JPH05331293A - 熱硬化性ケイ素ホウ素含有共重合体及びその製法 - Google Patents
熱硬化性ケイ素ホウ素含有共重合体及びその製法Info
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- JPH05331293A JPH05331293A JP4138885A JP13888592A JPH05331293A JP H05331293 A JPH05331293 A JP H05331293A JP 4138885 A JP4138885 A JP 4138885A JP 13888592 A JP13888592 A JP 13888592A JP H05331293 A JPH05331293 A JP H05331293A
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Abstract
る。SiC前駆体ポリマーを用いて得られるSiCの特
性をポリボロシラザンを導入して改良する。 【構成】 数平均分子量が200〜50,000のポリ
ボロシラザンブロックAと数平均分子量が100〜5
0,000の熱可塑性ケイ素含有ポリマーブロックBと
からなる数平均分子量が300〜500,000のブロ
ック共重合体であって、ブロックAが主としてポリシラ
ザンに下記一般式(i)、(ii)、(iii)または(iv)
で表わされる架橋結合を有し、B/Si原子比が0.0
1〜3、数平均分子量が200〜50,000のポリボ
ロシラザンブロックである熱硬化性ケイ素ホウ素含有共
重合体。 (R1 は水素原子、アミノ基等を、R2 はR1 のうち窒
素原子を有する基の窒素原子に結合している残基を示
す。
Description
の製造方法に係る。この共重合体は熱可塑性ケイ素含有
ポリマーとポリボロシラザンとの共重合体で、熱硬化性
を示すので、熱分解により直接セラミックスに変換可能
であり、セラミック繊維、セラミックコーティング、セ
ラミック接着材等の前駆体ポリマーとして有用である。
が、その前駆体ポリマーとしてポリカルボシラン、ポリ
シラスチレン、ポリシラン等が知られている(Cera
m.Eng.Sci.Proc.,9 7−8,198
8年、931〜942頁;特開昭51−126300号
公報、同52−74000号公報、同52−11270
0号公報等)。
ラミックスの前駆体としてポリチタノカルボシラン、ポ
リジルコノカルボシラン、ポリジシリラザン等が知られ
ている(米国特許第4,340,619号、同4,32
1,970号、同4,482,689号、特公平2−3
3734号、同2−33733号、特公昭61−580
86号、同62−61220号公報等)。
化ケイ素質セラミックスの前駆体としてポリボロシラザ
ンを開発し、開示している(特開平2−84437号公
報)。
化ケイ素質セラミックスの前駆体である上記ポリマーは
いずれも熱可塑性であるため、これらからセラミックス
製品を製造する際には不融化工程が不可欠である。不融
化方法としては熱酸化、水蒸気処理、γ線照射、電子線
照射、紫外線照射、ハロゲン処理、オゾン処理等が知ら
れているが、処理方法が煩雑であり、また放射線を扱う
ので危険で、非効率、さらに不純物の混入がある等の問
題がある。特に、熱酸化により導入された酸素はセラミ
ックスの高温特性を損なう原因になる。
スは強度、靱性等に優れた高温構造材料であるが、炭化
ケイ素はさらに高強度の構造材料を提供できるので、ホ
ウ素含有窒化ケイ素質セラミックスと炭化ケイ素を複合
化することにより、微細構造を制御したより優れた特性
のセラミックスが提供されることが期待される。そこ
で、本発明は、広く熱可塑性ポリマーを熱硬化性に変換
して、不融化工程を必要としないセラミックスの前駆体
として有用なポリマーを提供すること、特に炭化ケイ素
にホウ素含有窒化ケイ素を複合した複合セラミックスの
前駆体として有用なポリマーを提供することを目的とす
る。
イ素含有ポリマーと熱硬化性のポリボロシラザンとを共
重合させることにより達成され、必要に応じて、さらに
金属化合物を添加して架橋を促進することができる。こ
うして、本発明によれば、数平均分子量が200〜5
0,000のポリボロシラザンブロックAと数平均分子
量が100〜50,000の熱可塑性ケイ素含有ポリマ
ーブロックBとからなる数平均分子量が300〜50
