JPH07116642B2 - Method for producing silicon carbide fiber - Google Patents

Method for producing silicon carbide fiber

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JPH07116642B2
JPH07116642B2 JP62035696A JP3569687A JPH07116642B2 JP H07116642 B2 JPH07116642 B2 JP H07116642B2 JP 62035696 A JP62035696 A JP 62035696A JP 3569687 A JP3569687 A JP 3569687A JP H07116642 B2 JPH07116642 B2 JP H07116642B2
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fiber
silicon
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polymer compound
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正義 伊藤
亮 武内
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三井東圧化学株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、側鎖にSiH3基を含有する特定のポリオレフィ
ン(含ケイ素高分子化合物)を紡糸し、しかる後に高温
下で焼成して、炭化ケイ素繊維を製造する方法に関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a silicon carbide fiber obtained by spinning a specific polyolefin (silicon-containing polymer compound) having a SiH 3 group in its side chain and then firing it at a high temperature. To a method of manufacturing.

〔背景技術〕[Background technology]

近年、高機能性繊維、特にに無機繊維の技術開発状況は
著しいものがあり、例えば炭化ケイ素繊維、Si−Ti−C
−O系繊維、窒化ケイ素繊維、炭化繊維、ガラス繊維、
SiO2-TiO2繊維などが開発されており、その一部はすで
にと市販され、耐熱性に優れた高強度繊維として、特に
樹脂、金属、セラミックス等の基本材料の補強物質とし
て、今後の大幅な需要の伸びが期待されている。
In recent years, the technical development of highly functional fibers, especially inorganic fibers, has been remarkable, for example, silicon carbide fibers and Si-Ti-C.
-O fiber, silicon nitride fiber, carbonized fiber, glass fiber,
SiO 2 -TiO 2 fibers, etc. have been developed, and some of them have already been marketed as a high-strength fiber with excellent heat resistance, especially as a reinforcing material for basic materials such as resins, metals, and ceramics. Demand growth is expected.

これらのうち、本発明が対象としている、炭化ケイ素繊
維は、特にその高温特性から、先端複合材料として特に
期待されており、現在、工業的に製造されているものと
して、例えば、日本カーボン社が、商標「ニカロン」と
して製造しているものがある(特公昭57-26527、特公昭
57-53892、特公昭57-38548)。これは、直接法で得られ
るジメチルジクロロシランを出発原料に用い、下記式
(I)、(II)、(III)に従って製造されている。
Among these, the silicon carbide fiber, which is the object of the present invention, is particularly expected as an advanced composite material due to its high-temperature characteristics, and as currently manufactured industrially, for example, Nippon Carbon Co., Ltd. , Manufactured under the trademark "Nicalon" (Japanese Patent Publication No. 57-26527, Japanese Patent Publication No.
57-53892, JP-B-57-38548). This is produced according to the following formulas (I), (II) and (III) using dimethyldichlorosilane obtained by the direct method as a starting material.

(I)の工程は通常キシレン中において金属ナトリウム
を溶融した後、分散させた状態(〜100℃)にして実施
されているが、未反応の残留ナトリウムの処理が繁雑で
ある。また、(II)の工程は、高温高圧下(約500℃、1
00気圧)あるいはポリボロシロキサンのごとき反応促進
剤(350℃、常圧)を用いて行われているが、低分子量
のものは使用できず収率も低い(50%以下)。(III)
の工程は溶融あるいは乾式紡糸後空気中において不融化
処理され、しかる後に窒素中あるいは真空中で1200乃至
1300℃で焼成して目的とするSiC繊維が得られている
が、かくして得られたSiC繊維は遊離の炭素(10乃至20w
t%)あるいはシリカ(約20wt%)が含有されていて、
これらが製品物性等に高温における強度に悪影響を与え
るとされている。
The step (I) is usually carried out in a state where metal sodium is melted in xylene and then dispersed (to 100 ° C.), but the treatment of unreacted residual sodium is complicated. In addition, the process of (II) is performed under high temperature and high pressure (about 500 ° C, 1
(00 atm) or a reaction accelerator such as polyborosiloxane (350 ° C, normal pressure) is used, but low molecular weight compounds cannot be used and the yield is low (50% or less). (III)
In the process of, the infusibilization treatment is performed in air after melt or dry spinning, and thereafter 1200 to 1200 in nitrogen or vacuum.
The target SiC fiber is obtained by firing at 1300 ℃, but the SiC fiber thus obtained is free carbon (10 to 20w
t%) or silica (about 20 wt%),
It is said that these adversely affect the physical properties of the product and the strength at high temperature.

