JPH07165927A - 炭素―炭素複合体の内部酸化抑制のための無機酸化物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 含浸、橋かけ結合及び熱分解によって、炭素
−炭素複合体の酸化を抑制するために使用できるホウ素
含有無機酸化物樹脂を提供する。 【構成】 本発明は液体で、ホウ素を含有する、無機酸
化物樹脂であって、不飽和有機質基を含んでなる樹脂に
関する。前記の樹脂は更に結合単位 を含んで構成され、前記Ｍは結合単位毎に変えることが
でき、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａ１、Ｂａ、Ｚｒ、Ｌｉ及びＨｆの
グループから選ばれる。炭素−炭素複合体の酸化を抑制
するために、前記樹脂を複合体に含浸させ、前記樹脂を
橋かけ結合させ、更に熱分解によって前記樹脂をセラミ
ック材に転化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はホウ素含有樹脂に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】航空機及び高級タービン機関に適用され
る炭素−炭素（Ｃ／Ｃ）複合体の用途は、該複合体固有
の酸素に対する反応性によって限定される。過去におい
ては、セラミック及びガラス被膜組織が酸素障壁として
研究されてきたが、極限状態における酸素からのＣ／Ｃ
構造の保護に関して十分に満足できることが立証された
組織はなかった。

【０００３】Ｃ／Ｃ複合体の保護において生ずる主要な
問題は、基板と保護膜との間の熱膨張の相違、被膜の不
完全な付着性、及び被膜と基板の間の化学的な非相容性
である。２００℃までの保護として普遍的に容認されて
いる方法は、最表面被膜の耐熱セラミックと下塗り層の
ガラス構造質、及び内部抑制の炭素マトリックスを組み
合わせる多層組織で構成される。複合体が熱応力を受け
ると、セラミック表面層にクラックを生じ、下塗り層が
酸素に暴露され、クラックを密封するように流れるガラ
スを形成して、それ以上の酸素が浸透するのを防ぐ。表
面被膜の破局的破壊に際しては、マトリックス抑制が下
塗り層被膜とほとんど同じ方法で保護作用を示す。マト
リックス抑制は、また下塗り層が劣化する低温領域にお
ける保護に関して重要な役割を果たす。

【０００４】炭素複合体のマトリックス抑制の最も普遍
的な方法は粒状セラミック材のマトリックスへの組込み
である。これらは、高密度化に先立ってを２次元複合体
の各層間へ微粒子を散布することによって添加してもよ
いし、また微粒子を含浸媒体の一部として添加すること
もできる。内部抑制に微粒子を用いる方法には幾つかの
欠点がある。微粒子の集塊がマトリックス内部に起こる
と保護物質の不均一な分散を招く。この結果、炭素マト
リックスの過度の酸化が生じて、比較的多量の無機材料
の充填を必要とする。異なる種類の分子の密な混合もま
たこの集塊によって損なわれる。酸化に関して複合ガラ
スが望ましい場合には、この混合不足は所望の種類のガ
ラスの形成を妨げることがある。別の潜在的な問題が、
処理過程で誘発される応力によって生ずる。微粒子は、
ある種の２次元構造体の繊維損傷をもたらすことが確認
されている。最後に、３次元複合体構造体は緊密に織り
合わされた構造体だから、内部への微粒子の均一な浸透
は困難である。

【０００５】ホウ素化合物は現在では酸化抑制剤として
炭素マトリックスに組み込まれており、例えば、Ｇｒａ
ｙ出願の米国特許第４，７９５，６７７号に記述されて
いる。これらの化合物の酸化はガラス質物質を形成し、
炭素質マトリックスを保護する。他の酸化物も炭素を酸
化から保護するが、被膜破損時に発生するクラックを流
動して密封するには、ホウ素酸化物が、良好な界面活性
特性、低温における形成及び適当な粘性の最も効果的な
組合せを有している。これら及びその他の利点にも拘ら
ず、ホウ酸塩ガラスの使用には幾つかの欠点がある。水
に対する鋭敏性及び高温における低粘性がホウ酸塩ガラ
スの重量損失をもたらす。外部被膜が破損すれば、この
重量損失が原因となって、補充ホウ酸ガラスを形成する
ためのマトリックス及び防制剤の酸化が更に進行する。
このようなマトリックスの継続的な劣化は究極的には機
械的性質の損失を招く。

