JPH0711001A - Boron-containing organosilazane polymer and its production - Google Patents

Boron-containing organosilazane polymer and its production

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JPH0711001A
JPH0711001A JP19872493A JP19872493A JPH0711001A JP H0711001 A JPH0711001 A JP H0711001A JP 19872493 A JP19872493 A JP 19872493A JP 19872493 A JP19872493 A JP 19872493A JP H0711001 A JPH0711001 A JP H0711001A
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JP
Japan
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boron
polymer
containing organosilazane
organosilazane polymer
bond
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JP19872493A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiho Hayata
喜穂 早田
Takeshi Kono
岳史 河野
Yutaka Sanokawa
豊 佐野川
Yoshio Hasegawa
良雄 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TOKUSHU MUKI ZAIRYO KENKYUSHO
Eneos Corp
Original Assignee
TOKUSHU MUKI ZAIRYO KENKYUSHO
Nippon Oil Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a boron-containing organosilazane polymer suitable as a ceramic precursor for getting an Si-B-C-N ceramic capable of keeping amor phous structure even at a high temperature and to provide a production process therefor. CONSTITUTION:This boron-containing organosilazane polymer has a skeleton part mainly composed of Si-N bond and B-N bond, contains Si and B randomly bonded with each other through Si-N-B bond and is soluble in organic solvents. The polymer is produced by mixing a mixture of an organohalogenosilane and boron trichloride in an organic solvent at (R)0 deg.C and subjecting the product to coammonolysis with ammonia gas.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はSi−B−C−Nで構成
されるセラミックスの前駆体として好適なホウ素含有オ
ルガノシラザンポリマーとその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a boron-containing organosilazane polymer suitable as a precursor of a ceramic composed of Si-B-C-N and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】セラミックスは耐熱性、耐磨耗性、高温
強度などに優れた材料として注目を集めているが、固
く、そして脆いため、セラミックスを加工することは極
めて困難である。従って、セラミックス製品を製造する
場合、セラミックスの微粉末を加工などの方法によりあ
らかじめ所望の形状に成型した後焼結する方法、あるい
は、セラミックス前駆体としての有機金属重合体を溶融
あるいは溶剤に溶解し、これを所望の形状に加工した
後、焼成して無機化する前駆体法などが採用されてい
る。上記前駆体法の最大の特徴は、微粉末による焼結法
では不可能な形状のセラミックス製品を得ることができ
ることであり、特に繊維、薄膜の製造や含浸操作には極
めて好適である。
2. Description of the Related Art Ceramics have been attracting attention as materials excellent in heat resistance, abrasion resistance, high temperature strength, etc. However, it is extremely difficult to process ceramics because they are hard and brittle. Therefore, when manufacturing a ceramic product, a method in which fine powder of ceramics is formed into a desired shape in advance by a method such as processing and then sintered, or an organometallic polymer as a ceramic precursor is melted or dissolved in a solvent A precursor method in which this is processed into a desired shape and then calcined to be inorganic is used. The most important feature of the precursor method is that a ceramic product having a shape that cannot be obtained by a sintering method using fine powder can be obtained, and is particularly suitable for the production of fibers and thin films and the impregnation operation.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】セラミックスのうちで
SiC及びSiは、SiCが耐熱性、高温強度に
優れ、Siが耐熱衝撃性に優れるなど、高温での
優れた特性を有するために広く注目を集めているところ
であり、様々な前駆体の研究が盛んに行われている。前
駆体法によって製造されるセラミック繊維は、繊維強化
型複合材料の強化材料として、軽量、耐熱かつ高強度と
いう特徴を生かしてプラスティクス、金属あるいはセラ
ミックスなどと複合化する研究も活発に行われている。
また、複合材料用マトリックスとして前駆体を利用する
方法も注目を集めている。
Among the ceramics, SiC and Si 3 N 4 have excellent characteristics at high temperature, such as SiC having excellent heat resistance and high temperature strength, and Si 3 N 4 having excellent thermal shock resistance. It has been attracting widespread attention for its possession, and various precursors have been actively researched. Ceramic fiber produced by the precursor method has been actively researched as a reinforcing material for fiber-reinforced composite materials by combining it with plastics, metals or ceramics by taking advantage of its characteristics of light weight, heat resistance and high strength. There is.
In addition, a method of using a precursor as a matrix for a composite material has also attracted attention.

【0004】しかしながら、前駆体法によって合成され
るセラミックスは、前駆体ポリマーの熱分解によって生
成するために、必然的に非晶質状態を経て結晶化し、こ
の結晶化が起こるとセラミックスの強度は低下する。従
来前駆体法で合成されるセラミックスの構造を高温まで
非晶質状態に保つことは困難であった。
However, the ceramics synthesized by the precursor method are inevitably crystallized through the amorphous state because they are produced by the thermal decomposition of the precursor polymer, and when this crystallization occurs, the strength of the ceramics decreases. To do. It has been difficult to keep the structure of ceramics synthesized by the precursor method in an amorphous state up to a high temperature.