本発明者らは、上述した従来法の問題点(すなわち
(1)製造プロセスが繁雑、(2)収率が低い、(3)
最終のSiC繊維中に遊離の炭素が含まれる)を解決し、
より経済的で物性にすぐれたSiC繊維を与える製造法の
開発に鋭意努力した結果、本発明に至った。
The inventors of the present invention have the above-mentioned problems of the conventional method (that is, (1) the manufacturing process is complicated, (2) the yield is low, (3)
Free carbon is contained in the final SiC fiber),
The present invention has been achieved as a result of earnest efforts to develop a manufacturing method for producing a SiC fiber that is more economical and has excellent physical properties.

〔発明の要旨〕[Summary of Invention]

すなわち本発明は、 (但し、nは0または1乃至10の正の整数、R1は水素、
アルキル基またはアリール基、R2はアルキレン基または
フェニレン基を示す) で表される繰り返し構造単位を含有する含ケイ素高分子
化合物を紡糸して繊維となし、 b.該繊維を酸素含有ガス中にて50〜300℃で加熱不融化
処理し、 c.さらに、該不融化処理した繊維を真空中または不活性
ガス中で800〜2000℃で加熱することを特徴とする炭化
ケイ素繊維の製造方法、 である。
That is, the present invention is (However, n is 0 or a positive integer of 1 to 10, R 1 is hydrogen,
An alkyl group or an aryl group, and R 2 represents an alkylene group or a phenylene group) is formed into a fiber by spinning a silicon-containing polymer compound containing a repeating structural unit represented by: b. And 50.degree.-300.degree. C. for infusibilizing treatment, and c. Furthermore, the infusibilized fiber is heated at 800-2000.degree. C. in vacuum or in an inert gas for producing a silicon carbide fiber, Is.

〔発明の詳細な開示〕[Detailed Disclosure of the Invention]

以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明において出発原料として使用するポリマーは、側
鎖にシリル基(SiH3基)を含む炭素系ポリマーであっ
て、一般式(1) で表される繰り返し構造単位を含有する含ケイ素高分子
化合物であり、これが本発明のもっとも大きな特徴であ
る。
The polymer used as a starting material in the present invention is a carbon-based polymer having a silyl group (SiH 3 group) in its side chain, and has the general formula (1) It is a silicon-containing polymer compound containing a repeating structural unit represented by, and this is the greatest feature of the present invention.

式(1)よりなる高分子化合物の重合度mは3以上で、
好ましくは10以上、更に好ましくは50以上である。ま
た、nは0または1乃至10の正の整数であり、セラミッ
クス収率(焼成体中のSi重量/含ケイ素高分子化合物中
のSi重量(%)の点からは小さい程好ましく、最も好ま
しくは0である。R1は水素、アルキル基またはアリール
基であって例えば‐H、‐CH3、‐C2H5、i-C3H7、‐Φ
(‐Φはフェニル基を示す。以下同じ。)、‐Φ‐C
H3、‐CH2‐Φなどがあげられ、炭素数の少ないもの程
好ましく、水素が最も好ましい。R2はアルキレン基また
はフェニレン基であって、例えば、‐CH2‐、(-CH2)2
(-CH2)4、‐Φ‐、‐CH2‐Φ‐などであるがR1と同様炭
素数が小さい程好ましい。なお、上記R1、R2は、‐COO
H、‐NH2、‐OHなどの官能基を含んでいてもよい。また
鎖状、環状のいずれでもよく、鎖状の場合は、その末端
は水素、アルキル基などである。
The degree of polymerization m of the polymer compound represented by the formula (1) is 3 or more,
It is preferably 10 or more, more preferably 50 or more. Further, n is 0 or a positive integer of 1 to 10, and the smaller the ceramic yield (Si weight in the fired body / Si weight (%) in the silicon-containing polymer compound), the more preferable, and the most preferable. 0. R 1 is hydrogen, an alkyl group or an aryl group such as —H, —CH 3 , —C 2 H 5 , iC 3 H 7 , or —Φ.
(-Φ indicates a phenyl group. The same applies hereinafter), -Φ-C
H 3 and —CH 2 —Φ are listed, and those having a smaller number of carbon atoms are preferable, and hydrogen is most preferable. R 2 is an alkylene group or a phenylene group, for example, —CH 2 —, (—CH 2 ) 2 ,
(-CH 2 ) 4 , -Φ-, -CH 2 -Φ-, etc., but the smaller the carbon number is, the more preferable it is as in R 1 . Note that R 1 and R 2 above are -COO
It may contain functional groups such as H, —NH 2 , and —OH. It may be chain-like or cyclic, and in the case of chain-like, the end thereof is hydrogen, an alkyl group or the like.

