JPH06157766A - 有機−無機重縮合物及びその製造方法 - Google Patents
有機−無機重縮合物及びその製造方法Info
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- C08G77/485—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 in which at least two but not all the silicon atoms are connected by linkages other than oxygen atoms containing less than 25 silicon atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C08G77/48—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 in which at least two but not all the silicon atoms are connected by linkages other than oxygen atoms
- C08G77/58—Metal-containing linkages
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【構成】式CvHwOxSiyMez[式中、v=4〜4
8、w=5〜52、x=5〜48、y=2〜16、z=
1であり、v/(y+z)の比は7以下であり、CvHw
はケイ素に担持されている炭素鎖であり、Meは周期律
表のIVA族、VA族、VIA族、IIIB族、IVB
族から選択した金属又はこれら金属の混合物である]で
示される有機−無機重縮合物及びその製造方法。 【効果】化学的特性、熱的特性及び機械的特性の改善。
8、w=5〜52、x=5〜48、y=2〜16、z=
1であり、v/(y+z)の比は7以下であり、CvHw
はケイ素に担持されている炭素鎖であり、Meは周期律
表のIVA族、VA族、VIA族、IIIB族、IVB
族から選択した金属又はこれら金属の混合物である]で
示される有機−無機重縮合物及びその製造方法。 【効果】化学的特性、熱的特性及び機械的特性の改善。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ORMOSIL(or
ganically modified silica
te、有機的に改質したシリケート)又はORMOCE
R(organically modified ce
ramic、有機的に改質したセラミック)という名称
で知られている生成物類に属する固体状有機−無機重縮
合物(polycondensat organo−m
ineral solide)に関する。
ganically modified silica
te、有機的に改質したシリケート)又はORMOCE
R(organically modified ce
ramic、有機的に改質したセラミック)という名称
で知られている生成物類に属する固体状有機−無機重縮
合物(polycondensat organo−m
ineral solide)に関する。
【0002】この種の生成物は、重合した有機官能基に
よって互いに結合されているか、又は金属原子により酸
素の橋を介して互いに結合されている有機−無機鎖(c
haine organo−minerale)を有す
る非晶質構造体である。
よって互いに結合されているか、又は金属原子により酸
素の橋を介して互いに結合されている有機−無機鎖(c
haine organo−minerale)を有す
る非晶質構造体である。
【0003】
【従来の技術】HOU及びSCHOLZE(J.non
Crystalline Solids,100,1
988,418−423)は、ケイ素チタンヘテロ重縮
合物の合成について記述している。該化合物は有機官能
基を全く含まず、金属原子含量も比較的低い。
Crystalline Solids,100,1
988,418−423)は、ケイ素チタンヘテロ重縮
合物の合成について記述している。該化合物は有機官能
基を全く含まず、金属原子含量も比較的低い。
【0004】また、SCHMIDT及びSEIFERL
ING(Mat.Res.Soc.Symp.Pro
c.73,1986,739−750)又はKOHJI
YA,OCHIAI及びYAMASHITA(J.no
n CrystallineSolids,119,1
990,132−135)は既に有機−無機縮合物を開
示している。しかしながら、この先行技術の生成物は金
属元素を全く又は殆ど含まない。この種の生成物の金属
原子含量が低い理由は、当該金属誘導体の加水分解速度
が速いことにある。
ING(Mat.Res.Soc.Symp.Pro
c.73,1986,739−750)又はKOHJI
YA,OCHIAI及びYAMASHITA(J.no
n CrystallineSolids,119,1
990,132−135)は既に有機−無機縮合物を開
示している。しかしながら、この先行技術の生成物は金
属元素を全く又は殆ど含まない。この種の生成物の金属
原子含量が低い理由は、当該金属誘導体の加水分解速度
が速いことにある。
【0005】DIRE、BABONEAU、CARTU