【0005】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
高温でも非晶質構造を有するSi−B−C−N系セラミ
ックスを得るためのセラミックス前駆体として好適なホ
ウ素含有オルガノシラザンポリマーとその製造方法を提
供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances.
An object of the present invention is to provide a boron-containing organosilazane polymer suitable as a ceramic precursor for obtaining a Si-B-C-N ceramics having an amorphous structure even at a high temperature, and a method for producing the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明により、オルガノ
ハロゲンシランと三塩化ホウ素の混合物を有機溶媒中
で、0℃以下の温度で混合し、アンモニアガスで共アン
モノリシスすることを特徴とする新規ホウ素含有オルガ
ノシラザンポリマーの製造方法と該製造方法によって得
られる骨格部分が主としてSi−N結合とB−N結合よ
りなり、ケイ素とホウ素がSi−N−B結合を介してラ
ンダム結合しており、かつ有機溶媒に可溶であるホウ素
含有オルガノシラザンポリマーが提供される。
According to the present invention, a novel boron is characterized in that a mixture of an organohalogensilane and boron trichloride is mixed in an organic solvent at a temperature of 0 ° C. or lower and co-ammonolysis is carried out with ammonia gas. The method for producing the contained organosilazane polymer and the skeleton obtained by the production method are mainly composed of Si—N bonds and B—N bonds, and silicon and boron are randomly bonded through Si—N—B bonds, and Boron-containing organosilazane polymers that are soluble in organic solvents are provided.

【0007】以下に本発明をより詳細に説明する。The present invention will be described in more detail below.

【0008】本発明方法において使用する出発原料の一
つは好ましくは一般式
One of the starting materials used in the process of the invention is preferably of the general formula

【0009】[0009]

【化2】 [Chemical 2]

【0010】なる構造を有するオルガノハロゲンシラン
である。このオルガノハロゲンシランは環状でも分岐状
構造であってもよい。n≧2であるが有機溶媒に可溶で
ある範囲であることを要する。オルガノハロゲンシラン
は1分子中に少なくとも2個のハロゲン基を有し、ハロ
ゲン以外のR、R、RおよびRはそれぞれ水
素、アルキル基またはアリール基であり、ハロゲンとし
ては塩素が好適である。また1分子中に1個のハロゲン
基を有するオルガノハロゲンシランは、ホウ素含有オル
ガノシラザンポリマーの末端として導入し分子量を調節
する際に用いることができる。これらのポリシランは任
意の公知方法により合成される。
It is an organohalogensilane having the following structure. This organohalogensilane may have a cyclic or branched structure. Although n ≧ 2, it needs to be in the range of being soluble in an organic solvent. The organohalogensilane has at least two halogen groups in one molecule, and R 1 , R 2 , R 3 and R 4 other than halogen are each hydrogen, an alkyl group or an aryl group, and chlorine is preferable as the halogen. Is. In addition, an organohalogensilane having one halogen group in one molecule can be introduced at the end of a boron-containing organosilazane polymer to be used when controlling the molecular weight. These polysilanes are synthesized by any known method.

【0011】本発明方法において使用するもう一つの出
発原料である三塩化ホウ素は室温では蒸気圧が高く(沸
点12.5℃付近)、冷却して液体状態で用いられる。
Boron trichloride, which is another starting material used in the method of the present invention, has a high vapor pressure at room temperature (boiling point near 12.5 ° C.) and is used in a liquid state after cooling.

【0012】本発明方法においては、前記オルガノハロ
ゲンシラン類の少なくとも一種に対して前記三塩化ホウ
素を、ケイ素原子に対するホウ素原子の割合が0.01
〜2となるように有機溶媒中で、0℃以下の温度で混合
し、アンモニアガスにより、反応に対して不活性な雰囲
気において共アンモノリシスさせる。
In the method of the present invention, the boron trichloride is added to at least one of the organohalogensilanes, and the ratio of boron atoms to silicon atoms is 0.01.
The mixture is mixed in an organic solvent at a temperature of 0 [deg.] C. or lower so as to be ~ 2, and co-ammonolysis is performed with ammonia gas in an atmosphere inert to the reaction.

【0013】本発明方法の最も好ましい態様は、混合物
を共アンモノリシスさせる方法として、冷却した有機溶
媒中で攪拌しながらアンモニアガスをバブリングさせて
反応を行わせる態様である。
The most preferred embodiment of the method of the present invention is a method for co-ammonolysis of a mixture, in which ammonia gas is bubbled while stirring in a cooled organic solvent to carry out the reaction.