また、本発明における含ケイ素高分子化合物は、一般式
(1)で表される同種類の繰り返し構造単位のみからな
る重合物であってもよいし、同じく一般式(1)で表さ
れる互いに異なる種類の繰り返し構造単位からなる重合
物であってもよい。勿論、これらのポリマーの立体規則
性に制限はなく、例えばアイソタクチック、シンジオタ
クチック、アタクチック等のいかなる立体構造のもので
も良い。この分子量は特に制限はないが、通常100乃至1
0,000,000好ましくは200乃至1,000,000程度のものが易
加工性および溶媒への溶解度等の点で望ましい。
Further, the silicon-containing polymer compound in the present invention may be a polymer composed only of the same kind of repeating structural unit represented by the general formula (1), or may be the same as each other represented by the general formula (1). It may be a polymer composed of different types of repeating structural units. Of course, the stereoregularity of these polymers is not limited, and may have any stereostructure such as isotactic, syndiotactic, and atactic. The molecular weight is not particularly limited, but is usually 100 to 1
0,000,000, preferably about 200 to 1,000,000, is desirable in view of easy processability and solubility in a solvent.

また、該繰り返し構造単位とケイ素を含まないその他の
ビニル系ポリマー構造例えばエチレン、プロピレン、ス
チレン、塩化ビニル、ブテン、イシブテン、MMA等のビ
ニル系由来の繰り返し構造単位とからなる共重合体であ
っても良い。かかる共重合は、ランダム、交互、ブロッ
ク若しくはダラフト等の何れであっても構わない。この
場合、本発明の構造単位の部分は少なくとも0.1重量%
以上あることが望ましい。これらの共重合物の分子量は
特に制限はないが、通常、100乃至10,000,000好ましく
は200乃至1,000,000程度のものが易加工性および溶媒へ
の溶解度等の点で望ましい。
Further, a copolymer comprising the repeating structural unit and another vinyl-based polymer structure containing no silicon, for example, a repeating structural unit derived from vinyl such as ethylene, propylene, styrene, vinyl chloride, butene, isibutene, and MMA. Is also good. Such copolymerization may be random, alternating, block or draft. In this case, at least 0.1% by weight of the structural unit of the invention
It is desirable to have more than one. The molecular weight of these copolymers is not particularly limited, but usually 100 to 10,000,000, preferably about 200 to 1,000,000 is desirable in view of easy processability and solubility in a solvent.

本発明で使用する上記含ケイ素高分子化合物は、本発明
の目的から、易加工性であること、およびセラミックス
収率が高いことが特に望ましいのは言うまでもないが、
これらセラミックス収率、モノマーの得られ易さ、およ
びポリマーの製造し易さ、溶融性、溶媒溶解性(加工
性)から、特に好ましい具体例としては、繰り返し構造
単位として、 もしくは の一種類または二種類以上を含む含ケイ素高分子化合物
およびこれらの共重合物があげられる。
Needless to say, it is particularly desirable that the silicon-containing polymer compound used in the present invention is easily processable and has a high ceramic yield, for the purpose of the present invention.
From these ceramics yields, the ease of obtaining monomers, the ease of producing polymers, the meltability, and the solvent solubility (workability), as a particularly preferred specific example, a repeating structural unit is: Or Examples thereof include silicon-containing polymer compounds containing one kind or two or more kinds and copolymers thereof.