0,000のブロック共重合体であって、前記ブロック
Aが主として式(i)または(ii)または(iii)または
(iv)
炭素原子数1〜20個を有するアルキル基、アルケニル
基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、ア
ルキルアミノ基、水酸基、又はアミノ基であり、R2 は
R1 のうち窒素原子を有する基の窒素原子に結合してい
る残基であり、式(iv)では各3個の窒素原子及びホウ
素原子からなる合計6個の原子のうち少なくとも2個が
架橋に使われ、残りの原子にはR1 が結合することがで
きる。)で表わされる架橋結合を有し、B/Si原子比
が0.01〜3の範囲内のポリボロシラザンブロックで
あることを特徴とする熱硬化性共重合体、及びその製造
方法として、数平均分子量が200〜50,000のポ
リボロシラザンと、数平均分子量が100〜50,00
0の熱可塑性ケイ素含有ポリマーとを反応させることを
特徴とする方法が提供される。
ン及び熱可塑性ケイ素含有ポリマーと共に、式MX
n (式中、MはB,Al,Ti,Zr,Hfから選ばれ
る少なくとも1種の金属元素であり、Xは同一でも異な
っていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、カ
ルボニル基、又は、炭素原子数1〜20個の、アルコキ
シ基、フェノキシ基、アセチルアセトキシ基、アルキル
基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルキルアミノ
基又はアミノ基であり、nは金属元素Mの原子価数であ
る。)とを、(全成分中のSi)/Mの原子比500以
下で反応させることを特徴とする熱硬化性共重合体の製
造方法、及びこの製造方法で得られる熱硬化性共重合体
も提供される。
H結合又はN−H結合を有する多くの熱可塑性ケイ素含
有ポリマーと結合するが、ポリボロシラザンブロックと
熱可塑性ケイ素含有ポリマーブロックとからなる共重合
体は、ポリボロシラザンブロックと熱可塑性ケイ素含有
ポリマーブロックとが主鎖同士で結合した構造、あるい
はこれらのブロックの側鎖基が反応して架橋した構造、
あるいはその両方を有する構造であることができる。熱
可塑性ケイ素含有ポリマー内に官能基が存在する場合に
はポリボロシラザンは加熱するだけで多くの熱可塑性ケ
イ素含有ポリマー中の官能基と反応し結合を形成する。
官能基がないとき、あるいは反応性が低いときは、熱可
塑性ケイ素含有ポリマーの末端或いは側鎖に反応性の基
を導入することにより、容易に結合を形成させることが
できる。
して一般式(I):
に水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキ
ル基、アリール基、またはこれらの基以外でケイ素に直
結する基が炭素である基、アルキルシリル基、アルキル
アミノ基、アルコキシ基を表わす。但し、R3 ,R4 ,
R5 の少なくとも1個は水素原子であり、好ましくはR
3 ,R4 ,R5 のすべてが水素原子である。)で表わさ
れる単位からなる主骨格を有する数平均分子量が約10
0〜5万のポリシラザンと、一般式(II),(III) ,
(IV)又は(V):
いてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜
20個を有するアルキル基、アルケニル基、シクロアル
キル基、アリール基、アルコキシ基、アルキルアミノ
基、水酸基又はアミノ基であり、LはB(R6 )3 と錯
体を形成する化合物である。)で表わされるホウ素化合
物を反応させて得られるホウ素/ケイ素原子比が0.0
1〜3の範囲内かつ数平均分子量が約200〜50,0
00のポリボロシラザンを用いることができる(詳しく
は特開平2−84437公報を参照されたい)。上記の
ポリシラザン(I)がペルヒドロポリシラザンの場合、
熱硬化性に優れる、共重合体のセラミック収率を向上さ
せる、セラミックス中の遊離炭素の発生を制御できる、
セラミックスが高温まで非晶質〜微結晶構造を保持す
る、等の利点がある。
があり、反応性が大きいので共重合化が容易であり、か
つ熱硬化性であるので、本発明の目的に最適である。ま
たSiC前駆体ポリマーとの共重合化においては、B量
を自由に制御することが可能なので、セラミックスの微
細構造を制御する効果がある。ポリボロシラザンの分子
量は、数平均分子量で200〜50,000の範囲のも