【０００６】炭素−炭素複合体の酸化保護に対する用法
は示されていないが、セラミック前駆物質として使用で
きるホウ素及びボロシルオキサンの重合体は既に調製さ
れている。例えば、Ｈ．Ｗａｄａ等は１９８５年のＣｈ
ｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ、６９１−６９２ペー
ジに不活性雰囲気中におけるホウ酸／１，２，３−プロ
パントリオールの縮合生成物の熱分解による窒化ホウ素
及び炭化ホウ素の調製方法について述べている。雰囲気
の調整によって形成されるセラミックが決まる。米国特
許第３，４７７，８６８号（Ｂａｔｅｌｌｅ Ｍｅｍｏ
ｒｉａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）は一部をアルキル基、
アリル基、アルコキシ基及びアシル基のような有機質基
で置換した、ホウ素及びシリコン含有重合体による表面
被覆の方法を開示した。英国特許第１，３６５，８４５
号はホウ酸アリールとホルムアルデヒトの反応によるフ
ェノール樹脂の製造方法を開示した。更に耐熱抵抗の大
きい重合体が重合に基づいて製造されている。米国特許
第４，１５２，５０９号（Ｔｈｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏ
ｎ：Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｓｐｅｃｉ
ａｌ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）はホ
ウ酸化合物をフェニールシランと共に加熱して重縮合を
生じさせてボロシロキサン重合体を製造する方法を開示
している。米国特許第４，２４８，８１４号（Ｔｈｅ
Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ：Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
ｆｏｒ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｍａｔ
ｅｒｉａｌｓ）は、ポリカーボシラン重合体と、ケイ素
の側鎖の少なくとも一部にフェニール基を含むボロシロ
キサンのある既知量と、を結合させてなるセラミック材
料の製造過程を解明している。該重合体混合物はセラミ
ック粉と組み合わせて焼結剤として用いられる。これら
のホウ素含有重合体は全て室温では固体である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この度、液体のホウ素含
有無機酸化物樹脂であって、炭素−炭素複合体に含浸さ
せるために使用できる重合可能な側鎖をもつ樹脂を調製
する方法を発明した。これらの樹脂は熱分解によって、
炭素−炭素複合体の酸化抑制に好適であるガラス状又は
セラミック状のいずれの形態の材料でも生成する。該樹
脂の粘性並びに無機元素の比率及び種類は変えることが
可能であって、所望の最終用途に必要な性質の組合せに
対応できる。

【０００８】本発明によるホウ素含有樹脂は、室温及び
室温付近では液体であり、構成単位

【化３】からなることを特徴とする。ここで、Ｒは不飽
和有機基を示す。該樹脂は更に構成単位−Ｏ−Ｍ−Ｏ−
を含むことができる。ここで、Ｍは結合単位毎に次々と
変えることができ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｚ
ｒ及びＨｆからなるグループから選ばれる。

【０００９】このような重合可能なホウ素含有樹脂を使
用することによって実現する効果は、微粒子使用に関連
する問題を生じないで炭素−炭素複合体のより均質な浸
透及び酸化保護を提供する低粘性無機樹脂を合成するこ
とができる点にある。更に、該樹脂は橋かけ結合及び後
続の熱分解の後、橋かけ結合されないホウ素含有樹脂よ
り高いセラミック生成量を提供し、かつ他の材料内に組
み込む、即ち炭素−炭素複合体の混合物を形成する、こ
とによってそのセラミック生成量を増加させる。例え
ば、ペンタンジオールのホウ酸塩エステルは窒素中の熱
分解によって１６％のセラミック生成量を示すのに対し
て、アリルオキシル１，２−プロパンジオールのホウ酸
塩エステルは２％過酸化ヂクミルを用いて硬化した後に
２７％のセラミック生成量を示す。