本発明で使用する含ケイ素高分子化合物としては、上記
したものが使用されるが、特にその製造方法もしくは重
合方法が規定されるものではなく、種々の方法により製
造したものを好適に用い得る。
The above-mentioned compounds are used as the silicon-containing polymer compound used in the present invention, but the manufacturing method or polymerization method thereof is not particularly limited, and those manufactured by various methods can be preferably used.

例えば、SiH3基を有するα‐オレフィンを、Ziegler-Na
tta型触媒(ハロゲン化チタン、ハロゲン化バナジウ
ム、ハロゲン化ジルコニウム等の遷移金属塩とアルキル
アルミウニム)により配位アニオン重合させる方法;金
属酸化物(CrO3、SiO2、Al2O3等)、水素酸(H2SO4、H3
PO4、HClO4、HCl等)、ルイス酸(BF3、AlCl3、FeCl3
SnCl4等)触媒によりカチオン重合させる方法;アルカ
リ金属(Li、Na、K等)、アルキルアルカリ(C2H5Na、
(C2H5)3Al、C6H5Li等)、水酸化物(NaOH、KOH等)触媒
によりアニオン重合させる方法;過酸化物を開始剤に用
いてラジカル重合させる方法;などの種々の方法を採用
し得る。当然のことながら、重合は気相、液相のいずれ
でも、また溶媒、無溶媒(塊状重合)のいずれにおいて
も実施し得る。またこれらの重合においては共存させる
水素等によりポリマーの分子量調節を容易に行い得る。
For example, an α-olefin having a SiH 3 group is treated with Ziegler-Na
Coordination anion polymerization with tta type catalysts (transition metal salts such as titanium halide, vanadium halide, zirconium halide and alkylaluminium); metal oxides (CrO 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 etc.) , Hydrogen acid (H 2 SO 4 , H 3
PO 4 , HClO 4 , HCl, etc.), Lewis acid (BF 3 , AlCl 3 , FeCl 3 ,
(SnCl 4 etc.) Cationic polymerization with a catalyst; alkali metal (Li, Na, K etc.), alkyl alkali (C 2 H 5 Na,
(C 2 H 5 ) 3 Al, C 6 H 5 Li, etc.), a method of anionic polymerization using a hydroxide (NaOH, KOH, etc.) catalyst; a method of radical polymerization using a peroxide as an initiator; Method can be adopted. As a matter of course, the polymerization can be carried out in either a gas phase or a liquid phase, or in a solvent or without a solvent (bulk polymerization). Further, in these polymerizations, the molecular weight of the polymer can be easily adjusted by coexisting hydrogen and the like.

重合用モノマーとなるSiH3基を含有するα‐オレフィン
は、種々の方法で製造することができ、本発明において
特に制限するものではないが、例えば下式に示すような
方法を採用できる。
The SiH 3 group-containing α-olefin serving as a monomer for polymerization can be produced by various methods and is not particularly limited in the present invention. For example, the method represented by the following formula can be adopted.

これらのうち、、、はSiH4を原料に用いてお
り、特に、はVIII族金属を触媒に用いるヒドロシリ
ル化反応であり、容易に目的とするα‐オレフィンを得
ることができる。蓋し、SiH4は近年、ポリシリコンやア
モルファスシリコン用としての需要が拡大し、安価にか
つ大量に製造されるようになったもので、今後いっそう
のこの傾向が進むと予想される新しいケイ素原料であ
る。従って本発明におけるSiH3基を含有する含ケイ素高
分子化合物は、このSiH4とオレフィンから得られるモノ
マーを重合させることにより容易に、かつ安価に製造す
ることが可能である点に大きな意義があると云える。ま
たこのSiH4を利用した場合の本発明のポリマーは、前述
の背景技術の項で述べたごとく従来のアルキルクロロシ
ランを原料とする例えば下記の繰り返し構造単位を有す
るポリマー、例えば に比較し、その製造は非クロル系で実施することがで
き、腐食の心配もなくプロセスも極めて簡単なものとな
る。以上のことから本発明にかかわるポリマーは、将来
さらに安価に製造することが可能になると思われる。
Among these, SiH 4 is used as a raw material, and particularly, is a hydrosilylation reaction using a Group VIII metal as a catalyst, and the desired α-olefin can be easily obtained. In addition, SiH 4 has become popular in recent years as demand for polysilicon and amorphous silicon has expanded, and it is now manufactured at low cost and in large quantities. Is. Therefore, the silicon-containing polymer compound containing the SiH 3 group in the present invention is of great significance in that it can be easily and inexpensively produced by polymerizing a monomer obtained from this SiH 4 and an olefin. Can be said. Further, the polymer of the present invention when using this SiH 4 is, for example, a polymer having the following repeating structural unit from a conventional alkylchlorosilane as a raw material as described in the section of the background art, for example, In comparison, the production can be carried out in a non-chlorine system, and there is no fear of corrosion, and the process is extremely simple. From the above, it seems that the polymer according to the present invention can be manufactured at a lower cost in the future.