のを用いる。分子量がこれより小さいとセラミック収率
に優れた高分子量の共重合体が得られない。またこれよ
り大きいと重合によりゲル化する。
素含有ポリマーは、主鎖にケイ素を含むポリシラン、ポ
リカルボシラン、ポリシロキサン、ポリシラザンなどで
あることができ、特に炭化ケイ素系前駆体ポリマーであ
るポリカルボシラン、ポリシラスチレン、ポリカルボシ
ラスチレン、メチルポリシラン、フェニルポリシラン、
ポリチタノカルボシラン、ポリジルコノカルボシラン、
ポリジシリラザン等を好ましく用いることができる。こ
れらのポリマーがポリボロシラザンと反応する基を有す
る場合には直接両ポリマーを混合、加熱することにより
共重合体が生成する。ポリボロシラザンと反応する基に
はアミド基、イミド基、ヒドロシリル基、水酸基、アル
コキシ基、カルボキシル基、ケト基、ハロゲン原子、エ
ポキシ基等がある。
数平均分子量で100〜50,000の範囲のものを用
いる。分子量がこれより小さいと反応中に揮発し、ポリ
マー収率が低い。またこれより大きいと重合により共重
合体がゲル化する。上記の如く、多くの熱可塑性ケイ素
含有ポリマーとポリボロシラザンは直接加熱すると結合
を形成する。通常、溶媒を用いるが、溶媒は熱可塑性ケ
イ素含有ポリマー及びポリボロシラザンと反応しないも
のであればよく、例えば塩化メチレン、クロロホルム、
四塩化炭素、ブロモホルム、塩化エチレン、塩化エチリ
デン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン等のハロ
ゲン化炭化水素、エチルエーテル、イソプロピルエーテ
ル、エチルブチルエーテル、ブチルエーテル、1,2−
ジオキシエタン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、テ
トラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル
類、ペンタン、ヘキサン、イソヘキサン、メチルペンタ
ン、ヘプタン、イソヘプタン、オクタン、イソオクタ
ン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘ
キサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、
キシレン、エチルベンゼン等の炭化水素類である。反応
温度は限定するわけではないが、0〜300℃の範囲が
好ましい。反応時間は、通常、30分以上あればよい。
ボロシラザンと反応する基を有する場合も、有していな
い場合も、架橋結合させるために、さらに金属化合物を
添加することができる。架橋結合を形成する金属化合物
としては、例えば、B,Al,Ti,Zr,Hf、等の
ハロゲン化物、水酸化物、アルキル化物、アルコキシ
ド、アセチルアセトナート、メタロセン等を用いること
ができる。これらの金属化合物はポリボロシラザンのケ
イ素、窒素あるいはホウ素原子に結合している水素原子
あるいは側鎖基と反応し、また熱可塑性ケイ素含有ポリ
マーの側鎖基と反応して、主として、ポリボロシラザン
のケイ素、窒素あるいはホウ素原子と熱可塑性ケイ素含
有ポリマーの主鎖を構成するケイ素等の原子とを金属原
子を介して結合した架橋結合を形成する。あるいは、熱
可塑性ケイ素含有ポリマーの側鎖基中の反応性部位と反
応して側鎖を介して架橋結合を形成する。このような架
橋結合を導入することによりポリボロシラザンの熱硬化
性を十分に反映した共重合体を得ることができる。
は、出発ポリマー中のケイ素原子の合計に対する金属原
子の原子数比が500以下が好ましい。こうして、本発
明によれば、熱可塑性ケイ素含有ポリマーとポリボロシ
ラザンとが直接結合して得られる熱硬化性共重合体と共
に、熱可塑性ケイ素含有ポリマー及びポリボロシラザン
に金属化合物を添加して混合反応させて得られる熱硬化
性共重合体も提供される。得られる共重合体の分子量は
一般に300〜500,000の範囲である。この分子
量が大きすぎると、ゲルを形成し、溶媒に対する溶解性
が著しく悪くなる。
シラザンブロックと熱可塑性ケイ素含有ポリマーブロッ
クとの比は、結果としてポリマーが熱硬化性になればよ
く特に限定されないが、一般にそれぞれのブロックに含
まれるケイ素原子の比で0.5以上、好ましくはこの比
が1以上である。この比が大きいことにより、熱硬化性
のポリボロシラザンブロックが熱可塑性ブロックの軟化
