JPH07121801B2 - Method for producing silicon carbide - Google Patents

Method for producing silicon carbide

Info

Publication number
JPH07121801B2
JPH07121801B2 JP62015929A JP1592987A JPH07121801B2 JP H07121801 B2 JPH07121801 B2 JP H07121801B2 JP 62015929 A JP62015929 A JP 62015929A JP 1592987 A JP1592987 A JP 1592987A JP H07121801 B2 JPH07121801 B2 JP H07121801B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
polymer compound
containing polymer
group
ceramics
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62015929A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH01239010A (en
Inventor
正義 伊藤
亮 武内
Original Assignee
三井東圧化学株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三井東圧化学株式会社 filed Critical 三井東圧化学株式会社
Priority to JP62015929A priority Critical patent/JPH07121801B2/en
Priority to KR1019880701187A priority patent/KR910001078B1/en
Priority to PCT/JP1988/000065 priority patent/WO1988005779A1/en
Priority to EP88901299A priority patent/EP0301099B1/en
Priority to DE3855646T priority patent/DE3855646T2/en
Priority to KR1019900702572A priority patent/KR920001354B1/en
Priority to KR1019900702573A priority patent/KR910008295B1/en
Publication of JPH01239010A publication Critical patent/JPH01239010A/en
Priority to US08/383,712 priority patent/US5596117A/en
Priority to US08/413,169 priority patent/US5620934A/en
Priority to US08/413,115 priority patent/US5508363A/en
Publication of JPH07121801B2 publication Critical patent/JPH07121801B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

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)を高温下で焼成して、炭化
ケイ素を製造する方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing silicon carbide by firing a specific polyolefin (silicon-containing polymer compound) having a SiH 3 group in a side chain at high temperature.

〔背景技術〕[Background technology]

近年、含ケイ素セラミックスの技術開発状況は著しいも
のがあり、例えば炭化ケイ素(SiC)、窒化ケイ素(Si3
N4)、サイアロン、Si−Ti−C−O系セラミックス(チ
ラノ繊維、宇部興産)、SiC−B4C系セラミックス、Si3N
4−SiC複合系セラミックスなどが所謂ファインセラミッ
クとして注目されている。
In recent years, the technological development of silicon-containing ceramics has been remarkable, and for example, silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3
N 4 ), sialon, Si-Ti-C-O ceramics (Tyranno fiber, Ube Industries), SiC-B 4 C ceramics, Si 3 N
4- SiC composite ceramics are drawing attention as so-called fine ceramics.

これらのうち本発明にかかわる炭化ケイ素は粉末、ウィ
スカー、繊維などの形状のものが得られ、従来、種々の
方法により製造されている。例えば直接炭化法、還
元炭化法、気相合成法、ケイ素化合物の熱分解法な
どである。直接炭化法は金属ケイ素を高温下(1400〜
2600℃)、コークスで還元するもので安価ではあるが、
焼結性のすぐれた微細結晶のSiCを得るには微細なシリ
カSiO2が必要であり、かつ発熱反応であるため反応のコ
ントロールが難しい。還元炭化法はSiO2をコークスで
還元するもので、アルゴン中1500〜2000℃で反応させる
ことによりβ−SiCが得られまた同様な方法であるアチ
ソン法ではα−SiCが得られている。この方法は現在の
工業的方法の主流をなすものである。気相合成法はSi
Cl4、SiH4等と炭化水素とを1200℃以上で反応させるも
ので、高純度で超微粉のものが得られるが、原料は高価
であり、また生産性も低い。以上の方法で得られたセラ
ミックスは、いずれも粉末状のものであり、これから成
型品を得る為には焼結剤の存在下、高温高圧下で圧縮、
加工する必要がある。そのため加工には超大型のプレス
機械が必要であるばかりでなく、成型加工には制限があ
り複雑な形状のものを製作することが困難である。
Among these, the silicon carbide according to the present invention is obtained in the form of powder, whiskers, fibers, etc., and has been conventionally produced by various methods. For example, a direct carbonization method, a reduction carbonization method, a vapor phase synthesis method, a thermal decomposition method of a silicon compound, and the like. The direct carbonization method uses metallic silicon at high temperature (1400 ~
2600 ℃), which is reduced by coke, but is cheap,
It is difficult to control the reaction because fine silica SiO 2 is necessary to obtain fine crystal SiC with excellent sinterability and the reaction is exothermic. The reducing carbonization method is a method of reducing SiO 2 with coke, and β-SiC is obtained by reacting in argon at 1500 to 2000 ° C., and α-SiC is obtained by a similar method, the Acheson method. This method is the mainstream of current industrial methods. The gas phase synthesis method is Si
It is a reaction of Cl 4 , SiH 4, etc. with hydrocarbons at 1200 ° C. or higher. Although high purity and ultra fine powder can be obtained, the raw material is expensive and the productivity is low. The ceramics obtained by the above method are all in powder form, and in order to obtain a molded product from them, compression is performed under high temperature and high pressure in the presence of a sintering agent,
It needs to be processed. Therefore, not only a very large press machine is required for processing, but also molding processing is limited and it is difficult to manufacture a complicated shape.