RAN及びLIVAGEはWorkshop Glas
s de SEVILLE(1990)で、チタンの沈
澱及び凝離を報告している。この凝離は2種類の生成
物、即ち酸化チタンと、格子(網)に統合されたチタン
原子含量の低い縮合物とを発生させる。
RAN及びLIVAGEはWorkshop Glas
s de SEVILLE(1990)で、チタンの沈
澱及び凝離を報告している。この凝離は2種類の生成
物、即ち酸化チタンと、格子(網)に統合されたチタン
原子含量の低い縮合物とを発生させる。
【0006】DOEUFF、HENRY、SANCHE
Z及びLIVAGE(J. nonCryst.Sol
ids,89,1987,84)がチタンについて明ら
かにしたように、例えば酢酸を用いて化学構造を変える
ことにより金属化合物の加水分解速度を調節することが
考えられる。しかしながら、これは複雑でコストのかか
る操作であり、時間と特定の知識とを必要とする。
Z及びLIVAGE(J. nonCryst.Sol
ids,89,1987,84)がチタンについて明ら
かにしたように、例えば酢酸を用いて化学構造を変える
ことにより金属化合物の加水分解速度を調節することが
考えられる。しかしながら、これは複雑でコストのかか
る操作であり、時間と特定の知識とを必要とする。
【0007】これまでに知られているORMOSIL又
はORMOCERは、酸及び塩基に対する化学的耐性が
不十分であり、多くの用途で分解温度が低すぎることが
判明した。
はORMOCERは、酸及び塩基に対する化学的耐性が
不十分であり、多くの用途で分解温度が低すぎることが
判明した。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、改善
された化学的特性及び熱的特性を有する前記タイプの生
成物を提供することにある。
された化学的特性及び熱的特性を有する前記タイプの生
成物を提供することにある。
【0009】本発明の別の目的は、前述の生成物の合成
方法を、種々の可能な方法の1つとして提供することに
ある。
方法を、種々の可能な方法の1つとして提供することに
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、式CvHwOx
SiyMez[式中、v=4〜48、w=5〜52、x=
5〜48、y=2〜16、z=1であり、v/(y+
z)の比は7以下であり、CvHwはケイ素に担持されて
いる炭素鎖であり、Meは周期律表のIVA族、VA
族、VIA族、IIIB族、IVB族から選択した金属
又はこれら金属の混合物である]で示されることを特徴
とする有機−無機重縮合物に関する。
SiyMez[式中、v=4〜48、w=5〜52、x=
5〜48、y=2〜16、z=1であり、v/(y+
z)の比は7以下であり、CvHwはケイ素に担持されて
いる炭素鎖であり、Meは周期律表のIVA族、VA
族、VIA族、IIIB族、IVB族から選択した金属
又はこれら金属の混合物である]で示されることを特徴
とする有機−無機重縮合物に関する。
【0011】v/(y+z)の比は好ましくは5以下で
ある。
ある。
【0012】好ましい実施態様では、MeをTi、Z
r、Hf、Ta、W、Al、Siから選択する。
r、Hf、Ta、W、Al、Siから選択する。
【0013】前記式で示される生成物は、金属原子及び
ケイ素の含量が高いという点で先行技術の重縮合物と異
なる。
ケイ素の含量が高いという点で先行技術の重縮合物と異
なる。
【0014】前述の特定組成は、化学的特性だけでなく
熱的又は機械的特性(例えば膨張率)を改善する。即
ち、金属元素含量の増加によって酸、塩基及び溶媒に対
する化学的耐性が向上する。また、モル濃度が同じであ
れば、金属原子の原子番号が大きいほど耐腐食性が増加
する。熱耐性、即ち分解温度は、金属原子含量が高いほ
ど高い。熱膨張率も金属原子含量に依存する。従って、
金属原子含量を調節すれば、本発明のORMOCERを
ジルコンベースのセラミックのような生成物に適合させ
ることができる。
熱的又は機械的特性(例えば膨張率)を改善する。即
ち、金属元素含量の増加によって酸、塩基及び溶媒に対
する化学的耐性が向上する。また、モル濃度が同じであ
れば、金属原子の原子番号が大きいほど耐腐食性が増加
する。熱耐性、即ち分解温度は、金属原子含量が高いほ
ど高い。熱膨張率も金属原子含量に依存する。従って、
金属原子含量を調節すれば、本発明のORMOCERを
ジルコンベースのセラミックのような生成物に適合させ
ることができる。
【0015】本発明は、前述のような有機−無機重縮合
物の製造方法にも関する。該方法は、第1のステップ
で、ケイ素の炭素鎖に担持されている重合可能な有機官
能基を有する液状前駆体を形成し、第2のステップで、
温度の上昇及び/又は紫外線照射により前記前駆体を架
橋し、前記第1のステップが、式MeRx[式中、Rは
加水分解し得る基、例えばハロゲン原子、アルコキシ、
アシルオキシ、アセチルアセトネート、アルコキシか、
又はヒドロキシ基を表し、Xは金属元素の原子価を表
す]で示される少なくとも1種類の金属誘導体を、式
R’nSi(R”Y)(4-n)[式中、R’はアルコキシ、
アリールオキシ、ハロゲン原子のタイプの加水分解し得
る1種類以上の有機基か、又はヒドロキシ基を表し、
