。ガ
スの発生が認められた。反応混合物を、室温でさらに1
時間撹拌した。シリンジにより、ポリメチルヒドリドシ
ロキサン(ペトラーチ・システムズ,Inc.PS12
2)(1.59g,26.5ミリモル)を反応混合物に
加えた。35分撹拌した後、ヨウ化メチル(0.46
g,3.2ミリモル)を加えると、直ちに白色沈澱物が
生成した。トラップーツー−トラップ蒸留(25℃,
0.03mmHg)により溶媒を除去し、残留物を40
mlのヘキサンで抽出した。反応混合物を遠心分離にか
け、注入器で上澄み液を100mlフラスコ中に移し
た。トラップーツー−トラップ蒸留によりヘキサンを除
去すると、白色固体(2.44g,75%)が得られ
た。 H NMR(CDCl,250MHz):δ0.1
7(ブロード,9.7H,SiCH),0.99(ブ
ロード,3.0H,NH),4.38(ブロード,0.
07H,SiH),4.74(ブロード,0.93H,
SiH),5,91(ブロード,2.1H,SiCH=
CH), IR(CCl,cm−1): 3400(s),30
50(m),3010(Sh),2960(S),29
00(sh),2140〜2120(ブロード,s),
1595(m),1405(s),1270〜1250
(ブロード,vs),1200〜1020(ブロード,
vs),990〜840(ブロード,vs) M.W.(ベンゼン中における凝固点降下法): 13
40g/mol TGA(10℃/min.,空気雰囲気、50〜950
℃):セラミック収率86%(黒色残渣)。
【0054】B.メチルジクロロシランとビニルトリク
ロロシラン(モル比3:1、THF中)のコアンモノリ
シス生成物とポリメチルヒドリドシランとのグラフト反
応(THF中、水素化カリウム使用) 標準反応装置に、水素化カリウム(0.02g,0.5
0ミリモル)と50mlのTHFを前述したように仕込
んだ。THF中におけるCHSiHClとCH
CHSiCl(モル比3:1)のコアンモノリシスに
より得られた油状物(1.70g,27.1ミリモル)
を、15分で滴下して加えた。ガスの発生が認められ
た。反応混合物をさらに1時間、室温で撹拌した。ヘキ
サン/THF(6:1)混合溶媒中におけるCHSi
HClと過剰のナトリウムとの反応により得られたポ
リメチルヒドリドシラン(1.24g,28.2ミリモ
ル)を、シリンジで加えた。反応混合物はオレンジ色と
なり、それから10分後に黄色になった。反応混合物を
室温でさらに35分撹拌した後、ヨウ化メチル(0,4
6g,3.2ミリモル)をシリンジで加えた。直ちに白
色沈澱物が生成し、反応混合物の黄色が消失した。溶媒
をトラップーツー−トラップ蒸留により除去し、得られ
た残留物を40mlのヘキサンで抽出した。反応混合物
を遠心分離にかけ、上澄み液体を注入器で100mlの
フラスコに移した。トラップーツー−トラップ蒸留によ
ってヘキサンを除去すると、白色固体(2.74g,9
3%)が得られた。 H NMR(CDCl,250MHz):δ 0.
28(ブロード,3.1H,SiCH),1,25
(ブロード,0.55H,NH),3.65(ブロー
ド,0.21H,SiH),4.38(ブロード,0.
35H,SiH),4.76(ブロード,0.44H,
SiH),5.95(ブロード,0.53H,SiCH
=CH)。 IR(CCl,cm−1):3390(w),315
0(w),3050(m),2960(s),2900
(m),2160〜2140(ブロード,vs),14
10(s),1260(s),1190〜1140(ブ
ロード,s),1040〜840(ブロード,vs),
710(vs),590(w)。 M.W.(ベンゼン中における凝固点降下法): 16
12g/mol。 TGA(10℃/min.,アルゴン雰囲気、50〜9
50℃):セラミック収率86%黒色固体残渣。
【0055】C.メチルジクロロシランとビニルトリク
ロロシラン(モル比3:1、THF中)のコアンモノリ
シス生成物とポリカルボシラン(ダウ・コーニングX9
−6348)とのグラフト反応(THF中、水素化カリ
ウム使用) 反応装置に水素化カリウム(0.02g,0.50ミリ
モル)と50mlのTHFを仕込んだ。THF中におけ
るCHSiHClとCH=CHSiCl(モル
比3:1)のコアンモノリシスによって得られた油状物
(1.65g,26.0ミリモル)を、シリンジにより
15分で滴下して加えた。ガスの発生が認められた。反
応混合物を室温でさらに1時間撹拌した。ポリカルボシ
ラン(1.64g,28.0ミリモル,ダウ・コーニン
グX9−6348)を乳鉢と乳棒で粉砕で微粉末とし、
25mlの一つ口フラスコ中に仕込んだ。フラスコを脱
気した後、10mlのTHFを加えた。この溶液を注入
器で反応混合物中に加えた。35分攪拌した後、ヨウ化
メチル(0.46g,3.2ミリモル)を加えると、直
ちに白色沈澱が生成した。トラップーツー−トラップ蒸
留(25℃,0.03mmHg)によって溶媒を除去
し、残留物を40mlのヘキサンで抽出した。反応混合
物を遠心分離にかけ、上澄み液体を注入器で100ml
のフラスコに移した。トラップーツー−トラップ蒸留に
よりヘキサンを除去すると、白色固体(3.04g,9
2%)が得られた。 H NMR(CDCl,250MHz):δ 0.