を阻害し、結果として熱硬化性の共重合体が得られる。
溶媒に可溶であり、賦形化セラミックスが容易に得られ
る。また、不融化工程で混入する不純物を抑制できる。
炭化珪素前駆体ポリマーから得られるSiCに比べ、熱
硬化性共重合体から誘導されるSiCにはBおよびNが
導入されているため、高温まで非晶質〜微結晶構造を保
持する。このため、熱硬化性共重合体から得られる構造
材の高温強度の改善が図れる。
前駆体として用いてセラミックス製品を製造する形態
は、直接賦形化して焼成する方法、プリフォームに含浸
する方法、バインダーとして用いる方法等、様々である
ことができるが、これらの場合に熱硬化性共重合体をセ
ラミックス化するには固体状ポリマーは溶媒に溶解し、
必要な粘度を有するまで溶媒を除いた後、繊維、膜に賦
形化、プリフォームに含浸、セラミック粉末と混合を行
う。必要に応じてさらに溶媒を除いた後、熱分解を行
う。
フォームに含浸、セラミック粉末と混合を行い、その
後、加熱硬化させる。ひきつづき、熱分解を行う。熱分
解はHe,Ar,N2 ,H2 雰囲気中、あるいはこれら
の混合雰囲気、または、これらの加圧雰囲気あるいは減
圧雰囲気で行う。温度は600℃〜1800℃が好まし
い。
性ケイ素含有ポリマーにポリボロシラザンをブロック共
重合化したことにより、ポリマーが熱硬化性となり、セ
ラミックス化工程で不融化工程が不要にできるので、工
程が簡単化し、また得られるセラミックスに不純物が混
入するおそれもなくなる。特に炭化ケイ素前駆体ポリマ
ーとポリボロシラザンをブロック共重合化することによ
り、炭化ケイ素と窒化ケイ素の両方の優れた特性を複合
し、かつBの導入により微細構造を制御したセラミック
スを、上記の如く、不融化工程のない簡単な方法で製造
することができる。Bの導入により、結晶成長を抑制で
きるため、セラミックスの微細構造をアモルファスない
し微結晶質に制御できる。
カルスターラー、ジュワーコンデンサーを装置した。反
応器内部を脱酸素した乾燥窒素で置換した後、四つ口フ
ラスコに脱気した乾燥ピリジン490mlを入れ、これを
氷冷した。次にジクロロシラン51.6gを加えると白
色固体状のアダクト(SiH2 Cl2 ・2C5 H5 N)
が生成した。反応混合物を氷冷し、攪拌しながら、水酸
化ナトリウム管及び活性炭管を通して精製したアンモニ
ア51.0gを吹き込んだ。
燥ピリジンを用いて洗浄した後、更に窒素雰囲気下で濾
過して、濾液850mlを得た。濾液5mlから溶媒を減圧
留去すると樹脂固体ペルヒドロポリシラザン0.102
gが得られた。得られたポリマーの数平均分子量はGP
Cにより測定したところ、980であった。また、この
ポリマーのIR(赤外吸収)スペクトル(溶媒:乾燥o
−キシレン;ペルヒドロポリシラザンの濃度:10.2
g/l)を検討すると、波数(cm-1)3350及び11
75のNHに基づく吸収;2170のSiHに基づく吸
収;1020〜820のSiH及びSiNSiに基づく
吸収を示すことが確認された。またこのポリマーの 1H
NMR(プロトン核磁気共鳴)スペクトル(60MHz 、
溶媒CDCl3 /基準物質TMS)を検討すると、いず
れも幅広い吸収を示していることが確認された。即ちδ
4.8及び4.4(br,SiH);1.5(br,N
H)の吸収が確認された。
溶液(ペルヒドロポリシラザンの濃度、5.04重量
%)100mlを内容積300mlの耐圧反応容器に入れ、
精製した無水アンモニア2.8g(0.165mol )を
加えて密閉系で80℃で6時間攪拌しながら反応を行な
った。この間大量の気体が発生した。反応前後で圧力は
1.2kg/cm2 上昇した。室温に冷却後、乾燥o−キシ
レン200mlを加え、圧力3〜5mmHg、室温50〜70
℃で溶媒を除いたところ、5.22gの白色粉末が得ら
れた。この粉末は、トルエン、テトラヒドロフラン、ク
ロロホルムおよびその他の有機溶媒に可溶であった。
により測定したところ2440であった。また、そのI
Rスペクトル(溶媒:o−キシレン)の分析の結果、波
数(cm-1)3350および1175のNHに基づく吸
収;2170のSiHに基づく吸収;1020〜820
のSiHおよびSiNSiに基づく吸収を示すことが確
認された。さらに、前記重合体粉末の 1HNMRスペク
トル(CDCl3 ,TMS)を分析したところ、いずれ
も幅広い吸収を示している。すなわちδ4.8(br,