R”Yは官能化された加水分解し得ない有機鎖であっ
て、式中のR”が任意に酸素のようなヘテロ原子を含む
飽和、不飽和、環式もしくは芳香族炭素鎖を表し、Yが
反応条件下で反応性を示す残基、例えばエポキシ基、又
は不飽和、ビニルもしくはアリル基を表し、nは4以下
である]で示される少なくとも1種類の官能化シランと
反応させることからなることを特徴とする。
物の製造方法にも関する。該方法は、第1のステップ
で、ケイ素の炭素鎖に担持されている重合可能な有機官
能基を有する液状前駆体を形成し、第2のステップで、
温度の上昇及び/又は紫外線照射により前記前駆体を架
橋し、前記第1のステップが、式MeRx[式中、Rは
加水分解し得る基、例えばハロゲン原子、アルコキシ、
アシルオキシ、アセチルアセトネート、アルコキシか、
又はヒドロキシ基を表し、Xは金属元素の原子価を表
す]で示される少なくとも1種類の金属誘導体を、式
R’nSi(R”Y)(4-n)[式中、R’はアルコキシ、
アリールオキシ、ハロゲン原子のタイプの加水分解し得
る1種類以上の有機基か、又はヒドロキシ基を表し、
R”Yは官能化された加水分解し得ない有機鎖であっ
て、式中のR”が任意に酸素のようなヘテロ原子を含む
飽和、不飽和、環式もしくは芳香族炭素鎖を表し、Yが
反応条件下で反応性を示す残基、例えばエポキシ基、又
は不飽和、ビニルもしくはアリル基を表し、nは4以下
である]で示される少なくとも1種類の官能化シランと
反応させることからなることを特徴とする。
【0016】好ましい実施態様の1つでは、前記第1の
ステップでまず、酸性又は塩基性媒質中、場合によって
は有機媒質中で、水の添加により前記官能化シランの部
分的予備加水分解を行う。水の添加量は理論量より少な
くする。
ステップでまず、酸性又は塩基性媒質中、場合によって
は有機媒質中で、水の添加により前記官能化シランの部
分的予備加水分解を行う。水の添加量は理論量より少な
くする。
【0017】好ましくは、必要な酸をアルコール溶液の
形態で加える。
形態で加える。
【0018】前述の官能化シランの部分的予備加水分解
は、当該金属化合物のためにケイ素上の縮合部位を部分
的に解放する。従って、当該金属化合物を加えると、該
金属化合物が官能化シランの加水分解位置で縮合する。
そのため、金属誘導体を高濃度で加えても、該誘導体が
沈澱して有機ケイ素格子(reseau organo
−silicium)中に金属酸化物粒子を形成するこ
とはない。前記現象は、ORMOCERの特性全体を著
しく損なうものである。
は、当該金属化合物のためにケイ素上の縮合部位を部分
的に解放する。従って、当該金属化合物を加えると、該
金属化合物が官能化シランの加水分解位置で縮合する。
そのため、金属誘導体を高濃度で加えても、該誘導体が
沈澱して有機ケイ素格子(reseau organo
−silicium)中に金属酸化物粒子を形成するこ
とはない。前記現象は、ORMOCERの特性全体を著
しく損なうものである。
【0019】前記縮合反応には、分子重縮合を終了させ
る還流ステップが続く。
る還流ステップが続く。
【0020】次いで、任意に存在する有機溶媒、水、ア
ルコール、酸又は塩基等を除去すべく蒸留又は蒸発処理
を行う。
ルコール、酸又は塩基等を除去すべく蒸留又は蒸発処理
を行う。
【0021】この段階で、液状の安定なORMOCER
前駆体が得られる。該前駆体は貯蔵が可能であり、本発
明の中間生成物を構成する。
前駆体が得られる。該前駆体は貯蔵が可能であり、本発
明の中間生成物を構成する。
【0022】第2のステップで前記ORMOCER前駆
体の重合を行う。この重合は、温度の上昇(熱重合)か
又は紫外線照射によって実施し得る。
体の重合を行う。この重合は、温度の上昇(熱重合)か
又は紫外線照射によって実施し得る。
【0023】重合に使用する熱サイクルは下記の3点を
特徴とする: a)比較的緩慢な温度上昇(最高で30℃/時)、 b)60〜100℃の温度での長い平坦域、 c)110〜160℃の架橋用平坦域。
特徴とする: a)比較的緩慢な温度上昇(最高で30℃/時)、 b)60〜100℃の温度での長い平坦域、 c)110〜160℃の架橋用平坦域。
【0024】これは、できるだけ均一な重合を得るため
である。
である。
【0025】紫外線照射は波長245nmで実施すると
有利である。
有利である。
【0026】場合によっては、紫外線照射と温度上昇と
を組合わせて重合を実施することもできる。
を組合わせて重合を実施することもできる。
【0027】本発明の方法の変形実施態様の1つでは、
ORMOCERを、例えばγ線又は電子放射線のような
イオン化放射線にかける。該放射線は反応中心(cen
tres reactionnels)の形成を誘起
し、これらの反応中心を基にして、種々のORMOCE
R鎖の間に、架橋時に形成されるリンク以外のリンクが
形成される。このようにリンクの割合が増加すると、生
成物の物理化学的特性、特に膨張率及び化学的耐性が改
善される。強い超音波を使用しても同様の効果が得られ
る。
ORMOCERを、例えばγ線又は電子放射線のような
イオン化放射線にかける。該放射線は反応中心(cen
tres reactionnels)の形成を誘起
し、これらの反応中心を基にして、種々のORMOCE
R鎖の間に、架橋時に形成されるリンク以外のリンクが