【0014】すなわち本発明方法においてはオルガノハ
ロゲンシランと三塩化ホウ素を、あらかじめ所望の量比
で混合し共アンモノリシスを行わせるために、Si−N
−B結合が速やかに生成し、均一な組成のポリマーが得
られる。三塩化ホウ素を気体で用いる方法では、ホウ素
量の制御が困難であり、また、オルガノハロゲンシラン
をアンモノリシスした生成物と三塩化ホウ素を反応させ
なければならない場合には原子レベルでホウ素が均一に
結合したポリマーを得ることはできない。
That is, in the method of the present invention, the organohalogensilane and the boron trichloride are mixed in advance in a desired amount ratio to carry out co-ammonolysis.
-B bond is rapidly generated, and a polymer having a uniform composition is obtained. It is difficult to control the amount of boron by the method using boron trichloride in a gas, and when the product obtained by ammonolysis of organohalogensilane and boron trichloride have to react with each other, the boron is uniformly bonded at the atomic level. The polymer obtained cannot be obtained.

【0015】本発明方法においては、共アンモノリシス
を反応に不活性な有機溶媒中で行うことが必要である。
これらの有機溶媒としては、例えばトルエン、キシレ
ン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテルなどが好適
である。
In the method of the present invention, it is necessary to carry out the coammonolysis in an organic solvent inert to the reaction.
As these organic solvents, for example, toluene, xylene, tetrahydrofuran, diethyl ether and the like are suitable.

【0016】本発明方法においては、共アンモノリシス
を反応に不活性な雰囲気下において行うことが必要であ
り、不活性な雰囲気としては例えば、窒素、アルゴンな
どが好適であり、アンモニアガスと混合しながら反応容
器中に導入することが好ましい。
In the method of the present invention, it is necessary to carry out the co-ammonolysis in an atmosphere inert to the reaction. As the inert atmosphere, for example, nitrogen, argon or the like is suitable, while mixing with ammonia gas. It is preferably introduced into the reaction vessel.

【0017】本発明方法における反応温度は0℃以下で
あり、0℃を越えると原料、特に三塩化ホウ素の蒸発に
よりポリマーの組成の制御が困難となる。また反応温度
を溶媒の凝固点以下にすることは反応が均一に進行しな
いので好ましくない。しかし、反応の進行に伴って、原
料の沸点が上昇するので、徐々に室温まで温度を上げな
がら反応を行ってもよい。
The reaction temperature in the method of the present invention is 0 ° C. or lower. Above 0 ° C., it becomes difficult to control the composition of the polymer due to evaporation of the raw material, especially boron trichloride. In addition, it is not preferable to set the reaction temperature below the freezing point of the solvent because the reaction does not proceed uniformly. However, since the boiling point of the raw material rises as the reaction progresses, the reaction may be performed while gradually raising the temperature to room temperature.

【0018】また、本発明方法における反応時間は、通
常オルガノハロゲンシランと三塩化ホウ素の塩素がすべ
てハロゲン化アンモニウムになるために必要なアンモニ
アガスの高々2倍量のアンモニアガスが反応系に導入さ
れればよいが、通常その後1〜24時間不活性雰囲気中
で反応を継続し生成物中にハロゲンが残存しないように
することが好ましい。
Further, the reaction time in the method of the present invention is usually such that the amount of ammonia gas is at most twice as much as the amount of ammonia gas required for converting all of the organohalogensilane and chlorine of boron trichloride into ammonium halide into the reaction system. However, it is usually preferable to continue the reaction in an inert atmosphere for 1 to 24 hours after that so that halogen does not remain in the product.

【0019】さらに必要であれば共アンモノリシス終了
後、反応混合物を、溶媒の沸点以下の温度で加熱する工
程を付加することができる。この工程により反応混合物
中に溶解した過剰のアンモニアを除去し、さらに反応生
成物中の不安定な官能基の反応を促進し、安定なホウ素
含有オルガノシラザンポリマーを得ることができる。加
熱時間は特に限定する必要はないが通常0.5〜10時
間が好適である。
If necessary, a step of heating the reaction mixture at a temperature not higher than the boiling point of the solvent can be added after the completion of the co-ammonolysis. By this step, excess ammonia dissolved in the reaction mixture can be removed, the reaction of the unstable functional group in the reaction product can be promoted, and a stable boron-containing organosilazane polymer can be obtained. The heating time is not particularly limited, but 0.5 to 10 hours is usually suitable.

【0020】以上のような共アンモノリシスにより得ら
れた重合体は濾過により生成したハロゲン化アンモニウ
ムを除去し、その後溶媒を常圧あるいは減圧下で蒸留に
より除去して生成することができる。
The polymer obtained by the above co-ammonolysis can be produced by removing the ammonium halide produced by filtration and then removing the solvent by distillation under atmospheric pressure or reduced pressure.