SiH2 )、δ4.4(br,SiH3 )、δ1.5
(br,NH)の吸収が観測された。(SiH2 )/
(SiH3 )=4.1であった。
溶液(ペルヒドロポリシラザンの濃度、5.24重量
%)100mlを内容積300mlの耐圧反応容器に入れ、
窒素雰囲気、密閉系で120℃で3時間攪拌しながら反
応を行なった。この間大量の気体が発生した。反応前後
で圧力は1.0kg/cm2 上昇した。室温に冷却後、乾燥
エチルベンゼン200mlを加え、圧力3〜5mmHg、室温
50〜70℃で溶媒を除いたところ、4.68gの白色
粉末が得られた。この粉末は、トルエン、テトラヒドロ
フラン、クロロホルムおよびその他の有機溶媒に可溶で
あった。
により測定したところ2370であった。また、そのI
Rスペクトル(溶媒:エチルベンゼン)の分析の結果、
波数(cm-1)3350および1175のNHに基づく吸
収;2170のSiHに基づく吸収;1020〜820
のSiHおよびSiNSiに基づく吸収を示すことが確
認された。さらに、前記重合体粉末の 1HNMRスペク
トル(CDCl3 ,TMS)を分析したところ、いずれ
も幅広い吸収を示している。すなわちδ4.8(br,
SiH2 )、δ4.4(br,SiH3 )、δ1.5
(br,NH)の吸収が観測された。(SiH2 )/
(SiH3 )=4.1であった。
溶液(ペルヒドロポリシラザンの濃度;5.10重量
%)100mlを内容積300mlの耐圧反応容器に入れ、
トリメチルボレート4.0cc(0.035mol )を加え
密閉系で160℃で3時間攪拌しながら反応を行なっ
た。反応前後で圧力は1.0kg/cm2 上昇した。発生し
た気体はガスクロマトグラフィー(GC)測定により、
水素およびメタンであった。室温に冷却後、乾燥φ−キ
シレン100mlを加え、圧力3〜5mmHg、温度50〜7
0℃で溶媒を除いたところ、5.45gの白色粉末が得
られた。この粉末は、トルエン、テトラヒドロフラン、
クロロホルムおよびその他の有機溶媒に可溶であった。
により測定したところ、2100であった。また、その
IRスペクトルの分析の結果、波数(cm-1)3350お
よび1175のNHに基づく吸収;2170のSiHに
基づく吸収;1020〜820のSiHおよびSiNS
iに基づく吸収;2960,2940,2840のCH
に基づく吸収;1090のSiOに基づく吸収;155
0〜1300のBOに基づく吸収を示すことが確認され
た。さらに前記重合体粉末の 1HNMRスペクトル(C
DCl3 ,TMS)を分析した結果、δ4.8(br,
SiH2 )、δ4.7(br,OSiH2 )、δ4.4
(br,SiH3 )、δ3.6(br,CH3 O)、δ
1.4(br,NH)の吸収が観測された。また、前記
重合体の元素分析結果は、重量基準で Si:42.4%,N:25.9%,C:8.8%, O:12.7%,B:7.0%,H:3.8% であった。
レン溶液(ペルヒドロポリシラザンの濃度;10.4重
量%)100mlを内容積300mlの耐圧反応容器に入
れ、三塩化ホウ素17.3g(0.283mol )を加
え、密閉系で20℃で3時間攪拌しながら反応を行なっ
た。白色沈澱を濾別し、濾液の溶媒を参考例4と同様に
減圧留去したところ無色透明なゴム状固体が8.2g得
られた。この物質の数平均分子量は、GPCにより測定
したところ2890であった。
レン溶液(ペルヒドロポリシラザンの濃度;5.84重
量%)100mlを内容積300mlの耐圧反応容器に入
れ、ピリジン・ボラン錯体4.0cc(0.0396mol
)を加え、密閉系で80℃で3時間攪拌しながら反応
を行なった。反応前後で圧力は0.2kg/cm 2 上昇し
た。発生した気体はGC測定により水素であった。参考
例4と同様に溶媒を減圧留去すると、赤かっ色固体が
4.98g得られた。この物質の数平均分子量は、GP
Cにより測定したところ170,000であった。
溶液(ペルヒドロポリシラザンの濃度;5.37重量
%)100mlを内容積300mlの耐圧反応容器に入れ、
1,3,5−トリメチルボラジン3.2ml(0.037
6mol )を加え、密閉系で120℃で3時間攪拌しなが
ら反応を行なった。反応前後で圧力は0.3kg/cm2 上
昇した。発生した気体はGC測定により、水素であっ
た。室温に冷却後、参考例4と同様に溶媒を減圧留去し
たところ、4.86gの白色粉末が得られた。この粉末