16(ブロード,5.6H,SiCH),0.95
(ブロード,1.25H,NH),4.16(ブロー
ド,0.3H,SiH),4.71(ブロード,0.7
H,SiH),5.91(ブロード,0.8H,SiC
H=CH) IR(CCl,cm−1): 3400(s),30
50(m),3010(sh),2960(s),29
00(m),2120〜2100(ブロード,s),1
600(w),1410(s),1360(m),12
70〜1250(ブロード,vs)1190〜1130
(ブロード,vs),1050〜840(ブロード,v
s)。 M.W(ベンゼン中における凝固点降下法):862g
/mol TGA(10℃/min.,アルゴン雰囲気,50〜9
50℃):セラミック収率85%,黒色固体残渣。
【0056】D.メチルジクロロシランとトリクロロシ
ラン(モル比3:1、THF中)のコアンモノリシス生
成物とポリメチルヒドリドシロキサン(PS122)と
のグラフト反応(THF中、水素化カリウム使用) ガス導入管、撹拌棒、および二つの隔壁を取り付けた三
つ口丸底フラスコをオーブン中で1時間乾燥した後、水
素化カリウム(0.02g,0.50ミリモル)を仕込
んだ。本装置に窒素ラインを接続し、50mlのTHF
を加えた。THF中でのCHSiHClとHSiC
(モル比、3:1)のコアンモノリシスにより得ら
れ油状物(1.64g,0.029モル)を5分間で加
えた。ガスの発生が認められた。反応混合物を室温でさ
らに45分撹拌した。シリンジを使用しで、反応混合物
にポリメチルヒドリドシロキサン(1.58g,0.0
26モル,ペトラーチ・システムズInc・PS12
2)を加えた。30分撹拌した後、ヨウ化メチル(0.
46g,3.2ミリモル)を加えると、直ちに白色沈澱
が生成した。トラップーツー−トラップ蒸留(25℃,
0.1mmHg)によって溶媒を除去し、得られた残留
物を40mlのヘキサンで抽出した。反応混合物を遠心
分離にかけ、注入器で上澄み液体を100mlのフラス
コに移した。トラップーツー−トラップ蒸留によりヘキ
サンを除去すると、白色固体(2.30g,71%)が
得られた。 H NMR(CDCl,250MHz):δ 0.
10(ブロード,4.5H,SiCH),0.93
(ブロード,2.0H,NH),4.84(ブロード
1.0H,SiH)。 IR(CCl,cm−1):3490(w),340
0(s),2960(s),2900(w),2870
(sh),2820(w),2130(s),1580
(w),1425(m),1265(ブロード,s),
1200〜1020(ブロード,vs),980〜85
0(ブロード,vs)。 M.W.(ベンゼン中における凝固点降下法):185
5g/mol TGA(10℃/min.,アルゴン雰囲気,50〜9
50℃):セラミック収率88%,黒色固体残渣。
【0057】E.メチルジクロロシランとトリクロロシ
ラン(モル比3:1、THF中)のコアンモノリシス生
成物とポリメチルヒドリドシランとのグラフト反応(T
HF中、水素化カリウム使用 反応装置に水素化カリウム(0.02g,0.50ミリ
モル)と50mlのTHFを仕込んだ。THF中におけ
るCHSiHClとHSiCl(モル比、3:
1)とのコアンモノリシスによって得られた油状物
(1.77g,0.031モル)を5分間で加えた。ガ
スの発生が認められた。反応混合物を室温でさらに45
分撹拌した。ヘキサン/THF(6:1)混合溶媒中に
おけるCHSiHClと過剰のナトリウムとの反応
によっで得られたポリメチルヒドリドシラン(1.30
g,0.30モル)を加えた。反応混合物はオレンジ色
となり、10分後には黄色になった。反応混合物を室温
でさらに30分撹拌した後、ヨウ化メチル(0.46
g,3.2ミリモル)を加えた。直ちに白色沈澱が生成
し反応混合物の黄色は消失した。トラップーツー−トラ
ップ蒸留により溶媒を除去し、得られた残留物を40m
lのヘキサンで抽出した。反応混合物を遠心分離にか
け、注入器で上澄み液体を100mlのフラスコに移し
た。トラップーツー−トラップ蒸留によりヘキサンを除
去すると、白色固体(2.70g,88%)が得られ
た。 H NMR(CDCl,250MHz):δ0.3
0(ブロード,2.6H,SiCH),1:23(ブ
ロード,0.58H,NH),3.65(ブロード,
0.19H,SiH),4.4(ブロード,0.28
H,SiH),4.8(ブロード,0.53H,Si
H)。 IR(CCl,cm−1): 3670(ブロード,
w),3490(m),3150(s),3060
(s),2960(s),2900(w),2280
(s),2150(ブロード,vs),1815
(s),1670(w),1415(s),1265
(s),1190(ブロード,w),1050−102
0(ブロード,vs),980−850(ブロード,v
s),700(w)。 M.W.(ベンゼン中における凝固点降下法):220
0g/mol TGA(10℃/min.,アルゴン雰囲気,50〜9