【0021】かくして得られる本発明のホウ素含有オル
ガノシラザンポリマーの重要かつ新規な特徴は、骨格部
分が主としてSi−N結合とB−N結合よりなり、ケイ
素とホウ素がSi−N−B結合を介してランダムに結合
した有機溶媒に可溶なポリマーであるという点である。
さらに、前述したごとくSiCやSiなどのセラ
ミックスの前駆体となるポリマーは高温で結晶化すると
いう欠点を有しているが、本発明のポリマーはその欠点
をカバーし、さらに新しい機能を出現させることが期待
される。
The important and novel characteristic of the thus obtained boron-containing organosilazane polymer of the present invention is that the skeleton portion is mainly composed of Si-N bond and BN bond, and silicon and boron are bonded via Si-N-B bond. That is, the polymer is soluble in an organic solvent that is randomly bonded.
Further, as described above, the polymer that is a precursor of ceramics such as SiC and Si 3 N 4 has a defect that it is crystallized at a high temperature, but the polymer of the present invention covers the defect and has a new function. Expected to appear.

【0022】本発明の一つの出発原料である三塩化ホウ
素は前述したごとく沸点が低く、室温ではガスであり、
もう一つの出発原料であるオルガノハロゲンシランとの
混合物からの蒸発量が大きく、混合物の組成を均一に保
てない。またこの混合物を共アンモノリシスした場合、
多量に生成するハロゲン化アンモニウムにより反応系の
攪拌ができず、均一な反応が進行しない。また生成物間
の反応が速すぎてゲル化が起こり、ポリマーの収率が低
くなる。これらの問題を解決するために本発明は0℃以
下に冷却した溶媒中で原料を混合し、なおかつアンモニ
アをガス状で反応系に導入する方法が極めて有用である
ことを見い出した。すなわち0℃以下に冷却することに
より原料の蒸発を抑え、溶媒を用いることにより攪拌を
効率よく行い、アンモニアをガス状で導入することによ
り反応を制御することに成功した。反応機構は例えば
Boron trichloride, which is one of the starting materials of the present invention, has a low boiling point as described above and is a gas at room temperature.
The amount of evaporation from the mixture with another starting material, organohalogensilane, is large, and the composition of the mixture cannot be kept uniform. When this mixture is co-ammonolysed,
Due to the large amount of ammonium halide produced, the reaction system cannot be stirred and a uniform reaction does not proceed. In addition, the reaction between the products is too fast and gelation occurs, resulting in a low polymer yield. In order to solve these problems, the present invention has found that a method of mixing raw materials in a solvent cooled to 0 ° C. or lower and introducing ammonia into the reaction system in a gaseous state is extremely useful. That is, the evaporation of the raw materials was suppressed by cooling to 0 ° C. or lower, the stirring was efficiently performed by using a solvent, and the reaction was successfully controlled by introducing ammonia in a gaseous state. The reaction mechanism is

【0023】[0023]

【化3】 [Chemical 3]

【0024】のような反応が順次起こり、Si−N、B
−N結合が生成し、またSi−N−B結合が生成するも
のと予想される。
Reactions such as
It is expected that a -N bond will be produced and a Si-NB bond will be produced.

【0025】本発明は、ホウ素が均一に分布したポリマ
ーを合成する目的上、混合物中の三塩化ホウ素の割合が
大きくなるとB−N−B結合の生成量が多くなるので、
ケイ素原子に対するホウ素原子の割合が0.01〜2で
あることが好ましい。
In the present invention, for the purpose of synthesizing a polymer in which boron is evenly distributed, when the proportion of boron trichloride in the mixture increases, the amount of B—N—B bonds produced increases.
The ratio of boron atoms to silicon atoms is preferably 0.01-2.

【0026】次に本発明のポリマーの構造について説明
する。得られたポリマーの赤外吸収スペクトルは、12
00〜1500cm−1にSi−N−BおよびB−N−
B結合のB−N結合に帰属される吸収を示し、また90
0cm−1付近にSi−N結合に帰属される吸収を示
し、ホウ素を含有するオルガノシラザンポリマーが生成
していることを示す。また本発明で用いるオルガノハロ
ゲンシランはケイ素原子が2個以上結合したポリシラン
の場合があり、その時にはポリマー中にポリシラン骨格
が含まれることになる。いわゆるケイ素原子が極在化し
たポリシラン骨格はポリマーを熱分解によりセラミック
スに転換する際、300〜500℃程度で分解し、原子
の再配列が起こるため何ら問題は生じない。
Next, the structure of the polymer of the present invention will be described. The infrared absorption spectrum of the obtained polymer is 12
Si-N-B and B-N- at 00 to 1500 cm -1
The absorption attributed to the BN bond of the B bond is shown, and also 90
The absorption attributed to the Si—N bond is shown in the vicinity of 0 cm −1, which indicates that the organosilazane polymer containing boron is produced. The organohalogensilane used in the present invention may be a polysilane having two or more silicon atoms bonded, and at that time, the polymer contains a polysilane skeleton. The so-called polysilane skeleton in which silicon atoms are localized is decomposed at about 300 to 500 ° C. when the polymer is converted into ceramics by thermal decomposition, and rearrangement of atoms occurs, so that no problem occurs.