形成される。このようにリンクの割合が増加すると、生
成物の物理化学的特性、特に膨張率及び化学的耐性が改
善される。強い超音波を使用しても同様の効果が得られ
る。
【0028】本発明は、前述の重縮合物の多くの用途、
特に2つの部材の接着、複合構造体の形成、多孔質部材
の含浸処理、摩耗もしくは化学的腐食に対する保護被覆
の形成にも関する。前記重縮合物は通常、液状前駆体の
形態で使用し、その後で架橋する。
特に2つの部材の接着、複合構造体の形成、多孔質部材
の含浸処理、摩耗もしくは化学的腐食に対する保護被覆
の形成にも関する。前記重縮合物は通常、液状前駆体の
形態で使用し、その後で架橋する。
【0029】第1の用途は、材料、特にセラミック材料
の接着である。この場合は、接着すべき面にORMOC
ERの液状前駆体を配置(デポジット)し、次いで前記
面を互いに接触させる。架橋は熱によって行う。冷却後
に単一部材が得られる。この接着処理によって形成した
部材は加工が可能である。この方法を用いれば、サンド
イッチ構造の製品を得るために、ORMOCERの特性
を調整して種々の材料を接合することができる。
の接着である。この場合は、接着すべき面にORMOC
ERの液状前駆体を配置(デポジット)し、次いで前記
面を互いに接触させる。架橋は熱によって行う。冷却後
に単一部材が得られる。この接着処理によって形成した
部材は加工が可能である。この方法を用いれば、サンド
イッチ構造の製品を得るために、ORMOCERの特性
を調整して種々の材料を接合することができる。
【0030】第2の用途は、複雑な形態の製品の形成で
ある。この場合は、複雑な幾何学的形態を有する型の中
に液状前駆体を注入し得る。架橋は紫外線照射又は温度
上昇によって行う。その結果、型の形状と全く同じ形状
の中実部材が得られる。この方法では、泥漿の鋳込みと
異なり、部材の乾燥という常に重大なステップが省略さ
れる。プラスチック材料と比べても、ORMOCERを
使用した時の方が優れた物理化学的特性を有する製品が
得られる。
ある。この場合は、複雑な幾何学的形態を有する型の中
に液状前駆体を注入し得る。架橋は紫外線照射又は温度
上昇によって行う。その結果、型の形状と全く同じ形状
の中実部材が得られる。この方法では、泥漿の鋳込みと
異なり、部材の乾燥という常に重大なステップが省略さ
れる。プラスチック材料と比べても、ORMOCERを
使用した時の方が優れた物理化学的特性を有する製品が
得られる。
【0031】第3の用途は、複合構造体、即ち含浸(浸
透)による複合構造体又はサンドイッチ状複合構造体の
形成である。
透)による複合構造体又はサンドイッチ状複合構造体の
形成である。
【0032】含浸による複合構造体の場合には、ORM
OCERの液状前駆体を、例えばセラミック製、焼結金
属製又は焼結ガラス製の多孔質格子に浸透させる。架橋
は、熱か又は多孔質格子内部の照射によって行う。
OCERの液状前駆体を、例えばセラミック製、焼結金
属製又は焼結ガラス製の多孔質格子に浸透させる。架橋
は、熱か又は多孔質格子内部の照射によって行う。
【0033】サンドイッチ状複合構造体の場合は、種々
の組成のORMOCERを用いて多層構造体を形成す
る。そのためには、例えばバンド流延技術を用いて液状
前駆体のフィルムを形成する。得られたストリップを部
分的架橋にかける(例えば、架橋サイクルの中間平坦域
温度、即ち60℃〜100℃の温度で加熱する)。次い
で、種々のORMOCERの部分的に架橋したストリッ
プを、互いに合体して架橋用加熱にかけるか、又は異な
る前駆体層をデポジットするための支持体として使用
し、最終層のデポジションの後で架橋用加熱にかける。
の組成のORMOCERを用いて多層構造体を形成す
る。そのためには、例えばバンド流延技術を用いて液状
前駆体のフィルムを形成する。得られたストリップを部
分的架橋にかける(例えば、架橋サイクルの中間平坦域
温度、即ち60℃〜100℃の温度で加熱する)。次い
で、種々のORMOCERの部分的に架橋したストリッ
プを、互いに合体して架橋用加熱にかけるか、又は異な
る前駆体層をデポジットするための支持体として使用
し、最終層のデポジションの後で架橋用加熱にかける。
【0034】第4の用途は、メンブラン端部での生成物
の漏洩を防止するための、多孔質メンブランの気密処理
である。前記漏洩はメンブランの分離能力を損なうもの
である。気密性は、含浸による複合構造体の製造で使用
する方法と類似の方法によって得られる。
の漏洩を防止するための、多孔質メンブランの気密処理
である。前記漏洩はメンブランの分離能力を損なうもの
である。気密性は、含浸による複合構造体の製造で使用
する方法と類似の方法によって得られる。
【0035】第5の用途は、耐摩耗性又は化学的腐食耐
性を有する被覆の形成である。この場合は、浸漬か、塗
布か、又はガンを用いる吹き付けによって、保護すべき
物体の表面に液状前駆体のフィルムをデポジットする。
次いで前記被覆を、熱又は紫外線照射で架橋する。
性を有する被覆の形成である。この場合は、浸漬か、塗
布か、又はガンを用いる吹き付けによって、保護すべき
物体の表面に液状前駆体のフィルムをデポジットする。
次いで前記被覆を、熱又は紫外線照射で架橋する。
【0036】前述の用途は非限定的なものにすぎない。
また、前述の実施態様は、ORMOCERの組成の一部