一方、ケイ素化合物の熱分解法は、易加工性のもので
下記に代表されるような、繰り返し構造単位を有する鎖
状または環状の含ケイ素高分子化合物をセラミックス用
プレポリマーとして熱分解させることにより得られる。
On the other hand, the thermal decomposition method of a silicon compound is such that a chain-like or cyclic silicon-containing polymer compound having a repeating structural unit is thermally decomposed as a prepolymer for ceramics, as represented by the easily processable one described below. can get.

(a)パーメチルポリシラン (b)ポリシラスチレン(ただしXは0.8〜1.3であり、
Φはフェニル基を示す。以下、同じ。) (c)ポリカルボシラン (c)のポリカルボシランは、(a)のパーメチルポリ
シランや種々の有機ケイ素化合物、例えばテトラメチル
シラン、ジメチルジクロロシラン、ドデカメチルシクロ
ヘキサシランなどの熱分解により得られるもので溶融性
をもち、かつベンゼン等の有機溶媒に可溶である。現在
この熱分解法で工業的に製造されているものとして、Si
C繊維(日本カーボン社、商標“ニカロン”)がある。
この繊維は、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もので、耐熱性にすぐれた高強度
繊維として樹脂、金属、セラミックスの補強材料として
の今後の需要の伸びが期待されている(特公昭57−2652
7、特公昭57−53892、特公昭57−38548)。
(A) Permethyl polysilane (B) Polysilastyrene (where X is 0.8 to 1.3,
Φ represents a phenyl group. same as below. ) (C) Polycarbosilane The polycarbosilane of (c) is obtained by thermal decomposition of permethylpolysilane of (a) and various organic silicon compounds such as tetramethylsilane, dimethyldichlorosilane, dodecamethylcyclohexasilane. It is meltable and soluble in organic solvents such as benzene. As currently industrially manufactured by this thermal decomposition method, Si
There is C fiber (Nippon Carbon Co., Ltd., trademark "Nicalon").
This fiber is produced according to the following formulas (I), (II) and (III) using dimethyldichlorosilane obtained by the direct method as a starting material, and is a resin as a high strength fiber excellent in heat resistance, It is expected that demand for metal and ceramics as a reinforcing material will grow in the future (Japanese Patent Publication No. 57-2652).
7, JP-B-57-53892, JP-B-57-38548).

この方法における問題点は、製造工程が複雑であるこ
と、特に(I)においては溶媒中で金属ナトリウムを使
用するため未反応ナトリウムの除去が繁雑となること、
またポリマーの分別(低分子量ポリカルボシランの分離
除去)が必要であること、(II)の反応においては高温
高圧下(400℃、100気圧)で行う必要があること、加え
て総収率が低く(特に(II)、(III)の工程)、また
最終製品中に相当量含まれてくる遊離の炭素やシリカ
が、製品物性に悪影響を与えることである。
The problem with this method is that the manufacturing process is complicated, and in particular in (I), the removal of unreacted sodium is complicated because metallic sodium is used in the solvent.
In addition, it is necessary to separate the polymer (separation and removal of low molecular weight polycarbosilane), and to perform the reaction of (II) under high temperature and high pressure (400 ° C, 100 atm). Free carbon and silica, which are low (particularly the steps (II) and (III)) and are contained in a large amount in the final product, adversely affect the physical properties of the product.

本発明者らは、以上述べた如き、従来のセラミックス用
プレポリマーに比較し、製造法が簡便で経済的、かつセ
ラミックス収率が高いなどの高性能な新規のセラミック
ス用プレポリマーの開発に鋭意努力し、本発明における
特定の含ケイ素高分子化合物を見出し本発明に至った。
As described above, the inventors of the present invention are keen to develop a new high performance prepolymer for ceramics, which has a simple manufacturing method, is economical, and has a high ceramic yield as compared with the conventional prepolymers for ceramics. Through efforts, the inventors have found a specific silicon-containing polymer compound in the present invention and have reached the present invention.