更に本発明における含ケイ素高分子化合物は、重合が容
易であるばかりでなく、その加工性(溶融液の流れ性、
溶媒溶解性)もその分子量、立体規則性をコントロール
することにより容易に変化させることができる。さらに
また本発明の含ケイ素高分子化合物中に存在するSiH3
は極めて安定で、空気中においても室温では酸化される
ことなく、150℃近辺の高温でようやく酸化されるにす
ぎない。
Further, the silicon-containing polymer compound in the present invention is not only easy to polymerize, but also its processability (flowability of the melt,
Solvent solubility) can be easily changed by controlling its molecular weight and stereoregularity. Furthermore, the SiH 3 group present in the silicon-containing polymer of the present invention is extremely stable, does not oxidize at room temperature even in air, and finally oxidizes at a high temperature around 150 ° C.

本発明における含ケイ素高分子化合物の繊維化は従来の
ポリカルボシラン等、例えば を繰り返し構造単位とするプレポリマーを使用する場合
と基本的には同様な方法で行い得る。
The silicon-containing polymer compound in the present invention can be formed into fibers by conventional polycarbosilane, etc., for example, Basically, the same method as in the case of using a prepolymer having a repeating structural unit can be used.

すなわち本発明の含ケイ素高分子化合物か易加工性であ
ることを利用して、不活性ガス中で溶融、湿式若しくは
乾式の何れかの紡糸方法、特に好ましくは溶融若しくは
乾式紡糸方法により紡糸する。
That is, taking advantage of the fact that the silicon-containing polymer compound of the present invention is easily processable, it is spun by a melt, wet or dry spinning method in an inert gas, particularly preferably by a melt or dry spinning method.

つぎに得られた繊維を酸素含有ガス中において、50〜30
0℃程度の範囲で表面酸化すなわち不融化処理をおこな
い、繊維の癒着を防止する。処理時間は温度、酸素濃度
によって変わりうるが、数秒乃至数時間の範囲で適当に
選択する。又、酸素濃度数10ppm乃至100%の範囲であ
る。ただし、繊維の性状によっては、後記実施例に示す
ごとくこの処理は省略することも勿論可能である。
Next, the obtained fiber is placed in an oxygen-containing gas at 50-30
Surface oxidization, that is, infusibilization treatment is performed in the range of about 0 ° C. to prevent fiber adhesion. The treatment time may vary depending on the temperature and the oxygen concentration, but is appropriately selected within the range of several seconds to several hours. The oxygen concentration is in the range of 10 ppm to 100%. However, depending on the properties of the fibers, it is of course possible to omit this treatment as shown in the examples below.

引き続いて、不融化処理した繊維を真空中または窒素、
ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン等の不活性ガ
ス雰囲気中で、800〜2000℃程度において数分乃至数10
時間の範囲で加熱して目的とする炭化ケイ素繊維とする
のである。
Subsequently, the infusibilized fiber was placed under vacuum or nitrogen,
Several minutes to several tens of minutes at 800 to 2000 ° C in an inert gas atmosphere such as helium, neon, argon, and krypton.
The desired silicon carbide fiber is obtained by heating within the range of time.

本発明における炭化ケイ素繊維製造方法の特色として、
後述の実施例において説明する如く、セラミックス(Si
C)収率が極めて高いこと、および焼成後の繊維中に遊
離の炭素がきわめて少ないことがあげられる。
As a feature of the method for producing a silicon carbide fiber in the present invention,
As described in Examples below, ceramics (Si
C) The yield is extremely high, and the amount of free carbon in the fiber after firing is extremely low.