及び使用方法の一部を非限定具体例として示すものであ
る。
また、前述の実施態様は、ORMOCERの組成の一部
及び使用方法の一部を非限定具体例として示すものであ
る。
【0037】
【実施例】実施例1 以下の方法でORMOCERを調製する。まず、塩酸水
溶液(0.009ミリモル)により(3,4−エポキシ
シクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(120ミ
リモル)の予備加水分解を一晩行う。次いで、30ミリ
モルのジルコニウムイソプロポキシドと0.208ミリ
モルの塩酸水溶液とを加える。縮合は30分間の還流
(70℃)ステップによって完了する。真空蒸発によっ
て溶媒を除去し、冷却すると、粘稠液(120mPa
s)が得られる。これが液状前駆体である。これを架橋
用加熱にかける(150℃で2時間)。温度上昇は30
℃/時の速度で実施し、サイクルには65℃で16時間
の平坦域を設ける。
溶液(0.009ミリモル)により(3,4−エポキシ
シクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(120ミ
リモル)の予備加水分解を一晩行う。次いで、30ミリ
モルのジルコニウムイソプロポキシドと0.208ミリ
モルの塩酸水溶液とを加える。縮合は30分間の還流
(70℃)ステップによって完了する。真空蒸発によっ
て溶媒を除去し、冷却すると、粘稠液(120mPa
s)が得られる。これが液状前駆体である。これを架橋
用加熱にかける(150℃で2時間)。温度上昇は30
℃/時の速度で実施し、サイクルには65℃で16時間
の平坦域を設ける。
【0038】化学分析の結果、前記ORMOCERは組
成C32H52O16Si4Zr1を有する。C/(Si+Z
r)の比は6.4である。
成C32H52O16Si4Zr1を有する。C/(Si+Z
r)の比は6.4である。
【0039】該生成物の分解温度は220℃である。最
終生成物の化学的腐食耐性を、酸性媒質(モル濃度の硝
酸、室温で24時間)及び塩基性媒質(モル濃度のソー
ダ、室温で24時間)で検査したが、部材の劣化は観察
されない。
終生成物の化学的腐食耐性を、酸性媒質(モル濃度の硝
酸、室温で24時間)及び塩基性媒質(モル濃度のソー
ダ、室温で24時間)で検査したが、部材の劣化は観察
されない。
【0040】前記生成物を用いて、外面が3つのストリ
ップを肉厚部として有する円筒体を形成する。そのため
に、まず、ORMOCERの合成時に中間体として得ら
れる液状前駆体を型内に注入する。次いで、前述の条件
で架橋用加熱を行う。加熱後に離型すると、そのまま使
用できる部材が得られる。
ップを肉厚部として有する円筒体を形成する。そのため
に、まず、ORMOCERの合成時に中間体として得ら
れる液状前駆体を型内に注入する。次いで、前述の条件
で架橋用加熱を行う。加熱後に離型すると、そのまま使
用できる部材が得られる。
【0041】実施例2 下記の方法でORMOCERを調製する。まず、トリク
ロロビニルシラン(45ミリモル)と、塩酸水溶液0.
05ミリモルと、溶媒としての水−メタノール等モル溶
液50mlとの予備加水分解を行う。該反応は、空気を
避けて、室温で15時間生起させる。次いで、4ミリモ
ルの水酸化チタンを加える。溶媒の除去後に、ORMO
CER前駆体である粘稠液(粘度98mPas)が得ら
れる。これを加熱によって架橋する。50℃で10時間
の第1平坦域の後で、温度を10℃/時の速度で140
℃に上げ、この温度を6時間維持する。
ロロビニルシラン(45ミリモル)と、塩酸水溶液0.
05ミリモルと、溶媒としての水−メタノール等モル溶
液50mlとの予備加水分解を行う。該反応は、空気を
避けて、室温で15時間生起させる。次いで、4ミリモ
ルの水酸化チタンを加える。溶媒の除去後に、ORMO
CER前駆体である粘稠液(粘度98mPas)が得ら
れる。これを加熱によって架橋する。50℃で10時間
の第1平坦域の後で、温度を10℃/時の速度で140
℃に上げ、この温度を6時間維持する。
【0042】化学分析の結果、前記ORMOCERは組
成C23HO5Si11Ti1を有する。C/(Si+Ti)
の比は1.92である。
成C23HO5Si11Ti1を有する。C/(Si+Ti)
の比は1.92である。
【0043】熱分析によれば分解温度は290℃であ
り、膨張率測定によれば膨張率αは8×10-6K-1であ
る。
り、膨張率測定によれば膨張率αは8×10-6K-1であ
る。
【0044】多孔質セラミック(多孔率33%、孔径1
2μm)の多重通路濾過メンブランを気密処理したいも
のとする。そのためには、超音波(60KHz)による
撹拌下のORMOCER液状前駆体に濾過エレメントの
両端を浸漬して、前記エレメントの各端部を含浸処理す
る。前駆体はブロックの端部の孔に浸透し、長さ12m
mにわたって延びる。前駆体の滴を切った後、前述の熱
サイクルを用いて架橋を行う。
2μm)の多重通路濾過メンブランを気密処理したいも
のとする。そのためには、超音波(60KHz)による
撹拌下のORMOCER液状前駆体に濾過エレメントの
両端を浸漬して、前記エレメントの各端部を含浸処理す
る。前駆体はブロックの端部の孔に浸透し、長さ12m
mにわたって延びる。前駆体の滴を切った後、前述の熱
サイクルを用いて架橋を行う。