〔発明の要旨〕[Summary of Invention]

すなわち本発明は、一般式(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、500乃至2500℃の温度範囲で焼成することを
特徴とする炭化ケイ素の製造方法、である。
That is, the present invention has the general formula (1) (However, n is 0 or a positive integer of 1 to 10, R 1 is hydrogen,
A silicon-containing polymer compound containing a repeating structural unit represented by an alkyl group or an aryl group, and R 2 represents an arylene group or a phenylene group) is fired in a temperature range of 500 to 2500 ° C. A method for producing silicon.

〔発明の詳細な開示〕 以下、本発明を詳細に説明する。DETAILED DISCLOSURE OF THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明において使用するセラミックス用プレポリマーと
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
化合物である。
The prepolymer for ceramics used 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) Is a silicon-containing polymer compound containing a repeating structural unit represented by:

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、更には好ましくは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はすでに述べた如くフェニル基を示す。以下
同じ。)、−Φ−CH3、−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
アルキレン基またはフェニレン基であって、例えば−CH
2−、CH2 、CH2 、−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、−COOH、−NH2、−OHなどの官能基を含ん
でいても良い。
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. In addition, n is 0 or a positive integer of 1 to 10, and the smaller the ceramics yield (Si weight in the fired body / Si weight (%) in the silicon-containing polymer compound), the more preferable, and the most preferable. Is 0. R 1 is hydrogen, an alkyl group or an aryl group, for example, —H, —CH 3 , —C 2 H 5 , i-C 3 H 7 ,
Examples include -Φ (-Φ represents a phenyl group as described above. The same applies hereinafter), -Φ-CH 3 , -CH 2 -Φ, etc., and those having a smaller number of carbons are preferred, and hydrogen is most preferred. 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 . The R 1 and R 2 may contain a functional group such as —COOH, —NH 2 , —OH.

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程度のものが成
形性および溶剤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 terms of moldability 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、イソブテン、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物であ
っても良い。かかる共重合は、ランダム、交互、ブロッ
ク若しくはグ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程度のものが成形性および溶剤への
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 such as ethylene, propylene, styrene, vinyl chloride, butene, isobutene, and a repeating structural unit derived from vinyl such as MMA. Is also good. Such copolymerization may be random, alternating, block or graft. 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 generally 100 to 10,000,000, preferably about 200 to 1,000,000 is desirable in terms of moldability 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、 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: 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−N
atta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
アルミニウム)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、
(C2H53Al、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-N
Coordination anion polymerization with atta-type catalysts (transition metal salts such as titanium halide, vanadium halide, zirconium halide and alkylaluminum); 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.), hydroxide (NaOH, KOH, etc.) catalyst for anionic polymerization; various methods such as 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 α-olefin containing a SiH 3 group, which serves 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
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ものと思われ
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 recent years, SiH 4 has become available at low cost and in large quantities due to the growing demand for polysilicon and amorphous silicon, and it is a new silicon raw material that is expected to continue this trend in the future. is there.
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基は
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,
The 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セラミックス化
は従来のシリコン系プレポリマー、例えば を繰り返し構想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。
In the present invention, the silicon-containing polymer compound is made into ceramics by using a conventional silicon-based prepolymer, for example, Basically, it can be carried out by the same method as in the case of using a prepolymer having a repeating unit as a conceptual unit.

すなわち本発明の含ケイ素高分子化合物が易加工性であ
ることを利用して、例えば通常の熱可塑性ポリマーのご
とく不活性ガス中にて射出成形、あるいは押出し成型等
の通常の樹脂加工技術を適用して所望の形態に成形加工
後、高温下(500乃至2500℃)で焼成する方法;加工性
を失わない程度にSiC粉或いはSi3N4粉等のセラミックス
粉末を混合後、同様に射出あるいは押出し成形し高温下
で焼成する方法(この場合には、混合させたSiC粉のバ
インダーのごとき働きが期待できるとともに、かかる働
きはごく少量のSiを含む含ケイ素高分子化合物により奏
されることが期待されるのである);あるいはSiC繊維
のごとく繊維状に紡糸加工後、高温下で焼成し、繊維状
セラミックスを製造するなどの任意の方法を採用でき
る、なお、プレポリマーを高温下で焼成しSiC粉とした
後、既存の方法のごとく圧縮成型することも勿論可能で
ある。
That is, by utilizing the fact that the silicon-containing polymer compound of the present invention is easily processable, a usual resin processing technique such as injection molding or extrusion molding in an inert gas like a normal thermoplastic polymer is applied. Then, after forming into the desired shape, firing at high temperature (500 to 2500 ° C); after mixing ceramic powder such as SiC powder or Si 3 N 4 powder to the extent that processability is not lost, injection or Method of extrusion molding and firing at high temperature (In this case, a function such as a binder of mixed SiC powder can be expected, and such a function can be achieved by a silicon-containing polymer compound containing a very small amount of Si. Expected); or after spinning into a fiber like SiC fiber and firing at high temperature to produce fibrous ceramics, any method can be adopted. After the SiC powder was fired under, it is of course possible to compression molding as in the existing method.