50℃):セラミック収率75%,黒色固体残渣。
【0058】F.メチルジクロロシランとトリクロロシ
ラン(モル比3:1、THF中)のコアンモノリシス生
成物とポリカルボシラン(ダウ・コーニングX9−63
48)とのクラフト反応(THF中、水素化カリウム使
反応装置にKH(0.02g,0.50ミリモル)と5
0mlのTHFを仕込んだ。THF中におけるCH
iHClとHSiCl(モル比、3:1)とのコア
ンモノリシスによって得られた油状物(1.61g,
0.28モリ)を5分間で加えた。ガスの発生が認めら
れた。反応混合物を室温でさらに30分撹拌した。ポリ
カルボシラン(1.45g,0.025モル,ダウ・コ
ーニングX9−6348)を粉砕しで微粉末とし、25
mlの一つ口フラスコに入れた。フラスコを脱気した
後、10mlのTHFを加えた。注入器を使用して、本
溶液を反応混合物中に移した。30分攪拌した後、ヨウ
化メチル(0.46g,3.2ミリモル)を加えると、
直ちに白色沈澱が生成した。トラップーツー−トラップ
蒸留(25℃,0.1mmHg)により溶媒を除去し、
残留物を40mlのヘキサンで抽出した。反応混合物を
遠心分離にかけ、上澄み液体を注入器で100mlのフ
ラスコに移した。トラップーツー−トラップ蒸留により
ヘキサンを除去すると、白色固体(2.97g,95%
が得られた。 H NMR(CDCl,250MHz):δ0.1
6(ブロード,5.0H,SiCH),0.95(ブ
ロード,0.8H,NH),1.24(0.7H,N
H),4.4(ブロード,0.3H,SiH),4.8
(ブロード,0.7H,SiH)。 IR(CCl,cm−1): 3490(w),34
00(s),2960(s),2900(m),287
5(sh),2120(ブロード,s),1460
(w),1415(m),1365(m),1260
(s),1175(ブロード,vs),1030(ブロ
ード,s),1080−850(ブロード,vs)。 M.W.(ベンゼン中における凝固点降下法):845
g/mol TGA(10℃/min.,アルゴン雰囲気,50〜9
50℃):セラミック収率76%,黒色固体残渣。
【0059】
【0060】IV.“その場生成物” A.CHSiHCl/HSiClと[(CH
iH)x(CHSi)y]nのコアンモノリシス混合
物とKH触媒との反応 1.ジエチルエーテル溶媒にで合成したコアンモノリシ
ス生成物の使用 乾燥ボックス中においで、撹拌棒、還流冷却器、および
隔壁キャップを装備した250mlの丸底フラスコに、
0.10gのKH(0.0025モル)を仕込んだ。T
HF(50ml)を加えてKHを懸濁した。別の250
mlのシュレンクフラスコに、第II節の説明に従って
合成した2.0gのCHSiHCl/HSiCl
コアンモノリシス混合物を仕込んだ。本混合物は、エー
テル溶液中におけるDHSiHClとHSiCl
のアンモノリシスにより合成したものに、2.2gの
[(CHSiH)x(CHSi)y]n(0.05
モル,x=0.74,y=0.26)および100ml
のTHFを加えて作製したものである。注入器により、
この混合ポリマー溶液をKH懸濁液中に加えた。反応混
合物の色は徐々に明橙色に変わり、水素ガスがゆっくり
発生し始めた。得られた反応混合物を室温で14時間撹
拌した後、1時間加熱還流した。溶液の色は明橙色のま
まであった。反応混合物を室温まで冷却してから0.5
ml(7.9ミリモル)のCHIを加えると、白色沈
澱物が生成した。トラップーツー−トラップ蒸留により
溶媒を除去した。残留物を200mlのヘキサンで抽出
し、遠心分離によって不溶性の残渣を除去した。注入器
を使用して、無色透明の上澄み液を、計量した250m
lの丸底フラスコに移した。トラップーツー−トラップ
蒸留によりヘキサンを除去すると、3.8g(91重量
%)の白色粉末が得られた。この白色粉末はTHF、ベ
ンゼン、およびヘキサンに可溶である。
【0061】2.THF溶媒にて合成したCHSiH
Cl/HSiClのコアンモノリシス混合物の使用 上記した手順に従って、0.1gのKH(0.0025
モル),2.0gのCHSiHCl/HSiCl
コアンモノリシス生成物(THF溶液中で合成したも
の)、および2.2gの[(CHSiH)xCH
i)y]n(x=0.74,y=0.26)からなる混
合物の反応を窒素雰囲気下で行った。得られた反応混合
物の色は徐々に明橙色に変わり、水素ガスがゆっくり発
生し始めた。反応混合物を室温で14時間撹拌した後、
0.5ml(7.9ミリモル)のCHIを加えた。上
記の実験手順で処理すると、白色の可溶性固体が得られ
た。
【0062】B.コアンモノリシス混合物およびポリカ
ルボシランからなる混合物とKH触媒との反応 1.ジエチルエーテル溶媒にて合成したCHSiHC
/HSiClのコアンモノリシス混合物の使用 c.ポリカルボシラン/コアンモノリシス混合物(1:
1重量比) 乾燥ボックス中において、撹拌棒、還流冷却器、および