【0045】走査電子顕微鏡で観察すると、濾過エレメ
ントの端部の孔は完全に閉塞されている。
ントの端部の孔は完全に閉塞されている。
【0046】酸性条件(HNO3 10質量% pH=
0 θ=80℃)及び塩基性条件(NaOH 10質量
% pH>14 θ=90℃)を交互に使用して腐食テ
ストを行う。該腐食テストに150回かけても、前記充
填処理の特性の劣化は観察されない。
0 θ=80℃)及び塩基性条件(NaOH 10質量
% pH>14 θ=90℃)を交互に使用して腐食テ
ストを行う。該腐食テストに150回かけても、前記充
填処理の特性の劣化は観察されない。
【0047】セラミックとORMOCERの膨張率の適
合を、+150℃(高温油)及び−20℃(塩水)の間
の熱衝撃によって調べる。該衝撃に100回かけても、
機械的特性の低下は観察されない。
合を、+150℃(高温油)及び−20℃(塩水)の間
の熱衝撃によって調べる。該衝撃に100回かけても、
機械的特性の低下は観察されない。
【0048】実施例3 実施例2に記載のORMOCERを用いて含浸による複
合体を形成する。
合体を形成する。
【0049】そのためには、液状前駆体をガラス繊維布
に浸透させる。まず、前記布を部分的真空下(10mb
ars)の気密容器内に配置する。次いで液状前駆体を
前記容器内に注入し、ガラス繊維布に浸透させる。布を
容器から取出し、滴を切って余分な前駆体を除去する。
に浸透させる。まず、前記布を部分的真空下(10mb
ars)の気密容器内に配置する。次いで液状前駆体を
前記容器内に注入し、ガラス繊維布に浸透させる。布を
容器から取出し、滴を切って余分な前駆体を除去する。
【0050】紫外線照射(波長245nm)によって前
記液状前駆体の架橋を行う。照射は室温で6時間続け
る。
記液状前駆体の架橋を行う。照射は室温で6時間続け
る。
【0051】実施例4 下記の方法でORMOCERを調製する。まず、5ミリ
モルの塩酸アルコール溶液の存在下で、水(10ミリモ
ル)により、トリエトキシビニルシラン(40ミリモ
ル)の予備加水分解を行う。次いで、20ミリモルのエ
トキシタンタルを加える。30分間撹拌した後、更に3
0ミリモルの水を加える。縮合は70℃で5時間続け
る。縮合生成物及び溶媒を除去すると、粘度53mPa
sの液体が得られる。
モルの塩酸アルコール溶液の存在下で、水(10ミリモ
ル)により、トリエトキシビニルシラン(40ミリモ
ル)の予備加水分解を行う。次いで、20ミリモルのエ
トキシタンタルを加える。30分間撹拌した後、更に3
0ミリモルの水を加える。縮合は70℃で5時間続け
る。縮合生成物及び溶媒を除去すると、粘度53mPa
sの液体が得られる。
【0052】前記液状前駆体を125℃で5時間にわた
り架橋用加熱にかける。温度上昇は12℃/時の速度で
行い、75℃で3時間の平坦域を設けた。
り架橋用加熱にかける。温度上昇は12℃/時の速度で
行い、75℃で3時間の平坦域を設けた。
【0053】化学分析の結果、前記ORMOCERは組
成C4H6O5Si2Ta1を有する。C/(Si+Ta)
の比は1.33である。
成C4H6O5Si2Ta1を有する。C/(Si+Ta)
の比は1.33である。
【0054】熱分析によれば分解温度は320℃であ
り、膨張率は4×10-6K-1である。
り、膨張率は4×10-6K-1である。
【0055】一辺が3cmの正方形の2つの稠密アルミ
ナ製プレートを相互に接着したいものとする。そのため
に、0.5gの液状前駆体を前記2つのプレートのうち
一方のプレートの表面に配置して流延させる。このよう
にしてデポジットした前駆体を第2のプレートで覆い、
次いで全体を前述の熱サイクルに従って加熱する。
ナ製プレートを相互に接着したいものとする。そのため
に、0.5gの液状前駆体を前記2つのプレートのうち
一方のプレートの表面に配置して流延させる。このよう
にしてデポジットした前駆体を第2のプレートで覆い、
次いで全体を前述の熱サイクルに従って加熱する。
【0056】加熱後、2つのプレートは完全な接着状態
を示す。得られた接着アセンブリを種々の媒質、即ちリ
ン酸(2モル)、苛性カリ(1モル)、ジメチルスルホ
キシド、アセトンに浸漬することによって、前記接着処
理の化学的耐性を調べる。いずれの媒質でも、接着アセ
ンブリの密着性の低下は観察されない。
を示す。得られた接着アセンブリを種々の媒質、即ちリ
ン酸(2モル)、苛性カリ(1モル)、ジメチルスルホ
キシド、アセトンに浸漬することによって、前記接着処
理の化学的耐性を調べる。いずれの媒質でも、接着アセ
ンブリの密着性の低下は観察されない。
【0057】実施例5 下記の方法でORMOCERを調製する。まず、0.2
ミリモルの塩酸アルコール溶液と55ミリモルの水とを
用いて、プロパルギルトリメトキシシラン(175ミリ
モル)の予備加水分解を撹拌下で30分間行う。次い
で、11ミリモルのアセチルアセトン酸タングステンを
加え、その後5.3ミリモルの塩酸エタノール溶液と3
5ミリモルの水とを加える。縮合は60℃で6時間続け
る。溶媒及び縮合の脱離生成物の除去後に、粘度68m
Pasの液体が得られる。
ミリモルの塩酸アルコール溶液と55ミリモルの水とを
用いて、プロパルギルトリメトキシシラン(175ミリ
モル)の予備加水分解を撹拌下で30分間行う。次い
で、11ミリモルのアセチルアセトン酸タングステンを