本発明におけるプレポリマーの特色として、後述の実施
例において説明する如く、セラミックス(SiC)収率が
極めて高いこと、および焼成後のセラミックス中に遊離
の炭素がきわめて少ないことがあげられる。
The features of the prepolymer in the present invention are that the yield of ceramics (SiC) is extremely high and the amount of free carbon in the ceramics after firing is extremely small, as described in the examples below.

すなわち、例えば従来プレポリマーとして使用されてい
る不融不溶性ポリマーである下記の繰り返し構造単位か
らなるパーメチルポリシラン: は、不活性ガス下、常圧で高温焼成した場合には熱分解
によりオリゴマー化し、これが系外に飛散するためセラ
ミックス収率が極めて低く、オートクレーブ中高温高圧
下(100Kg/cm2程度)で反応させたり、あるいはポリボ
ロシロキサンなどの反応促進剤を添加するなどの方法が
行われている。また、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、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
当には紡糸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。
That is, for example, a permethylpolysilane composed of the following repeating structural units, which is an infusible insoluble polymer conventionally used as a prepolymer: It is an inert gas, oligomerized by thermal decomposition when high temperature firing under normal pressure, which is very low ceramic yields to scatter out of the system, the reaction in an autoclave under high pressure and temperature (100 Kg / cm 2 or so) A method such as adding a reaction accelerator such as polyborosiloxane or the like is used. Further, polycarbosilane composed of the following repeating structural units: Is currently used as a prepolymer for SiC fiber, but although the ceramic yield is reasonably good, it has a large amount of free carbon (about 10 wt%), and when it is used as a fiber, it is not used in the spinning process. It is said that SiO 2 (about 20 wt%) is mixed in by the fusion treatment, 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、炭化ケイ素を製造する方法は、セラミックス収率
が高く、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、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。
The method for producing silicon carbide by firing the silicon-containing polymer compound in the present invention has a high ceramic yield and a small amount of free carbon is not clear,
It is presumed that the Si—H bond of the SiH 3 group is first broken during the thermal decomposition process, crosslinks and becomes less likely to fly out of the system as an oligomer, and this decomposed hydrogen prevents carbonization of the polymer.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を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450℃にて反応させ、ビニルシラン
(CH2=CHSiH3)を製造した(ジャーナル オブ アメ
リカン ケミカル ソサイアテイ(Journal of America
n Chemical Society),76,3897(1954))。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−C4
H933.3ml、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、反応液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
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 reacted at 450 ° C. to produce vinylsilane (CH 2 ═CHSiH 3 ) (Journal of America Chemical Society).
Chemical Society), 76, 3897 (1954)). Next, in a nitrogen atmosphere, 36.7 g of this vinylsilane, 1 g of a titanium trichloride type catalyst for olefin polymerization (manufactured by Toho Titanium Co., Ltd.), Al (i-C 4
H 9 ) 3 3.3 ml and n-heptane 150 ml were charged into an autoclave having a volume of 200 ml and reacted at 70 ° C. for 4 hours. After the completion of the reaction, the reaction solution 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).

次に上記ポリマー0.5gを内径15mmの石英製焼成管に入
れ、アルゴン気流中(流速50ml/min)昇温速度5℃/min
で1400℃にまで昇温加熱した。セラミックス収率は55wt
%(Siベースで79%)で、焼成物を更に2000℃まで焼成
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。
Next, 0.5 g of the above polymer was put into a quartz baking tube having an inner diameter of 15 mm, and the temperature was raised in an argon stream (flow rate 50 ml / min) at a rate of 5 ° C./min.
The temperature was raised to 1400 ° C. Ceramics yield is 55wt
% (79% on Si basis), the calcined product was further calcined to 2000 ° C. and examined by X-ray diffraction, but no diffraction peak due to free carbon was observed.