は、トルエン、テトラヒドロフラン、クロロホルムおよ
びその他の有機溶媒に可溶であった。この重合体粉末の
数平均分子量はGPCにより測定したところ2430で
あった。
溶液(ペルヒドロポリシラザンの濃度;6.32重量
%)100mlを内容積300mlの耐圧反応容器に入れ、
トリメトキシボロキシン5.5ml(0.0379mol )
を加え、密閉系で140℃で3時間攪拌しながら反応を
行なった。反応前後で圧力は0.2kg/cm 2 上昇した。
発生した気体はGC測定により、水素およびメタンであ
った。室温に冷却後、参考例4と同様に溶媒を減圧留去
したところ、5.77gの白色粉末が得られた。この粉
末は、トルエン、テトラヒドロフラン、クロロホルムお
よびその他の有機溶媒に可溶であった。この重合体粉末
の数平均分子量はGPCにより測定したところ2640
であった。
溶液(ペルヒドロポリシラザンの濃度;5.80重量
%)100mlを内容積300mlの耐圧反応容器に入
れ、,トリス(ジメチルアミノ)ボラン7.5mlと無水
アンモニア2.5gを加え、密閉系で80℃で3時間攪
拌しながら反応を行なった。室温に冷却後、参考例4と
同様に溶媒を減圧留去したところ、10.7gの白色粉
末が得られた。この粉末は、トルエン、テトラヒドロフ
ラン、クロロホルム及びその他の有機溶媒に可溶であっ
た。この重合体粉末の数平均分子量はGPCにより測定
したところ、2880であった。
0ml(ポリカルボシラン2.43g)にチタンn−ブト
キシド0.65gを加え、N2 中、1時間加熱還流し
た。室温に冷却後、参考例4で得られたポリボロシラザ
ンのφ−キシレン溶液40ml(ポリボロシラザン1.9
4g)を加え、N2 中、100℃で1時間加熱した。室
温に冷却後、圧力3〜7mmHg、温度50〜70℃で溶媒
を除いたところ、4.82gの黒青色粉末が得られた。
この粉末はトルエン、テトラヒドロフラン、クロロホル
ム及びその他の有機溶媒に可溶であった。
により測定したところ、2540であった。また、その
IRスペクトルの分析の結果、波数(cm-1)3350お
よび1170のNHに基づく吸収;2170および21
20のSiHに基づく吸収;1020〜820のSiH
およびSiNSiに基づく吸収;1250のSiCH 3
に基づく吸収;1100のSiOに基づく吸収;295
0,2900,2880,1470〜1360のCHに
基づく吸収1550〜1300のBO/BNに基づく吸
収を示すことが確認された。更に、前記重合体粉末の 1
HNMRスペクトル(CDCl3 ,TMS)を分析した
ところ、いずれも幅広い吸収を示している。すなわちδ
4.8(br,SiH2 )、δ4.3(br,Si
H3 )、δ0.2(br,SiCH3 )、δ1.4及び
δ0.9(br,CH)、δ3.7(br,−C−CH
2 O)の吸収が観測された。
で熱分解したところ、黒色固体が70wt%の収率で得ら
れた。熱分解中に溶融は認められなかった。実施例2 11の4つ口フラスコに無水ベンゼン200mlと金属ナ
トリウム20gと金属カリウム7gを加え70℃に保持
した。ここにメチルジクロロシラン25g、ジメチルジ
クロロシラン30g、トリメチルクロロシラン50gを
滴下し、24時間反応を行い、数平均分子量400のS
i−H結合を有する淡黄色ポリシランを得た。300ml
4つ口フラスコにこのポリシラン2.0gとジルコニウ
ムイソプロポキシド0.5gとφ−キシレン40mlを加
え、N2 中、3時間加熱還流を行った。室温に冷却後、
参考例5で得られたポリボロシラザンのφ−キシレン溶
液100ml(ポリボロシラザン5.4g)を加え、N2
中、120℃で1時間加熱した。室温に冷却後、圧力3
〜7mmHg、温度50〜70℃で溶媒を除いたところ、
7.22gの淡黄色粉末が得られた。この粉末はトルエ
ン、テトラヒドロフラン、クロロホルム及びその他の有
機溶媒に可溶であった。
により測定したところ、3100であった。また、前記
重合体粉末をAr中、1500℃で熱分解したところ、
黒色固体が85wt%の収率で得られた。熱分解中に溶融
は認められなかった。実施例3 ポリシラスチレン(日本曹達製)のφ−キシレン溶液4
0ml(ポリシラスチレン1.84g)にハフニウム−n
−ブトキシド0.7gを加え、N2 中、1時間加熱還流
した。室温に冷却後、参考例6で得られたポリボロシラ
ザンのφ−キシレン溶液50ml(ポリボロシラザン2.