加え、その後5.3ミリモルの塩酸エタノール溶液と3
5ミリモルの水とを加える。縮合は60℃で6時間続け
る。溶媒及び縮合の脱離生成物の除去後に、粘度68m
Pasの液体が得られる。
【0058】前記液体前駆体を100℃で10時間にわ
たり架橋用加熱にかける。温度上昇は8℃/分の速度で
実施する(中間平坦域は55℃で3時間)。
たり架橋用加熱にかける。温度上昇は8℃/分の速度で
実施する(中間平坦域は55℃で3時間)。
【0059】化学分析によれば、前記ORMOCERは
組成C49H49O49Si16W1を有する。C:(Si+
W)の比は2.82である。
組成C49H49O49Si16W1を有する。C:(Si+
W)の比は2.82である。
【0060】熱分析によれば、分解開始温度は230℃
であり、膨張率は22×10-6K-1である。
であり、膨張率は22×10-6K-1である。
【0061】該生成物の薄板の腐食テストを、酸性媒質
(硫酸 30質量%)、塩基性媒質(ソーダ 10質量
%)及び溶媒(エタノール)中で行った。生成物は劣化
しなかった。
(硫酸 30質量%)、塩基性媒質(ソーダ 10質量
%)及び溶媒(エタノール)中で行った。生成物は劣化
しなかった。
【0062】前記生成物を用いて、耐摩耗性且つ耐腐食
性の被覆を形成する。そのために、前記液状前駆体のフ
ィルムを金属管の内側にデポジットする。このデポジシ
ョンは、管の下端部をふさぎ、管の中に前駆体を充填
し、1分後に前駆体を排出することによって実施し得
る。次いで、前述のように架橋用加熱を行う。
性の被覆を形成する。そのために、前記液状前駆体のフ
ィルムを金属管の内側にデポジットする。このデポジシ
ョンは、管の下端部をふさぎ、管の中に前駆体を充填
し、1分後に前駆体を排出することによって実施し得
る。次いで、前述のように架橋用加熱を行う。
【0063】その後、管の中でアルミナ粒子懸濁液を、
硝酸媒質(1モル)中で15時間にわたり2m/秒の速
度で循環させる。実験後、被覆の劣化は観察されない。
硝酸媒質(1モル)中で15時間にわたり2m/秒の速
度で循環させる。実験後、被覆の劣化は観察されない。
【0064】実施例6 下記の方法でORMOCERを調製する。1ミリモルの
塩酸エタノール溶液と50ミリモルの水とを加えること
により、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(2
40ミリモル)の予備加水分解を撹拌下で30分間行
う。次いで30ミリモルのアルミニウムフェノキシドと
35ミリモルのハフニウムテトラエトキシとを加え、次
いで15.4ミリモルの塩酸エタノール溶液と75ミリ
モルの水とを加える。縮合は60℃で6時間続ける。溶
媒及び縮合の脱離生成物の除去後に、粘度68mPas
の液体が得られる。該液状前駆体を100℃で10時間
加熱して架橋する。温度上昇は8℃/分の速度で実施す
る(中間平坦域は75℃で3時間)。
塩酸エタノール溶液と50ミリモルの水とを加えること
により、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(2
40ミリモル)の予備加水分解を撹拌下で30分間行
う。次いで30ミリモルのアルミニウムフェノキシドと
35ミリモルのハフニウムテトラエトキシとを加え、次
いで15.4ミリモルの塩酸エタノール溶液と75ミリ
モルの水とを加える。縮合は60℃で6時間続ける。溶
媒及び縮合の脱離生成物の除去後に、粘度68mPas
の液体が得られる。該液状前駆体を100℃で10時間
加熱して架橋する。温度上昇は8℃/分の速度で実施す
る(中間平坦域は75℃で3時間)。
【0065】化学分析の結果、前記ORMOCERは組
成C22H41O16Si4Al0・46Hf0・54を有する。C:
(Si+Al+Hf)の比は4.4である。
成C22H41O16Si4Al0・46Hf0・54を有する。C:
(Si+Al+Hf)の比は4.4である。
【0066】熱分析によれば、分解開始温度は220℃
であり、膨張率は34×10-6K-1である。
であり、膨張率は34×10-6K-1である。
【0067】前記液状前駆体を用いて、バンド流延法に
より20cm×5のストリップを形成し、これを75℃
で3時間加熱する。該条件は前述の架橋サイクルの中間
平坦域に対応する。同じ方法で、前記ストリップ上に実
施例5で合成した前駆体のストリップをデポジットし、
全体を55℃で3時間加熱する。
より20cm×5のストリップを形成し、これを75℃
で3時間加熱する。該条件は前述の架橋サイクルの中間
平坦域に対応する。同じ方法で、前記ストリップ上に実
施例5で合成した前駆体のストリップをデポジットし、
全体を55℃で3時間加熱する。
【0068】その一方で、実施例2で合成した前駆体を
用いてストリップを形成する。該ストリップを50℃で
10時間加熱する。この新しいストリップを前述のスト
リップアセンブリの上に配置し、140℃で6時間加熱
する(温度上昇速度は10℃/時)。
用いてストリップを形成する。該ストリップを50℃で
10時間加熱する。この新しいストリップを前述のスト
リップアセンブリの上に配置し、140℃で6時間加熱
する(温度上昇速度は10℃/時)。
【0069】最終的に、積層した複数のフィルムからな
るサンドイッチ構造と称する構造体が得られる。