隔壁キャップを装備した250mlの丸底フラスコに、
0.15gのKH(3.75ミリモル)を仕込んだ。5
0mlのTHFを加えてKHを懸濁した。別の250m
lのシュレンクフラスコに、エーテル溶液中で合成した
CHSiHClとHSiClコアンモノリシス生
成物(5.0g)、ポリカルボシラン(5.0g)、お
よびTHF(150ml)を仕込んだ。注入器により、
この混合ポリマー溶液をKH懸濁液中に加えた。反応混
合物は徐々に透明になり、水素ガスがゆっくり発生し
た。反応混合物を室温で2時間撹拌した後、24時間加
熱還流した。反応混合物を室温まで冷却し、0.5ml
(7.9ミリモル)のCHIを加えて数時間加熱し
た。トラップーツー−トラップ蒸留により溶媒を除去し
た。残留物を200mlのヘキサンで抽出し、遠心分離
によって不溶性残渣を除去した。注入器を使用して、無
色透明の上澄み液を、計量した250mlの丸底フラス
コに移した。トラップーツー−トラップ蒸留によってヘ
キサンを除去すると、白色粉末が得られた。この白色粉
末はTHF、ベンゼン、およびヘキサンに可溶である。
【0063】C.コアンモノリシス混合物および環状
[CHSiH(H)O]nからなる混合物とKH触媒
との反応 1.[CHSi(H)O]n/CHSiHCl
HSiClからのコアンモノリシス混合物(1:1重
量比) 乾燥ボックス中において、撹拌棒、還流冷却器、および
隔壁キャップを装備した250mlの丸底フラスコに、
0.1g(2.50ミリモル)のKHを仕込んだ。10
0mlのTHFを加えてKHを懸濁した。別の250m
lのフラスコに、THF溶液中におけるCHSiHC
とHSiClコアンモノリシスにより合成した生
成物(4.0g)、[CHSi(H)O]n(3.6
g)およびTHF(50ml)を仕込んだ。注入器によ
り、本溶液をKH懸濁液中に加えた。反応混合物は徐々
に透明となり、水素ガスがゆっくり発生した。反応混合
物を室温で4時間撹拌した後、0.5ml(7.9ミリ
モル)のCHIを加えた。トラップーツー−トラップ
蒸留により溶媒を除去した。得られた残留物を80ml
のヘキサンで処理し、遠心分離によって不溶性の残渣を
除去した。注入器を使用して、無色透明の上澄み液を、
計量した100mlの丸底フラスコに移した。トラップ
ーツー−トラップ蒸留によりヘキサンを除去すると、白
色粉末が得られた。この白色粉末はTHF、ベンゼン、
およびヘキサンに可溶である。好ましい実施態様に関し
て本発明を詳細に説明してきた。しかしながら、本開示
内容を検討すれば当業者は直ぐに、本発明の精神および
範囲内において、種々の変形および改良形を提供できる
ことは明らかである。
フロントページの続き (72)発明者 シュワーク,ジョアン・エム アメリカ合衆国マサチューセッツ州02141, ケンブリッジ,フィフス・ストリート 91,アパートメント エイ (72)発明者 ユ,ユアン−フ アメリカ合衆国オハイオ州45431,デイト ン,ブロートン・プレース 5056

Claims (54)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プレセラミック有機ケイ素ポリマーを製
    造する方法であって、 (a) RSiHX(式中、Rは炭素数が1〜約
    6の低級アルキル基、炭素数が3〜約6の置換もしくは
    非置換の環状アルキル基、炭素数が2〜約6の置換もし
    くは非置換の低級アルケニル基、または炭素数が6〜約
    10の置換もしくは非置換の低級アリール基であり、X
    はハロゲンである)およびRSiX(式中、RはH、
    炭素数が1〜約6の低級アルキル基、炭素数が3〜約6
    の置換もしくは非置換の環状アルキル基、炭素数が2〜
    約6の置換もしくは非置換の低級アルケニル基、または
    炭素数が6〜約10の置換もしくは非置換の低級アリー
    ル基である)の混合物と無水アンモニアとを溶液中で反
    応させて、前駆体ポリマーの混合物を形成させる工程;
    および(b) 前記前駆体ポリマーを、前記前駆体ポリ
    マー中のNH官能基からの脱プロトン化が可能な塩基性
    触媒により反応させて、前記プレセラミックポリマーを
    形成させる工程からなる製造方法。
  2. 【請求項2】 前記プレセラミックポリマーを親電子化
    合物で処理する付加工程をさらに含んだ、請求の範囲第
    1項に記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 XがClであり、Rが低級アルキル基
    であり、そしてRがHまたは低級アルキル基である、請
    求の範囲第1項に記載の製造方法。
  4. 【請求項4】 RがCHである請求の範囲第3項に
    記載の製造方法。
  5. 【請求項5】 RがHまたはCHである請求の範囲第