【0027】このように本発明方法において得られるポ
リマーの構造は、骨格部分が主としてSi−N結合とB
−N結合よりなり、ケイ素とホウ素がSi−N−B結合
を介してランダムに結合した構造である。また本発明の
ポリマーの数平均分子量は、通常300〜10,000
である。さらに、本発明方法によって得られるポリマー
は、次の点において従来の前駆体ポリマーと明らかに異
なった特徴を有する。第一に、本発明のポリマーは、有
機溶媒の存在下、すなわち溶液状態では、その溶媒の沸
点で加熱しても分子量の増加はほとんど起こらないが、
有機溶媒を除去すると、分子間の架橋が起こり、熱硬化
性を示す。この熱硬化する温度はポリマーの組成や構造
に依存し、常温硬化性とすることもできるが、溶媒の存
在下では分子間の架橋がほとんど起こらないので、溶液
状態で保存、使用することができる。常温硬化性の場
合、ポリマー溶液を、蒸留により溶媒の一部を除去して
濃縮し、例えば乾式紡糸法で繊維にしたり、コーティン
グ膜を形成し溶媒を乾燥して除去することにより硬化を
進行させることができる。また溶媒の沸点以上で硬化が
進行するポリマーでは、例えば溶融含浸法による複合材
料の製造が可能となり、しかも熱硬化させることにより
セラミック収率を上げることができる。
As described above, in the structure of the polymer obtained by the method of the present invention, the skeleton is mainly composed of Si--N bonds and B
It has a -N bond, and has a structure in which silicon and boron are randomly bonded through a Si-N-B bond. The number average molecular weight of the polymer of the present invention is usually 300 to 10,000.
Is. Furthermore, the polymers obtained by the process of the present invention have distinct features which differ from conventional precursor polymers in the following respects. First, the polymer of the present invention, in the presence of an organic solvent, that is, in a solution state, causes almost no increase in molecular weight even when heated at the boiling point of the solvent,
When the organic solvent is removed, intermolecular cross-linking occurs and it exhibits thermosetting properties. The temperature for heat curing depends on the composition and structure of the polymer and may be room temperature curable, but since intermolecular crosslinking hardly occurs in the presence of a solvent, it can be stored and used in a solution state. . In the case of room temperature curing, the polymer solution is concentrated by removing a part of the solvent by distillation, for example, by a dry spinning method to form fibers, or by forming a coating film and drying and removing the solvent to proceed with curing. be able to. Further, in the case of a polymer whose curing progresses at the boiling point of the solvent or higher, for example, it becomes possible to produce a composite material by a melt impregnation method, and further it is possible to increase the ceramic yield by heat curing.

【0028】もう一つの本発明のポリマーの特徴は、こ
のポリマーを非酸化性雰囲気中で焼成すると、Si−B
−C−N系セラミックスに転換し、このセラミックスは
1500℃以上の高温でも非晶質構造である、という点
である。一般にオルガノシラザンポリマーは1500℃
ではSiCやSiの結晶化が始まり、これはセラ
ミックスの特性を低下させる。本発明のホウ素含有オル
ガノシラザンポリマーは、ホウ素原子がランダムにそし
て均一にポリマーの骨格を形成しているため、熱分解生
成物中でのSiCやSiの結晶化を抑制している
ものと推定され、新しい機能を有するセラミックスの合
成に極めて有望である。
Another feature of the polymer of the present invention is that when the polymer is calcined in a non-oxidizing atmosphere, Si-B
The point is that it is converted to —C—N ceramics, and this ceramic has an amorphous structure even at a high temperature of 1500 ° C. or higher. Generally, the organosilazane polymer is 1500 ° C.
Then, crystallization of SiC or Si 3 N 4 starts, which deteriorates the characteristics of ceramics. In the boron-containing organosilazane polymer of the present invention, the boron atoms form the polymer skeleton randomly and uniformly, so that the crystallization of SiC or Si 3 N 4 in the thermal decomposition product is suppressed. It is highly promising to synthesize ceramics with new functions.

【0029】以下実施例によって本発明を説明するが、
本発明は下記の実施例によって制限されるものではな
い。
The present invention will be described below with reference to examples.
The present invention is not limited to the examples below.