るサンドイッチ構造と称する構造体が得られる。
【0070】勿論、本発明は前述の実施例には限定され
ず、総ての手段は本発明の範囲内で別の類似手段に替え
ることができる。
ず、総ての手段は本発明の範囲内で別の類似手段に替え
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヤツク・ジロ フランス国、65310・ラルベール、オド、 アンパス・ドウ・ラ・ウン、5
Claims (9)
- 【請求項1】 式CvHwOxSiyMez [式中、v=4〜48、w=5〜52、x=5〜48、
y=2〜16、z=1であり、v/(y+z)の比は7
以下であり、CvHwはケイ素に担持されている炭素鎖で
あり、Meは周期律表のIVA族、VA族、VIA族、
IIIB族、IVB族から選択した金属又はこれら金属
の混合物である]で示されることを特徴とする有機−無
機重縮合物。 - 【請求項2】 v/(y+z)の比が5以下であること
を特徴とする請求項1に記載の重縮合物。 - 【請求項3】 MeがTi、Zr、Hf、Ta、W、A
l、Siから選択したものであることを特徴とする請求
項1又は2に記載の重縮合物。 - 【請求項4】 請求項1から3のいずれか一項に記載の
有機−無機重縮合物の製造方法であって、第1のステッ
プで、ケイ素の炭素鎖に担持されている重合可能な官能
基を有する液状前駆体を形成し、第2のステップで、温
度の上昇及び/又は紫外線照射により前記前駆体を架橋
し、前記第1のステップが、式MeRx[式中、Rは加
水分解し得る基、例えばハロゲン原子、アルコキシ、ア
シルオキシ、アセチルアセトネート、アルコキシか、又
はヒドロキシ基を表し、Xは金属元素の原子価を表す]
で示される少なくとも1種類の金属誘導体を、式R’n
Si(R”Y)(4-n)[式中、R’はアルコキシ、アリ
ールオキシ、ハロゲン原子のタイプの加水分解し得る1
種類以上の有機基か、又はヒドロキシ基を表し、R”Y
は官能化された加水分解し得ない有機鎖であって、式中
のR”が任意に酸素のようなヘテロ原子を含む飽和、不
飽和、環式もしくは芳香族炭素鎖を表し、Yが反応条件
下で反応性を示す残基、例えばエポキシ基、又は不飽
和、ビニルもしくはアリル基を表し、nは4以下であ
る]で示される少なくとも1種類の官能化シランと反応
させることからなることを特徴とする方法。 - 【請求項5】 前記第1のステップで、 − まず、酸性又は塩基性媒質中、場合によっては有機
媒質中で、水の添加により前記官能化シランの部分的予
備加水分解を行い、但し水の添加量は理論量より少なく
し、 − 次いで前記金属誘導体を加えてこれを縮合させ、 − 該縮合反応に次いで、分子重縮合を終了させる還流
ステップを実施し、 − 蒸留又は蒸発処理を行うことを特徴とする請求項4
に記載の方法。 - 【請求項6】 前記前駆体の架橋用熱処理が、 a)比較的緩慢な温度上昇(最高で30℃/時)、 b)60〜100℃の温度での長い平坦域、及び c)110〜160℃の架橋用平坦域を順次含むことを
特徴とする請求項4又は5に記載の方法。 - 【請求項7】 架橋用の紫外線照射を波長245nmで
実施することを特徴とする請求項4又は5に記載の方
法。 - 【請求項8】 γ線による照射又は超音波による処理か
らなる別のステップも含むことを特徴とする請求項4か
ら7のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項9】 請求項1から3のいずれか一項に記載の
重縮合物の使用方法、特に2つの部材の接着、複合構造
体の形成、多孔質部材の機密処理、摩耗もしくは化学的
腐食に対する保護被覆の形成における使用方法であっ
て、前記重縮合物を液状前駆体の形態で使用し、その後
で架橋することを特徴とする使用方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9208926 | 1992-07-20 | ||
FR9208926A FR2693727B1 (fr) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | Polycondensat organo-minéral et procédé d'obtention. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06157766A true JPH06157766A (ja) | 1994-06-07 |
Family
ID=9432052
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5179092A Pending JPH06157766A (ja) | 1992-07-20 | 1993-07-20 | 有機−無機重縮合物及びその製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5395954A (ja) |
EP (1) | EP0580487A1 (ja) |
JP (1) | JPH06157766A (ja) |
CA (1) | CA2100802A1 (ja) |
FR (1) | FR2693727B1 (ja) |
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