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、n−ヘプタンのかわりにそれぞれCp2Zr(C
H320.5g、メチルアルモキサン(〔Al(CH3)0〕
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、 の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 , n-heptane instead of Cp 2 Zr (C
H 3 ) 2 0.5 g, methylalumoxane ([Al (CH 3 ) 0]
16-20 ) 9g, toluene 150ml, reaction temperature 20 ℃ 10
An experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that the reaction was carried out for a time. A polymer having a repeating structural unit of was obtained.

ポリマーの評価結果を第1表に示す。The results of polymer evaluation 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.

ポリマーの評価結果を第1表に示す。The results of polymer evaluation are shown in Table 1.

比較例1、2 ポリマーとして、 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)および、 なる繰り返し構造単位のポリカルボキシシラン(パーメ
チルポリシラン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もの)をそれぞれ用いた以外
は、実施例1と同様にポリマー評価を行った。
Comparative Examples 1 and 2 As the polymer, And a repeating structural unit of permethylpolysilane (produced by Shin Nisso Kako Co., Ltd., average molecular weight about 2000), and Polymer evaluation was carried out in the same manner as in Example 1 except that polycarboxysilane having the following repeating structural unit was used (obtained by heating and calcining permethylpolysilane in an autoclave at 400 ° C. and 100 atm for an hour). .

結果を第1表に示す。The 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セラミックス
(炭化ケイ素)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プレポリマーは、可塑性、溶媒溶解
性等にすぐれ、易加工性のものであるばかりでなく、従
来のプレポリマー(ポリシラン、ポリカルボシラン等)
に比較 しセラミックス収率が高い。その上焼成して得られるセ
ラミックス中に遊離の炭素が少ないなどのすぐれた特色
を有している。なお、このプレポリマーは例えば、工業
的に入手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 present invention provides a method for producing silicon carbide ceramics using a novel silicon-containing polymer compound as a prepolymer for ceramics (silicon carbide). The prepolymer used in the present invention is not only excellent in plasticity and solvent solubility and easy to process, but also conventional prepolymers (polysilane, polycarbosilane, etc.).
Compare to The ceramic yield is high. Moreover, it has excellent characteristics such as low free carbon in the ceramics obtained by firing. The prepolymer is, for example, α-containing a silyl group from industrially easily available monosilane.
It can be easily produced by producing an olefin and polymerizing the α-olefin.