例えば、下記の繰り返し構造単位からなるポリカルボシ
ラン: は、現在SiC繊維用プレポリマーとして使用されている
が、繊維化した場合のセラミックス収率はそこそこに良
いものの、遊離の炭素(10wt%程度)が多く、また繊維
として使用する場合には防止過程で行われる不融化処理
でSiO2(20wt%程度)が混入し、これらが繊維強度に悪
影響を与えるとされている。
For example, polycarbosilane consisting of the following repeating structural units: Is currently used as a prepolymer for SiC fiber, but although the ceramic yield when converted to fiber is reasonably good, it has a large amount of free carbon (about 10 wt%), and when it is used as fiber, it is a preventive process. It is said that SiO 2 (about 20 wt%) is mixed in the infusibilizing treatment performed in the above, and these adversely affect the fiber strength.

本発明における含ケイ素高分子化合物を焼成することに
より、炭化ケイ素繊維を製造する方法は該含ケイ素高分
子化合物が酸素との反応性に富んだシリル基(SiH3基)
を含有するため、不融化処理を行う酸素含有ガス雰囲気
ガス中の酸素量(酸素濃度)不融化処理温度を適当な範
囲に制御することにより、紡糸されたポリマーの表面の
みを好適に酸化し、不融化できる。すなわち、本発明の
方法においては、表面シリル基(SiH3基)の一部SiH結
合が酸化され、シロキサン結合により架橋されるため、
従来のりポリカルボシランを使用する場合に比較して、
酸素の取込みが少なく、繊維中に含有されるシリカ量も
少ない高物性の繊維を得ることが出来るのである。
The method for producing a silicon carbide fiber by firing the silicon-containing polymer compound in the present invention is a silyl group (SiH 3 group) in which the silicon-containing polymer compound is highly reactive with oxygen.
Therefore, by controlling the amount of oxygen (oxygen concentration) infusibilizing temperature in the oxygen-containing gas atmosphere gas to be infusibilized in an appropriate range, only the surface of the spun polymer is suitably oxidized, Can be infusibilized. That is, in the method of the present invention, a part of the surface silyl group (SiH 3 group) SiH bond is oxidized and crosslinked by the siloxane bond.
Compared with the case of using conventional polycarbosilane,
It is possible to obtain a fiber having high physical properties, which has a low oxygen uptake and a small amount of silica contained in the fiber.

本発明による炭化ケイ素繊維は、炭素およびシリカの含
量が少ないことを反映して、以下の実施例に示すごと
く、従来の方法による繊維に比較して、遥かに高温強度
に優れている。
The silicon carbide fiber according to the present invention is far superior in high temperature strength to the fiber obtained by the conventional method, as shown in the following examples, reflecting the low carbon and silica contents.

なお、本発明の方法において、セラミックス収率が高
く、繊維中に遊離の炭素が少ない理由は明らかではない
が、熱分解過程で、最初にSiH3基のSi-H結合が切断され
て架橋し、オリゴマーとして系外に飛散しにくくなるこ
と、また、この分解水素がポリマーの炭化を防いでいる
ためと推定される。
In the method of the present invention, the reason why the ceramic yield is high and the amount of free carbon in the fiber is small is not clear, but in the thermal decomposition process, the Si--H bond of the SiH 3 group is first broken and crosslinked. It is presumed that it is difficult for the oligomer to scatter out of the system, and that the decomposed hydrogen prevents carbonization of the polymer.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明に実施例によって説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.