56g)を加え、N2 中、100℃で30分間加熱し
た。室温に冷却後、圧力3〜7mmHg、温度50〜70℃
で溶媒を除いたところ、4.75gの黄色粉末が得られ
た。
たところ、85wt%の収率で黒色固体が得られた。熱分
解中に溶融は認められなかった。実施例4 500mlの4つ口フラスコにメカニカルスターラー、ガ
ス導入管、冷却管、滴下ロートを取りつけた。ここに5
0gのジシラン混合物(テトラクロロジメチルジシラン
50wt%、トリクロロトリメチルジシラン50wt%)を
導入し、N2 雰囲気に保ち、ヘキサメチルジシラザン1
20gを滴下ロートよりジシランに加えた。この混合物
をN2 下、220℃まで副生成物を除きながら加熱し
た。220℃に3時間保った後、室温に冷却したとこ
ろ、白濁したガラス状ポリマーが得られた。ここに乾燥
トルエンを300ml加え、ポリマーを溶解し、この溶液
を1.0μmのメンプレンフィルターで濾過をした。濾
液の溶媒を除くと淡黄色樹脂状固体が22.5g得られ
た。この樹脂の軟化点は約80℃であった。
レンに溶解し、300ml4つ口フラスコに導入した。こ
こに参考例7で得られたポリボロシラザンのφ−キシレ
ン溶液100ml(ポリボロシラザン4.30g)を加
え、氷冷した。ここにトリエチルアルミニウム0.15
gを加え、80℃まで徐々に加熱し、1時間保持した。
室温に冷却後、溶媒を除くと、淡黄色粉末が5.45g
得られた。この粉末をN 2 中、1500℃で熱分解する
と黒色固体が80wt%の収率で得られた。熱分解中に溶
融は認められなかった。実施例5 ポリカルボシラン(信越化学製)のφ−キシレン溶液5
0ml(ポリカルボシラン2.50g)にチタン−n−ブ
トキシドを0.80g加え、N2 中、1時間加熱還流し
た。室温に冷却後、参考例8で得られたポリボロシラザ
ンのφ−キシレン溶液40ml(ポリボロシラザン2.7
4g)を加え、N2 中、100℃で1時間加熱した。室
温に冷却後、圧力3〜7mmHg、温度50〜70℃で溶媒
を除いたところ、4.96gの黒青色粉末が得られた。
この粉末はトルエン、テトラヒドロフラン、クロロホル
ム及びその他の有機溶媒に可溶であった。前記重合体粉
末の数平均分子量は、GPCにより測定したところ、2
860であった。また、前記重合体粉末をAr中、15
00℃で熱分解したところ、黒色固体が75wt%の収率
で得られた。熱分解中に溶融は認められなかった。
0ml(ポリカルボシラン2.86g)とトリス(ジメチ
ルアミノ)ボラン0.45gと無水アンモニア0.5g
を耐圧反応容器に入れ、80℃で1時間反応を行なっ
た。室温に冷却後、未反応のアンモニアを除き、参考例
9で得られたポリボロシラザンのφ−キシレン溶液60
ml(ポリボロシラザン3.68g)を加え、N2 中、1
00℃で1時間加熱した。室温に冷却後、圧力3〜7mm
Hg、温度50〜70℃で溶媒を除いたところ、6.32
gの淡黄色粉末が得られた。この粉末はトルエン、テト
ラヒドロフラン、クロロホルム及びその他の有機溶媒に
可溶であった。前記重合体の数平均分子量は、GPCに
より測定したところ、3100であった。また、前記重
合体粉末をN2 中、1500℃で熱分解したところ、黒
色固体が77wt%の収率で得られた。熱分解中に溶融は
認められなかった。
マーを始めとする熱可塑性ケイ素含有ポリマーにポリボ
ロシラザンをブロック共重合化した熱硬化性共重合体が
得られる。特にSiC前駆体ポリマーと共重合化するこ
とにより得られるセラミックスにおいて、NおよびBに
よりSiCの結晶化の抑制ができ、また不融化工程が不
要なため不純物(特にO)の導入がなく、耐熱性が向上
するほか、SiC前駆体から誘導されるセラミックスと
比べて遊離Cを抑制できるので高温耐酸化性にも優れる
効果がある。
果があるが、ペルヒドロポリシラザンをポリボロシラザ
ンに代えることにより、B量の制御がひろい範囲で可能
となる。その結果、誘導されるセラミックスの構造をア
モルファス〜結晶質の間で自由に制御できる。
Claims (6)
- 【請求項1】 数平均分子量が200〜50,000の
ポリボロシラザンブロックAと数平均分子量が100〜
50,000の熱可塑性ケイ素含有ポリマーブロックB
とからなる数平均分子量が300〜500,000のブ
ロック共重合体であって、前記ブロックAが主としてポ
リシラザンに下記一般式(i)または(ii)または(ii
i)または(iv)で表わされる架橋結合を有し、B/Si
原子比が0.01〜3の範囲内のポリボロシラザンブロ
ックであることを特徴とする熱硬化性共重合体。 【化1】 (式中、R1 は水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1
〜20個を有するアルキル基、アルケニル基、シクロア
ルキル基、アリール基、アルコキシ基、アルキルアミノ
基、水酸基、又はアミノ基であり、R2 はR1 のうち窒
素原子を有する基の窒素原子に結合している残基であ
り、式(iv)では各3個の窒素原子及びホウ素原子から