    4項に記載の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求の範囲第2項に記載の製造方法によ
    って形成されるプレセラミックポリマー。
  7. 【請求項7】 請求の範囲第4項に記載の製造方法によ
    って形成されるプレセラミックポリマー。
  8. 【請求項8】 請求の範囲第5項に記載の製造方法によ
    って形成されるプレセラミックポリマー。
  9. 【請求項9】 RSiHX:RSiXのモル比
    が約8:1〜約1:6である、請求の範囲第1項に記載
    の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記モル比が約8:1〜約1:2であ
    る、請求の範囲第9項に記載の製造方法。
  11. 【請求項11】 RSiHX:RSiXのモル
    比が約8:1〜約1:6である、請求の範囲第3項に記
    載の製造方法。
  12. 【請求項12】 前記モル比が約6:1〜約1:2であ
    る、請求の範囲第11項に記載の製造方法。
  13. 【請求項13】 RSiHX:RSiXのモル
    比が約6:1〜約1:6である、請求の範囲第4項に記
    載の製造方法。
  14. 【請求項14】 前記モル比が約6:1〜約1:2であ
    る、請求の範囲第13項に記載の製造方法。
  15. 【請求項15】 前記モル比が約6:1〜約3:1であ
    る、請求の範囲第14項に記載の製造方法。
  16. 【請求項16】 前記モル比が約2:1〜約1:2であ
    る、請求の範囲第14項に記載の製造方法。
  17. 【請求項17】 RSiHX:RSiXのモル
    比が約6:1〜約1:2である、請求の範囲第5項に記
    載の製造方法。
  18. 【請求項18】 前記モル比が約6:1〜約3:1であ
    る、請求の範囲第17項に記載の製造方法。
  19. 【請求項19】 前記モル比が約2:1〜約1:2であ
    る、請求の範囲第14項に記載の製造方法。
  20. 【請求項20】 前記プレセラミックポリマーが、不活
    性ガスの気流下において、セラミック材料を形成するの
    に十分な時間および温度で熱分解処理される、請求の範
    囲第2項に記載の製造方法。
  21. 【請求項21】 前記プレセラミックポリマーが、アン
    モニアの気流下において、セラミック材料を形成するの
    に十分な時間および温度で熱分解処理される、請求の範
    囲第3項に記載の製造方法。
  22. 【請求項22】 前記プレセラミックポリマーが、アン
    モニアの気流下において、セラミック材料を形成するの
    に十分な時間および温度で熱分解処理される、請求の範
    囲第4項に記載の製造方法。
  23. 【請求項23】 前記プレセラミックポリマーが、アン
    モニアの気流下において、セラミック材料を形成するの
    に十分な時間および温度で熱分解処理される、請求の範
    囲第5項に記載の製造方法。
  24. 【請求項24】 前記塩基性触媒がアルカリ金属、アル
    カリ金属およびアルカリ土類金属の水素化物、金属水素
    化物錯体、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ金属お
    よびアルカリ土類金属のアミド、アルカリ金属およびア
    ルカリ土類金属のシリルアミド、およびアルカリ金属有
    機化合物からなる群から選ばれるものである、請求の範
    囲第1項に記載の製造方法。
  25. 【請求項25】 前記親電子化合物がE−Xという式
    (式中、Eは有機基またはシリル基であり、Xはハラ
    イド、スルフェート、またはスルホネートである)を有
    する、請求の範囲第2項に記載の製造方法。
  26. 【請求項26】 Eが低級アルキル基またはシリル基で
    ある、請求の範囲第25項に記載の製造方法。
  27. 【請求項27】 コアンモノリシス生成物中にC=C官
    能基を導入する工程、プレセラミック繊維を形成させる
    工程、前記プレセラミック繊維をヒドロシリル化反応に
    よって硬化させる工程、および前記硬化したプレセラミ
    ック繊維を熱分解処理する工程をさらに含んだ、請求の
    範囲第2項に記載のプレセラミックポリマーからセラミ
    ック繊維を製造する方法。
  28. 【請求項28】 RまたはRに炭素数が2〜約6の置
    換もしくは非置換の低級アルケニル基を適用することに
    よって前記C=C官能基が導入される、請求の範囲第2
    7項に記載のセラミック繊維製造方法。
  29. 【請求項29】 無水アンモニア、RSiHX、お
    よびRSiXからなる混合物に不飽和官能基を有する
    第三の化合物を加えることによって前記C=C官能基が
    導入される、請求の範囲第27項に記載のセラミック繊
    維製造方法。