実施例1 SiH4とアセチレンを、ジャーナル オブ アメリカン
ケミカル ソサイアテイ(Journal of American Chemic
al Society),76,3897(1954))に準じて反応させ、ビ
ニルシラン(CH2=CHSiH3)を製造した。次に窒素雰囲気下
にてこのビニルシラン36.7g、オレフィン重合用三塩化
チタン型触媒(東邦チタン社製)1g、Al(i-C4H9)33.3m
l、n−ヘプタン150mlを容量200mlのオートクレーブに
仕込み、70℃にて4時間反応させた。反応終了後、反応
後をメタノール中に装入し、ポリマー中の触媒残渣を除
去すると同時に生成したポリマーを析出させた。得られ
たポリマーは19gでIR、元素分析等の結果から の繰り返し構造単位を有するポリマーであることを確認
した。このポリマーは空気中室温では安定で、約150℃
で急激にSiH3基が消失しシロキサン結合が生成した。ま
た結晶化度は約60%、融点は170乃至180℃であった。ま
たこの平均分子量は約100000であった(粘度法による。
以下同じ)。
Example 1 SiH 4 and acetylene were added to the Journal of American
Chemical Society (Journal of American Chemic
al Society), 76, 3897 (1954)) to produce vinylsilane (CH 2 = CHSiH 3 ). Next, under nitrogen atmosphere, 36.7 g of this vinylsilane, 1 g of titanium trichloride type catalyst for olefin polymerization (manufactured by Toho Titanium Co., Ltd.), Al (iC 4 H 9 ) 3 3.3 m
150 ml of l, n-heptane was charged into an autoclave having a volume of 200 ml and reacted at 70 ° C. for 4 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was charged into methanol to remove the catalyst residue in the polymer and at the same time to precipitate the produced polymer. The obtained polymer weighs 19 g, and the results of IR, elemental analysis, etc. It was confirmed that the polymer had a repeating structural unit of This polymer is stable in air at room temperature, around 150 ° C.
At this point, the SiH 3 group disappeared rapidly and a siloxane bond was formed. The crystallinity was about 60% and the melting point was 170 to 180 ° C. The average molecular weight was about 100,000 (according to the viscosity method.
same as below).

このポリマーを溶融紡糸法にて紡糸し、直径10μmの有
機ケイ素高分子化合物の繊維を得た。この繊維を真空中
(1×103mmHg)、1000℃まで10時間かけて昇温予備加
熱し、さらにアルゴンガス雰囲気中で、1200℃まで昇温
し、該温度で2時間高温焼成しSiC繊維を得た。この繊
維製造におけるセラミックス収率は48%、繊維引張強さ
は750Kg/mm2、また焼成物を更に2000℃にて焼成しX線
回析で調べたが、遊離の炭素による回析ピークは認めら
れなかった。
This polymer was spun by a melt spinning method to obtain an organosilicon polymer compound fiber having a diameter of 10 μm. This fiber is heated in vacuum (1 × 10 3 mmHg) to 1000 ° C. for 10 hours, preheated, further heated to 1200 ° C. in an argon gas atmosphere, and baked at that temperature for 2 hours to obtain SiC fiber. Got The ceramic yield in this fiber production was 48%, the fiber tensile strength was 750 kg / mm 2 , and the calcined material was further calcined at 2000 ° C. and examined by X-ray diffraction, but a diffraction peak due to free carbon was observed. I couldn't do it.

実施例2 実施例1において、三塩化チタン型触媒、Al(i-C
4H9)3、n−ヘプタンのかわりにそれぞれCp2Zr(CH3)20.
5g、メチルアルモキサン(〔Al(CH3)O〕16-20)9g、ト
ルエン150mlを用い、反応温度20℃にて10時間反応を行
った以外は実施例1と同様に実験を行い、 なる繰り返し構造単位のポリマーを得た。
Example 2 In Example 1, titanium trichloride type catalyst, Al (iC
4 H 9) 3, respectively in place of n- heptane Cp 2 Zr (CH 3) 2 0.
An experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that 5 g, methylalumoxane ([Al (CH 3 ) O] 16-20 ) 9 g, and toluene 150 ml were used, and the reaction was performed at a reaction temperature of 20 ° C. for 10 hours. A polymer having the following repeating structural unit was obtained.

このポリマーをトルエンに溶解し、乾式紡糸方法により
紡糸し、直径10μmの有機ケイ素高分子化合物の繊維を
得た。この繊維を実施例1と同様に処理し、炭化ケイ素
繊維を得た。
This polymer was dissolved in toluene and spun by a dry spinning method to obtain an organosilicon polymer compound fiber having a diameter of 10 μm. This fiber was treated in the same manner as in Example 1 to obtain a silicon carbide fiber.

評価結果を第1表に示す。The evaluation results are shown in Table 1.

実施例3、4 実施例1において、重合用モノマーとしてビニルシラン
のかわりにプロピルシラン、ブテニルシランを用いた以
外は実施例1と同様に実験を行い、それぞれ の繰り返し構造単位のポリマーを得た。
Examples 3 and 4 Experiments were carried out in the same manner as in Example 1 except that propylsilane and butenylsilane were used in place of vinylsilane as the polymerization monomer, and the experiments were carried out respectively. A polymer having a repeating structural unit of was obtained.