【0030】実施例1 ジクロロジフェニルシラン80.7gと三塩化ホウ素2
5gを0℃に冷却したトルエン中で混合し、50cm
/分のアンモニアガスと100cm/分の窒素ガスの
混合ガスをバブリングさせ、攪拌しながら20時間反応
させた。反応終了後、窒素雰囲気下で濾過し、その後2
50℃まで窒素雰囲気中で加熱して蒸留により溶媒を除
去しポリマーを57.8g得た。このポリマーの数平均
分子量は570で、300℃まで加熱すると硬化した。
元素分析の結果からポリマーの組成はSiB0.7
12.92.216.6であった。このポリマーを
100cm/分の窒素気流中で1580℃まで熱分解
したときのセラミック収率は52%でセラミックスの構
造はX線回折の結果非晶質であった。硬化前のポリマー
のセラミック収率は32%であった。その組成はSiB
0.82.80.3であった。
Example 1 80.7 g of dichlorodiphenylsilane and 2 of boron trichloride
5 g were mixed in toluene cooled to 0 ° C., and 50 cm 3
A mixed gas of ammonia gas / min and nitrogen gas of 100 cm 3 / min was bubbled and reacted for 20 hours while stirring. After the reaction was completed, the reaction mixture was filtered under a nitrogen atmosphere, and then 2
The mixture was heated to 50 ° C. in a nitrogen atmosphere and the solvent was removed by distillation to obtain 57.8 g of a polymer. This polymer had a number average molecular weight of 570 and was cured when heated to 300 ° C.
From the results of elemental analysis, the composition of the polymer is SiB 0.7 C
It was 12.9 N 2.2 H 16.6 . When this polymer was pyrolyzed to 1580 ° C. in a nitrogen stream of 100 cm 3 / min, the ceramic yield was 52% and the structure of the ceramic was amorphous as a result of X-ray diffraction. The ceramic yield of the polymer before curing was 32%. Its composition is SiB
It was 0.8 C 2.8 N 0.3 .

【0031】実施例2 ジクロロジメチルシラン41.2gと三塩化ホウ素2
5.0gを−20℃に冷却したトルエン中で混合し、5
0cm/分のアンモニアガスと100cm/分の窒
素ガスの混合ガスをバブリングさせ、攪拌しながら20
時間反応させた。反応終了時には反応混合物の温度は室
温まで上昇していた。その後、窒素雰囲気下で濾過し、
その後150℃まで窒素雰囲気中で加熱して蒸留により
溶媒を除去しポリマーを26.1g得た。このポリマー
の数平均分子量は420で、320℃で加熱すると硬化
した。元素分析の結果からポリマーの組成はSiB
0.72.12.36.5であった。このポリマ
ーを100cm/分の窒素気流中で1580℃まで熱
分解したときのセラミック収率は68%でセラミックス
の構造はX線回折の結果非晶質であった。その組成はS
iB0.81.50.4であった。
Example 2 41.2 g of dichlorodimethylsilane and 2 of boron trichloride
Mix 5.0 g in toluene cooled to -20 ° C and mix 5
Bubble a mixed gas of 0 cm 3 / min of ammonia gas and 100 cm 3 / min of nitrogen gas, and stir for 20 minutes.
Reacted for hours. At the end of the reaction, the temperature of the reaction mixture had risen to room temperature. Then, filter under a nitrogen atmosphere,
Then, the mixture was heated to 150 ° C. in a nitrogen atmosphere and the solvent was removed by distillation to obtain 26.1 g of a polymer. The polymer had a number average molecular weight of 420 and was cured when heated at 320 ° C. From the results of elemental analysis, the composition of the polymer is SiB
It was 0.7 C 2.1 N 2.3 H 6.5 . When this polymer was pyrolyzed to 1580 ° C. in a nitrogen stream of 100 cm 3 / min, the ceramic yield was 68% and the structure of the ceramic was amorphous as a result of X-ray diffraction. Its composition is S
It was iB 0.8 C 1.5 N 0.4.

【0032】実施例3 ジクロロジメチルシラン41.2gと三塩化ホウ素5
0.0gを−50℃に冷却したトルエン中で混合し、1
00cm/分のアンモニアガスと100cm/分の
窒素ガスの混合ガスをバブリングさせ、攪拌しながら2
0時間反応させた。反応終了時には反応混合物の温度は
室温まで上昇していた。その後、窒素雰囲気下で濾過
し、トルエン溶液から室温で減圧下でトルエンを除去し
てサンプリングして得られたポリマーの数平均分子量は
7800であった。その後150℃まで窒素雰囲気中で
加熱して蒸留により溶媒を除去しポリマーを29.3g
得た。このポリマーは溶媒の除去により硬化した。元素
分析の結果からポリマーの組成は、SiB1.3
2.13.26.7であった。このポリマーを10
0cm/分の窒素気流中で1580℃まで熱分解した
ときのセラミック収率は68%でセラミックスの構造は
X線回折の結果非晶質であった。その組成はSiB
1.41.60.4であった。
Example 3 41.2 g of dichlorodimethylsilane and 5 of boron trichloride
Mix 0.0g in toluene cooled to -50 ° C and mix 1
00cm 3 / min was bubbled ammonia gas and 100 cm 3 / min nitrogen gas mixed gas, stirring 2
The reaction was allowed for 0 hours. At the end of the reaction, the temperature of the reaction mixture had risen to room temperature. Then, the polymer was obtained by filtering under a nitrogen atmosphere, removing toluene from the toluene solution at room temperature under reduced pressure, and sampling the polymer to obtain a number average molecular weight of 7,800. Then, the mixture was heated to 150 ° C. in a nitrogen atmosphere and the solvent was removed by distillation to obtain 29.3 g of a polymer.
Obtained. The polymer cured upon removal of solvent. From the result of elemental analysis, the composition of the polymer is SiB 1.3 C
It was 2.1 N 3.2 H 6.7 . This polymer is 10
When pyrolyzed to 1580 ° C. in a nitrogen stream of 0 cm 3 / min, the ceramic yield was 68%, and the structure of the ceramic was amorphous as a result of X-ray diffraction. Its composition is SiB
It was 1.4 C 1.6 N 0.4 .