  30. 【請求項30】 電子ビーム照射、X線照射、または紫
    外線照射によって硬化が誘起される、請求の範囲第27
    項に記載の製造方法。
  31. 【請求項31】 Rが低級アルキル基または水素であ
    り、Rが低級アルキル基であり、そしてプレセラミッ
    クポリマーがアンモニア気流下において、セラミック材
    料を形成するのに十分な時間および温度で熱分解処理さ
    れる、請求の範囲第2項に記載の製造方法。
  32. 【請求項32】 プレセラミック有機ケイ素ポリマーを
    製造する方法であって、 (a) Si−H反復構造単位を有する有機ケイ素ポリ
    マーと少なくとも触媒量のシリルアミド重合体とを有機
    溶媒中において混合する工程、ここでシリルアミドは溶
    液中で無水アンモニアをRSiHX(式中、R
    炭素数が1〜約6の低級アルキル基、炭素数が3〜約6
    の置換もしくは非置換の環状アルキル基、炭素数が2〜
    約6の置換もしくは非置換の低級アルケニル基、または
    炭素数が6〜約10の置換もしくは非置換の低級アリー
    ル基であり、Xはハロゲンである)とRSiX(式
    中、RはH、炭素数が1〜約6の低級アルキル基、炭
    素数が3〜約6の置換もしくは非置換の環状アルキル
    基、炭素数が2〜約6の置換もしくは非置換の低級アル
    ケニル基、または炭素数が6〜約10の置換もしくは非
    置換の低級アリール基である)との混合物と反応させる
    ことによってポリシラザンを形成させ、そして前記ポリ
    シラザン中のNH官能基から脱プロトン化可能な塩基性
    触媒の存在下において前記ポリシラザンを反応させて形
    成したシリルアミド重合体である; (b) 工程(a)の混合物を室温以上の温度で反応さ
    せる工程;および (c) 反応混合物を反応性の親電子化合物で反応停止
    させ、前記プレセラミック有機ケイ素ポリマーを形成さ
    せる工程、からなる製造方法。
  33. 【請求項33】 Si−H含有有機ケイ素ポリマーが、
    [(RSiH)(RSi)という式の有機ポリ
    シラン(式中、x+y=1であり、Rは炭素数が1〜約
    6の低級アルキル基、炭素数が2〜約6の低級アルケニ
    ル基、または炭素数が6〜約10の置換もしくは非置換
    の低級アリール基であり、nは1より大きい整数であ
    る);[RSi(H)−(CH]という式の複
    数の反復構造単位を有するポリカルボシラン(式中、R
    はH、炭素数が1〜約6の低級アルキル基、炭素数が
    3〜約6の環状アルキル基、または炭素数が6〜約10
    の置換または非置換の低級アリール基であり、qは1以
    上の整数である);および[RSi(H)O]とい
    う式の複数の反復構造単位を有するポリシロキサン(式
    中、Rは炭素数が1〜約6の低級アルキル基、炭素数
    が3〜約6の環状アルキル基、または炭素数が6〜約1
    0の置換または非置換の低級アリール基であり、nは1
    より大きい整数である)からなる群から選ばれるもので
    ある、請求の範囲第32項に記載の製造方法。
  34. 【請求項34】 前記ポリカルボシランが[RSi
    (H)−(CH]という式の反復構造単位を少な
    くとも約25モル%を含み、また前記ポリシロキサンが
    [RSi(H)O]という式の反復構造単位を少な
    くとも約25モル%を含む、請求の範囲第33項に記載
    の製造方法。
  35. 【請求項35】 R,R,およびRが低級アルキル
    基である請求の範囲第33項に記載の製造方法。
  36. 【請求項36】 R,R,およびRがCHである
    請求の範囲第33項に記載の製造方法。
  37. 【請求項37】 前記Si−H含有有機ケイ素ポリマー
    が有機ポリシランであり、そしてx=1,y=0であ
    る、請求の範囲第33項に記載の製造方法。
  38. 【請求項38】 前記反応混合物がE−Xという式の
    親電子化合物(式中、Eは低級アルキル基およびシリル
    基からなる群から選ばれるものであり、Xはハロゲ
    ン、スルフェート、およびスルホネートからなる群から
    選ばれるものである)で反応停止される、請求の範囲第
    33項に記載の製造方法。
  39. 【請求項39】 Si−H含有有機ケイ素ポリマーが有
    機ポリシランであり、シリルアミドの熱分解処理で得ら
    れる過剰の炭素が有機ポリシラン化合物の熱分解処理か
    ら得られる過剰のケイ素と反応しうるだけの十分な量の
    シリルアミド重合体が加えられ、このようにして遊離の
    ケイ素または遊離の炭素を実質的に含まないセラミック
    生成物が得られる、請求の範囲第33項に記載の製造方
    法。
  40. 【請求項40】 Rが低級アルキル基であり、R