なる合計6個の原子のうち少なくとも2個が架橋に使わ
れ、残りの原子にはR1 が結合することができる。) - 【請求項2】 前記ブロックAに含まれるSiの前記ブ
ロックBに含まれるSiに対する原子比が1以上である
請求項1記載の熱硬化性共重合体。 - 【請求項3】 ポリシラザンに下記一般式(i)または
(ii)または(iii)または(iv) 【化2】 (式中、R1 は水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1
〜20個を有するアルキル基、アルケニル基、シクロア
ルキル基、アリール基、アルコキシ基、アルキルアミノ
基、水酸基、又はアミノ基であり、R2 はR1 のうち窒
素原子を有する基の窒素原子に結合している残基であ
り、式(iv)では各3個の窒素原子及びホウ素原子から
なる合計6個の原子のうち少なくとも2個が架橋に使わ
れ、残りの原子にはR1 が結合することができる。)で
表わされる架橋結合を有し、B/Si原子比が0.01
〜3の範囲内かつ数平均分子量が200〜50,000
のポリボロシラザンと、数平均分子量が100〜50,
000の熱可塑性ケイ素含有ポリマーとを反応させるこ
とを特徴とする熱硬化性共重合体の製造方法。 - 【請求項4】 ポリシラザンに下記一般式(i)または
(ii)または(iii)または(iv) 【化3】 (式中、R1 は水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1
〜20個を有するアルキル基、アルケニル基、シクロア
ルキル基、アリール基、アルコキシ基、アルキルアミノ
基、水酸基、又はアミノ基であり、R2 はR1 のうち窒
素原子を有する基の窒素原子に結合している残基であ
り、式(iv)では各3個の窒素原子及びホウ素原子から
なる合計6個の原子のうち少なくとも2個が架橋に使わ
れ、残りの原子にはR1 が結合することができる。)で
表わされる架橋結合を有し、B/Si原子比が0.01
〜3の範囲内かつ数平均分子量が200〜50,000
のポリボロシラザンと、数平均分子量が100〜50,
000の熱可塑性ケイ素含有ポリマーと、式MXn (式
中、MはB,Al,Ti,Zr,Hfから選ばれる少な
くとも1種の金属元素であり、Xは同一でも異なってい
てもよく、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、カルボニ
ル基、又は、炭素原子数1〜20個の、アルコキシ基、
フェノキシ基、アセチルアセトキシ基、アルキル基、ア
ルケニル基、シクロアルキル基、アルキルアミノ基又は
アミノ基であり、nは金属元素Mの原子価数である。)
とを、(全成分中のSi)/Mの原子比500以下で反
応させることを特徴とする熱硬化性共重合体の製造方
法。 - 【請求項5】 ポリボロシラザン中に含まれるSiと熱
可塑性ケイ素含有ポリマー中に含まれるSiに対する原
子数比を1以上とした請求項3又は4記載の熱硬化性共
重合体の製造方法。 - 【請求項6】 請求項4記載の方法で製造された熱硬化
性共重合体。
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JP13888592A JP3290463B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 熱硬化性ケイ素ホウ素含有共重合体及びその製法 |
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WO2009054522A1 (ja) | 2007-10-26 | 2009-04-30 | Az Electronic Materials (Japan) K.K. | 緻密なシリカ質膜を得ることができるポリシラザン化合物含有組成物 |
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-
1992
- 1992-05-29 JP JP13888592A patent/JP3290463B2/ja not_active Expired - Lifetime
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WO2017191049A1 (en) | 2016-05-02 | 2017-11-09 | Az Electronic Materials (Luxembourg) S.A.R.L. | Composition for forming dense siliceous film |
KR20190004288A (ko) | 2016-05-02 | 2019-01-11 | 에이제트 일렉트로닉 머티어리얼스 (룩셈부르크) 에스.에이.알.엘. | 치밀한 규산질 필름을 형성하기 위한 조성물 |
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