【0033】実施例4 Si(CH2.6Cl3.4なるオルガノハロゲ
ンシラン41.2gと三塩化ホウ素25.0gを−50
℃に冷却したトルエン中で混合し、100cm/分の
アンモニアガスと100cm/分の窒素ガスの混合ガ
スをバブリングさせ、攪拌しながら10時間反応させ
た。反応終了時には反応混合物の温度は室温まで上昇し
ていた。その後、窒素雰囲気下で濾過し、トルエン溶液
から室温で減圧下でトルエンを除去してサンプリングし
て得られたポリマーの数平均分子量は490であった
(ポリマーの赤外吸収スペクトルを図1に示す)。その
後トルエン溶液を120℃で4時間加熱した後、同様に
測定した数平均分子量は500、さらにこの溶液を室温
で2日間放置した後の数平均分子量は535で、ほとん
ど変化していなかった。150℃まで窒素雰囲気中で加
熱して蒸留により溶媒を除去しポリマーを25.3g得
た。このポリマーの数平均分子量は730で、室温で放
置すると硬化した。元素分析の結果から、ポリマーの組
成は、SiB0.61.41.83.1であっ
た。このポリマーを100cm/分の窒素気流中で1
000、1200、1400、1600℃でそれぞれ熱
分解したときのセラミック収率は64.5、64.1、
64.3、65.2%でセラミックスの構造はX線回折
の結果(図2)全て非晶質であった。得られたセラミッ
クスの組成はほぼSiB0.60.90.5であっ
た(赤外吸収スペクトルを図3に示す)。アルゴン気流
中での熱分解でもほぼ同様であった。
Example 4 41.2 g of organohalogensilane of Si 2 (CH 3 ) 2.6 Cl 3.4 and 25.0 g of boron trichloride were -50
The mixture was mixed in toluene cooled to 0 ° C., a mixed gas of 100 cm 3 / min of ammonia gas and 100 cm 3 / min of nitrogen gas was bubbled, and the mixture was reacted for 10 hours while stirring. At the end of the reaction, the temperature of the reaction mixture had risen to room temperature. Then, the polymer was filtered under a nitrogen atmosphere, and toluene was removed from the toluene solution at room temperature under reduced pressure to sample the polymer. The number average molecular weight of the polymer was 490 (the infrared absorption spectrum of the polymer is shown in FIG. 1). ). Thereafter, the toluene solution was heated at 120 ° C. for 4 hours, and then the number average molecular weight similarly measured was 500, and the number average molecular weight after leaving this solution at room temperature for 2 days was 535, which was almost unchanged. The solvent was removed by distillation by heating to 150 ° C. in a nitrogen atmosphere to obtain 25.3 g of a polymer. The polymer had a number average molecular weight of 730 and hardened when left at room temperature. From the result of elemental analysis, the composition of the polymer was SiB 0.6 C 1.4 N 1.8 H 3.1 . 1 of this polymer in a nitrogen stream of 100 cm 3 / min
The ceramic yields when pyrolyzed at 000, 1200, 1400, and 1600 ° C. are 64.5, 64.1,
At 64.3 and 65.2%, the structure of the ceramic was amorphous as a result of X-ray diffraction (FIG. 2). The composition of the obtained ceramic was approximately SiB 0.6 C 0.9 N 0.5 (infrared absorption spectrum is shown in FIG. 3). The thermal decomposition in an argon stream was almost the same.

【0034】実施例5 Si(CH2.6Cl3.4なるオルガノハロゲ
ンシラン106.7gと三塩化ホウ素64.7g−50
℃に冷却したトルエン中で混合し、200cm/分の
アンモニアガスと100cm/分の窒素ガスの混合ガ
スをバブリングさせ、攪拌しながら20時間反応させ
た。反応終了時には反応混合物の温度は室温まで上昇し
ていた。その後、70℃で窒素雰囲気下で5時間還流
後、室温まで冷却して濾過し、150℃まで窒素雰囲気
中で加熱して蒸留により溶媒を除去しポリマーを68.
2g得た。このポリマーは実施例4と同様の性質を示し
た。
Example 5 106.7 g of organohalogensilane consisting of Si 2 (CH 3 ) 2.6 Cl 3.4 and 64.7 g of boron trichloride-50
The mixture was mixed in toluene cooled to ° C, a mixed gas of 200 cm 3 / min of ammonia gas and 100 cm 3 / min of nitrogen gas was bubbled, and the reaction was carried out for 20 hours while stirring. At the end of the reaction, the temperature of the reaction mixture had risen to room temperature. Then, the mixture was refluxed at 70 ° C. under a nitrogen atmosphere for 5 hours, cooled to room temperature and filtered, and heated to 150 ° C. in a nitrogen atmosphere to remove the solvent by distillation to give a polymer of 68.
2 g was obtained. This polymer exhibited the same properties as in Example 4.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例4で得られたポリマーの赤外吸収スペク
トル。
FIG. 1 is an infrared absorption spectrum of the polymer obtained in Example 4.