    Hまたは低級アルキル基である、請求の範囲第33項に
    記載の製造方法。
  41. 【請求項41】 前記プレセラミックポリマーを不活性
    ガス気流下で熱分解処理してセラミック材料を形成させ
    る、請求の範囲第40項に記載の製造方法。
  42. 【請求項42】 有機ポリシラン対シリルアミド重合体
    のモル比が約4:1〜約1:4の範囲である、請求の範
    囲第39項に記載の製造方法。
  43. 【請求項43】 プレセラミック生成物が、不活性雰囲
    気下にて、セラミック材料を形成させるのに十分な時間
    および温度で熱分解処理される、請求の範囲第33項に
    記載の製造方法。
  44. 【請求項44】 Si−H含有有機ケイ素ポリマーがポ
    リシロキサンであり、プレセラミック生成物が、アンモ
    ニア雰囲気下にて、セラミック材料を形成させるのに十
    分な時間および温度で熱分解処理される、請求の範囲第
    33項に記載の製造方法。
  45. 【請求項45】 プレセラミック有機ケイ素ポリマーを
    製造する方法であって、 (a) Si−H含有有機ケイ素ポリマーの存在下にお
    いてシリルアミド重合体を生成させる工程であって、こ
    のときRSiHX(式中、Rは炭素数が1〜約6
    の低級アルキル基、炭素数が3〜約6の置換もしくは非
    置換の環状アルキル基、炭素数が2〜約6の置換もしく
    は非置換の低級アルケニル基、または炭素数が6〜約1
    0の置換もしくは非置換の低級アリール基であり、Xは
    ハロゲンである)とRSiX(式中、RはH、炭
    素数が1〜約6の低級アルキル基、炭素数が3〜約6の
    置換もしくは非置換の環状アルキル基、炭素数が2〜約
    6の置換もしくは非置換の低級アルケニル基、または炭
    素数が6〜約10の置換もしくは非置換の低級アリール
    基である)との混合物のコアンモノリシス生成物を、ケ
    イ素原子に隣接した窒素原子からの脱プロトン化が可能
    な塩基性触媒により反応させてその場シリルアミド重合
    体を生成させる工程; (b) その場生成させたシリルアミド重合体とSi−
    H含有有機ケイ素ポリマーを室温で十分な時間反応させ
    る工程;および (c) 本混合物を有機ハロゲン化物またはハロシラン
    で反応停止して、プレセラミック有機ケイ素ポリマーを
    生成させる工程からなる製造方法。
  46. 【請求項46】 Si−H含有有機ケイ素ポリマーが
    [(RSiH)(RSi)という式の有機ポリ
    シラン(式中、x+y=1であり、Rは炭素数が1〜約
    6の低級アルキル基、炭素数が2〜約6の低級アルケニ
    ル基、または炭素数が6〜約10の置換もしくは非置換
    の低級アリール基であり、nは1より大きい整数であ
    る);[RSi(H)−(CH]という式の複
    数の反復構造単位を有するポリカルボシラン(式中、R
    はH、炭素数が1〜約6の低級アルキル基、炭素数が
    3〜約6の環状アルキル基、または炭素数が6〜約10
    の置換または非置換の低級アリール基であり、qは1以
    上の整数である);および[RSi(H)O]とい
    う式の複数の反復構造単位を有するポリシロキサン(式
    中、Rは炭素数が1〜約6の低級アルキル基、炭素数
    が3〜約6の環状アルキル基、または炭素数が6〜約1
    0の置換または非置換の低級アリール基であり、nは1
    以上の整数である)からなる群から選ばれるものであ
    る、請求の範囲第45項に記載の製造方法。
  47. 【請求項47】 ポリカルボシランが[RSi(H)
    −(CH]という、式の反復構造単位を少なくと
    も約25モル%含有し、またポリシロキサンが[R
    i(H)O]という式の反復構造単位を少なくとも約
    25モル%含有する、請求の範囲第46項に記載の製造
    方法。
  48. 【請求項48】 R,R,およびRが低級アルキル
    基である、請求の範囲第46項に記載の製造方法。
  49. 【請求項49】 Rが低級アルキル基であり、R
    Hまたは低級アルキル基である、請求の範囲第46項に
    記載の製造方法。
  50. 【請求項50】 Si−H含有有機ケイ素ポリマーが有
    機ポリシランであり、シリルアミドの熱分解処理で得ら
    れる過剰の炭素が有機ポリシラン化合物の熱分解処理か
    ら得られる過剰のケイ素と反応しうるだけの十分な量の
    有機ポリシランが加えられ、このようにして遊離のケイ
    素または遊離の炭素を実質的に含まないセラミック生成
    物が得られる、請求の範囲第46項に記載の製造方法。
  51. 【請求項51】 不活性ガスの気流下にて十分な時間お
    よび十分な温度でプレセラミックポリマーを熱分解処理