また、本発明においては、大型の設備を必要とする従来
のセラミックス粉末の加圧成型法とは異なり、本発明で
規定する特定の易加工性の含ケイ素高分子化合物をプレ
ポリマーとするため、これを成型加工後、焼成すること
で任意の形状の炭化ケイ素セラミックス成型体を得るこ
とができることはいうまでもない。
Further, in the present invention, unlike the conventional pressure molding method of ceramic powder that requires a large-scale facility, the specific easily processable silicon-containing polymer compound defined in the present invention is used as a prepolymer, Needless to say, a silicon carbide ceramic molded body having an arbitrary shape can be obtained by molding and firing this.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一般式 (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500乃至2500℃の温度範囲で焼成することを特
徴とする炭化ケイ素の製造方法。
1. A general formula (However, n is 0 or a positive integer of 1 to 10, R 1 is hydrogen,
An alkyl group or an aryl group, R 2 represents an alkylene group or a phenylene group), and a silicon-containing polymer compound containing a repeating structural unit represented by the formula (1) is fired in a temperature range of 500 to 2500 ° C. Manufacturing method.
【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アリルシランの重
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 allylsilane.
【請求項4】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。
4. The method according to claim 1, wherein the silicon-containing polymer compound is a polymer of butenylsilane.
【請求項5】含ケイ素高分子化合物を成型加工後、焼成
する特許請求の範囲第1項記載の方法。
5. The method according to claim 1, wherein the silicon-containing polymer compound is molded and then fired.
【請求項6】含ケイ素高分子化合物にあらかじめ製造さ
れたセラミックス粉末を添加・混合した後成型加工を行
い、しかる後焼成する特許請求の範囲第1項記載の方
法。
6. The method according to claim 1, wherein the ceramic powder prepared in advance is added to and mixed with the silicon-containing polymer compound, followed by molding and then firing.
【請求項7】含ケイ素高分子化合物を繊維状に紡糸加工
した後、焼成する特許請求の範囲第4項記載の方法。
7. The method according to claim 4, wherein the silicon-containing polymer compound is spun into a fibrous state and then fired.
【請求項8】セラミックス粉末が、炭化ケイ素または窒
化ケイ素である特許請求の範囲第6項に記載の方法。
8. The method according to claim 6, wherein the ceramic powder is silicon carbide or silicon nitride.
JP62015929A 1987-01-28 1987-01-28 Method for producing silicon carbide Expired - Lifetime JPH07121801B2 (en)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62015929A JPH07121801B2 (en) 1987-01-28 1987-01-28 Method for producing silicon carbide
KR1019900702572A KR920001354B1 (en) 1987-01-28 1988-01-28 Process for preparing organosilicon compounds and silicon carbide
PCT/JP1988/000065 WO1988005779A1 (en) 1987-01-28 1988-01-28 Processes for preparing organosilicon compounds and silicon carbide
EP88901299A EP0301099B1 (en) 1987-01-28 1988-01-28 Processes for preparing organosilicon compounds and silicon carbide
DE3855646T DE3855646T2 (en) 1987-01-28 1988-01-28 METHOD FOR PRODUCING ORGANIC SILICON COMPOUNDS AND SILICON CARBIDE
KR1019880701187A KR910001078B1 (en) 1987-01-28 1988-01-28 Process for preparing organosilicon compounds and silicon carbide
KR1019900702573A KR910008295B1 (en) 1987-01-28 1988-01-28 Production of silicon carbide
US08/383,712 US5596117A (en) 1987-01-28 1995-02-03 Preparation process of organo silicon compounds and production process of silicon
US08/413,169 US5620934A (en) 1987-01-28 1995-03-29 Production process of silicon carbide from organosilicon compounds
US08/413,115 US5508363A (en) 1987-01-28 1995-03-29 Preparation process of organosilicon compounds and production of silicon carbide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62015929A JPH07121801B2 (en) 1987-01-28 1987-01-28 Method for producing silicon carbide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01239010A JPH01239010A (en) 1989-09-25
JPH07121801B2 true JPH07121801B2 (en) 1995-12-25

Family

ID=11902461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62015929A Expired - Lifetime JPH07121801B2 (en) 1987-01-28 1987-01-28 Method for producing silicon carbide

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07121801B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5775366B2 (en) * 2011-06-06 2015-09-09 積水化学工業株式会社 Method for producing carbonaceous material-polymer composite material

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01239010A (en) 1989-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3566949B2 (en) Catalyst for ethylene polymerization and copolymerization
KR100291249B1 (en) The use of this catalyst system for catalyst systems, olefin (co) polymerization, the production of catalyst systems and olefin (co) polymerization
JP4434485B2 (en) Donor-modified olefin polymerization catalyst
JPS62290730A (en) Production of organosilazane polymer and production of ceramics using said polymer
KR20080092340A (en) Method for producing ultra-high molecular weight polymers by means of special bridged metallocene catalysts
EP0139257B1 (en) Process for the manufacture of silicon carbide
EP0323062B1 (en) Process for manufacturing organic silazane polymers
JPS6219596A (en) Intermetallic compound
JPH07121801B2 (en) Method for producing silicon carbide
KR100216665B1 (en) Solid catalyst for use in stereospecific alpha-olefin polymerization, process of preparation and polymerization process using the same
JPH07121802B2 (en) Method for producing silicon carbide
KR100476881B1 (en) A method for producing ethylene homo- and c0-polymer
JPH10212315A (en) Olefin polymerization and copolymerization method
JPH07116642B2 (en) Method for producing silicon carbide fiber
JP2004503618A (en) Catalyst for ethylene polymerization and copolymerization
KR910008295B1 (en) Production of silicon carbide
US5620934A (en) Production process of silicon carbide from organosilicon compounds
US5508363A (en) Preparation process of organosilicon compounds and production of silicon carbide
JPH0832604B2 (en) Method for manufacturing ceramic molded body
JPH026614A (en) Production of silicon carbide fiber
JPS63182348A (en) Organometallic polymer
CA1340699C (en) Preparation process of organosilicon compounds and production process of silicon carbide
JPH01294575A (en) Production of ceramic molded article
JPH05310945A (en) Catalyst for dehydrogenative condensation of organic silicon monomer
JPH0788407B2 (en) Method for producing propylene polymer

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term