【図2】実施例4で得られたセラミックスのX線回折図
形。
2 is an X-ray diffraction pattern of the ceramic obtained in Example 4. FIG.

【図3】実施例4で得られたセラミックスの赤外吸収ス
ペクトル。
FIG. 3 is an infrared absorption spectrum of the ceramic obtained in Example 4.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 岳史 神奈川県横浜市中区千鳥町8番地 日本石 油株式会社中央技術研究所内 (72)発明者 佐野川 豊 神奈川県横浜市中区千鳥町8番地 日本石 油株式会社中央技術研究所内 (72)発明者 長谷川 良雄 茨城県東茨城郡大洗町磯浜町2687−5 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Takeshi Kono, Takeshi Kono 8 Chidori-cho, Naka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa, Japan Central Petroleum Research Institute (72) Inventor Yutaka Sanogawa Chidori-cho, Naka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Address: Central Research Laboratory, Nippon Sekiyu Co., Ltd. (72) Inventor Yoshio Hasegawa 2687-5 Isohama-cho, Oarai-cho, Higashi-Ibaraki-gun, Ibaraki Prefecture

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 骨格部分が主としてSi−N結合とB−
N結合よりなり、ケイ素とホウ素がSi−N−B結合を
介してランダムに結合しており、且つ有機溶媒に可溶で
あるホウ素含有オルガノシラザンポリマー。
1. A skeleton part mainly contains Si—N bonds and B—
A boron-containing organosilazane polymer which is composed of an N bond, in which silicon and boron are randomly bonded via a Si—N—B bond and which is soluble in an organic solvent.
【請求項2】 有機溶媒の不存在下で常温硬化性もしく
は熱硬化性を有する請求項1記載のホウ素含有オルガノ
シラザンポリマー。
2. The boron-containing organosilazane polymer according to claim 1, which is room temperature curable or thermosetting in the absence of an organic solvent.
【請求項3】 非酸化性雰囲気中で熱分解することによ
りSi−B−C−N系セラミックスに転換し、該セラミ
ックスが1500℃以上の高温でも非晶質構造である請
求項1記載のホウ素含有オルガノシラザンポリマー。
3. The boron according to claim 1, which is converted into Si—B—C—N ceramics by thermal decomposition in a non-oxidizing atmosphere, and the ceramics have an amorphous structure even at a high temperature of 1500 ° C. or higher. Containing organosilazane polymer.
【請求項4】 オルガノハロゲンシランと三塩化ホウ素
の混合物を有機溶媒中で、0℃以下の温度で混合し、ア
ンモニアガスで共アンモノリシスすることを特徴とする
ホウ素含有オルガノシラザンポリマーの製造方法。
4. A method for producing a boron-containing organosilazane polymer, which comprises mixing a mixture of an organohalogensilane and boron trichloride in an organic solvent at a temperature of 0 ° C. or lower and co-ammonolysis with ammonia gas.
【請求項5】 オルガノハロゲンシランが一般式 【化1】 で表され、1分子中に少なくとも2個のハロゲン基を有
し、ハロゲン以外のR、R、R及びRはそれぞ
れ水素、アルキル基またはアリール基であり、nは2以
上である化合物である請求項4記載のホウ素含有オルガ
ノシラザンポリマーの製造方法。
5. An organohalogensilane is represented by the general formula: Which has at least two halogen groups in one molecule, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 other than halogen are each hydrogen, an alkyl group or an aryl group, and n is 2 or more. The method for producing a boron-containing organosilazane polymer according to claim 4, which is a compound.
【請求項6】 オルガノハロゲンシランに対して三塩化
ホウ素をケイ素原子に対するホウ素原子の割合が0.0
1〜2となるように混合する請求項4記載のホウ素含有
オルガノシラザンポリマーの製造方法。
6. The ratio of boron trichloride to organohalogensilane and the ratio of boron atoms to silicon atoms is 0.0.
The method for producing a boron-containing organosilazane polymer according to claim 4, wherein the boron-containing organosilazane polymer is mixed so as to be 1 to 2.
【請求項7】 共アンモノリシスの後、反応混合物を溶
媒の沸点以下の温度で加熱する工程を付加する請求項4
記載のホウ素含有オルガノシラザンポリマーの製造方
法。
7. The step of heating the reaction mixture at a temperature below the boiling point of the solvent after the co-ammonolysis.
A method for producing the described boron-containing organosilazane polymer.
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