    してセラミック生成物を形成させる、請求の範囲第46
    項に記載の製造方法。
  52. 【請求項52】 有機ポリシラン対その場生成シリルア
    ミドのモル比が約4:1〜約1:4の範囲である、請求
    の範囲第46項に記載の製造方法。
  53. 【請求項53】 Si−H含有有機ケイ素ポリマーがポ
    リシロキサンであり、アンモニア雰囲気下にて十分な時
    間および十分な温度でプレセラミック生成物を熱分解処
    理してセラミック材料を形成させる、請求の範囲第46
    項に記載の製造方法。
  54. 【請求項54】 Si−H含有有機ケイ素ポリマーがポ
    リカルボシランと有機ポリシランとの混合物であり、有
    機ポリシランの熱分解処理で得られる過剰のケイ素がポ
    リカルボシランおよびその場生成シリルアミド重合体の
    熱分解処理から得られる過剰の炭素と反応しうるだけの
    十分な量の有機ポリシランが加えられ、これによって遊
    離炭素の量を低下せしめる、請求の範囲第46項に記載
    の製造方法。 請求の範囲 1. プレセラミック有機ケイ素ポリマーを製造する方
    法であって、(a) RSiHX(式中、Rは炭
    素数が1〜約6の低級アルキル基、炭素数が3〜約6の
    置換もしくは非置換の環状アルキル基、炭素数が2〜約
    6の置換もしくは非置換の低級アルケニル基、または炭
    素数が6〜約10の置換もしくは非置換の低級アリール
    基であり、Xはハロゲンである)およびRSX(式
    中、RはH、炭素数が1〜約6の低級アルキル基、炭素
    数が3〜約6の置換もしくは非置換の環状アルキル基、
    炭素数が2〜約6の置換もしくは非置換の低級アルケニ
    ル基、または炭素数が6〜約10の置換もしくは非置換
    の低級アリール基である)の混合物と無水アンモニアと
    を溶液中で反応させて、前駆体ポリマーの混合物を形成
    させる工程;および(b) 前記前駆体ポリマーを、前
    記前駆体ポリマー中のNH官能基からの脱プロトン化が
    可能な塩基性触媒により反応させて、前記プレセラミッ
    クポリマーを形成させる工程からなる製造方法。 2. 前記プレセラミックポリマーを親電子化合物で処
    理する付加工程をさらに含んだ、請求の範囲第1項に記
    載の製造方法。 3. XがClであり、Rが低級アルキル基であり、
    そしてRがHまたは低級アルキル基である、請求の範囲
    第1項に記載の製造方法。 4. RがCHである請求の範囲第3項に記載の製
    造方法。 5. RがHまたはCHである請求の範囲第4項に記
    載の製造方法。 6. RSiHX:RSiXのモル比が約8:1
    〜約1:6である、請求の範囲第1項に記載の製造方
    法。 7. 前記モル比が約8:1〜約1:2である、請求の
    範囲第6項に記載の製造方法。 8. RSiHX:RSiXのモル比が約8:1
    〜約1:6である、請求の範囲第3項に記載の製造方
    法。 9. 前記モル比が約6:1〜約1:2である、請求の
    範囲第8項に記載の製造方法。 10. RSiHX:RSiXのモル比が約6:
    1〜約1:6である、請求の範囲第4項に記載の製造方
    法。 11. 前記モル比が約6:1〜約1:2である、請求
    の範囲第10項に記載の製造方法。 12. 前記モル比が約6:1〜約3:1である、請求
    の範囲第11項に記載の製造方法。 13. 前記モル比が約2:1〜約1:2である、請求
    の範囲第11項に記載の製造方法。 14. RSiHX:RSiXのモル比が約6:
    1〜約1:2である、請求の範囲第5項に記載の製造方
    法。 15. 前記モル比が約6:1〜約3:1である、請求
    の範囲第14項に記載の製造方法。 16. 前記モル比が約2:1〜約1:2である、請求
    の範囲第11項に記載の製造方法。 17. 前記塩基性触媒がアルカリ金属、アルカリ金属
    およびアルカリ土類金属の水素化物、金属水素化物錯
    体、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ金属およびア
    ルカリ土類金属のアミド、アルカリ金属およびアルカリ
    土類金属のシリルアミド、およびアルカリ金属有機化合
    物からなる群から選ばれるものである、請求の範囲第1
    項に記載の製造方法。 18. 前記親電子化合物がE−Xいう式(式中、E
    は有機基またはシリル基であり、Xはハライド、スル
    フェート、またはスルホネートである)を有する、請求
    の範囲第2項に記載の製造方法。 19. Eが低級アルキル基またはシリル基である、請
    求の範囲第18項に記載の製造方法。
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