このポリマーを用い、実施例2と同様にして、炭化ケイ
素繊維を得た。
Using this polymer, a silicon carbide fiber was obtained in the same manner as in Example 2.

評価結果を第1表に示す。The evaluation results are shown in Table 1.

比較例1 なる繰り返し構造単位のパーメチルポリシラン(新日曹
化工社製、平均分子量約2000)をオートクレーブ中400
℃、100気圧にて時間加熱焼成して得られた、 なる繰り返し構造単位のポリカルボシランをそれぞれ用
いた以外は、実施例1と同様にしてポリマー評価を行っ
た。
Comparative Example 1 400 in an autoclave of permethylpolysilane with a repeating structural unit
℃, obtained by heating at 100 atm for time Polymer evaluation was carried out in the same manner as in Example 1 except that polycarbosilane having the following repeating structural unit was used.

評価結果を第1表に示す。The evaluation results are shown in Table 1.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は、新規な含ケイ素高分子化合物を炭化ケイ素繊
維用プレポリマーとして使用する炭化ケイ素セラミック
スの製造方法を提供するものである。本発明において使
用する含ケイ素高分子化合物は、可塑性、溶媒溶解性等
にすぐれ、紡糸が容易であるばかりでなく、これから繊
維を得る方法は、従来のポリカルボシランを原料とする
炭化ケイ素繊維に比較して、セラミックス収率が高いこ
とと、および紡糸後の不融化処理工程において酸素の取
込み雅少ないこと、繊維中に含まれる遊離の炭素やシリ
カが少ない等のすぐれた特色を有している。このため、
従来の繊維に比較して、引張強度が格段に向上した繊維
が得られるのである。
The present invention provides a method for producing silicon carbide ceramics using a novel silicon-containing polymer compound as a prepolymer for silicon carbide fibers. The silicon-containing polymer compound used in the present invention has excellent plasticity, solvent solubility, etc., and is not only easy to spin, but a method for obtaining a fiber from this is to use a conventional silicon carbide fiber made of polycarbosilane as a raw material. In comparison, it has excellent characteristics such as high ceramic yield, low oxygen uptake in the infusibilization process after spinning, and low free carbon and silica contained in the fiber. . For this reason,
A fiber having a significantly improved tensile strength as compared with the conventional fiber can be obtained.

なお、この本発明で使用する繊維用プレポリマーは、例
えば、工業的に入取容易なモノシランからシリル基を含
有するα‐オレフィンを製造し、該α‐オレフィンを重
合すること等により容易に製造することが可能である。
The fiber prepolymer used in the present invention can be easily produced, for example, by producing an α-olefin containing a silyl group from industrially easily obtainable monosilane, and polymerizing the α-olefin. It is possible to

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (但し、nは0または1乃至10の正の整数、R1は水素、
アルキル基またはアリール基、R2はアルキレン基または
フェニレン基を示す) で表される繰り返し構造単位を含有する含ケイ素高分子
化合物を紡糸して繊維となし、 b.該繊維を酸素含有ガス中にて50〜300℃で加熱不融化
処理し、 c.さらに、該不融化処理した繊維を真空中または不活性
ガス中で800〜2000℃で加熱することを特徴とする炭化
ケイ素繊維の製造方法。
1. (However, n is 0 or a positive integer of 1 to 10, R 1 is hydrogen,
An alkyl group or an aryl group, and R 2 represents an alkylene group or a phenylene group) is formed into a fiber by spinning a silicon-containing polymer compound containing a repeating structural unit represented by: b. And 50.degree.-300.degree. C. for infusibilizing treatment, and c. The infusibilized fiber for heating at 800-2000.degree. C. in vacuum or in an inert gas.
【請求項2】含ケイ素高分子化合物がビニルシランの重
合体である特許請求の範囲第1項記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the silicon-containing polymer compound is a vinylsilane polymer.
【請求項3】含ケイ素高分子化合物がブテニルシランの
重合体である特許請求の範囲第1項記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the silicon-containing polymer compound is a polymer of butenylsilane.
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