【００１０】本発明のホウ素含有樹脂は、ホウ酸、又は
Ｂ_２Ｏ_３のようなホウ酸の発生源を適当な不飽和ジオー
ル又はトリオールと温度１１０°−１５０℃で反応させ
ることによって調製される。触媒を使用せず、かつ温度
を規定範囲に維持すると、被覆又は含浸用に適当な低分
子量の樹脂が生成する。反応間に生成される水は、自己
縮合反応を防ぐために除去する。ホウ酸／アルコール比
を変えることによって、種々の分子量及び粘性の樹脂を
調製できる。トリオールを使用するとしばしば過剰の橋
かけ結合及び固体の重合体が生成するから、一般的には
ジオールがトリオールより好ましい。適当な不飽和多価
アルコールには、ブテンジオール及び３−アリルオキシ
−１，２−プロパンジオールを含むが、これに限らな
い。エポキシ基は加水分解またはホウ酸と反応してジオ
ールを生成するから、アクリ酸−２，３−エポキシプロ
ピル、アリルグリシジルエーテル、１，２−エポキシ−
５，９−シクロドデカジエン、１，２−エポキシ−５−
ヘキセン及び一酸化ブタジエンのようなエポキシ化合物
も使用できる。３−アリルオキシ−１，２−プロパンジ
オールが好ましい。

【００１１】ホウ素含有樹脂は炭素体の処理に単独で使
用できる。また金属がホウ酸塩エステルの中枢構造（ｂ
ａｃｋｂｏｎｅ）に組み込まれる無機酸化物樹脂の前駆
体として有用である。好ましい種類の無機樹脂は、上述
のホウ酸塩エステルの他、−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ−結合単位を
含むボロシロキサン樹脂である。この種の樹脂は不飽和
ホウ酸塩エステル樹脂と、組成式Ｒ′Ｓｉ（ＯＲ″）_３
又はＲ′_２Ｓｉ（ＯＲ″）_２をもつシランとの反応によ
って調製される。ここで、Ｒ′はアルキル基又はアルケ
ニル基、（ＯＲ″）はアルキコキシド結合である。反応
をシランの還流温度で行わせ、生成するアルコールは除
去する。適当なシランには、メチルトリメトキシシラ
ン、ジメチルジメトキシシラン、ビニルトリメトキシシ
ラン及びメタクリルオキシトリメトキシシランを含む
が、これに限らない。

【００１２】−Ｏ−Ｍ−Ｏ−の結合単位を含み、Ｍが結
合単位毎に変わることができ、かつＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、
Ｂａ、Ｌｉ、Ｚｒ及びＨｆからなるグループから選ばれ
る、他のホウ素含有無機酸化物樹脂も調製できる。例え
ば、−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ−結合単位及び不飽和ホウ酸塩エス
テル並びに−Ｏ−Ｔｉ−Ｏ−を含む無機樹脂は、上述の
ボロシロキサン樹脂を、チタン（ビス−２，４−プロパ
ンジオネート）（ジイソプロポキシド）又はチタン［ビ
ス［４−（２−フェニール）プロピル−２］−フェノラ
ート］［オキソエチレンジオラート］のようなチタンア
ルコキシドと反応させて調製することができる。後者の
場合にはオキソエチレンジオラート配位子が反応におけ
る作用部分である。理論的にはトテトラ−アルコキシチ
タネート類のような反応剤も使用できるが、経験的には
これらの化合物の高反応度の影響でチタン酸塩の加水分
解がしばしば極めて急速に発生して、好ましい共−加水
分解よりも二酸化チタン及びオリゴマー酸化チタン類を
生成させる。更に、この形態における混合組織内へのチ
タン組込みはポテンシャル的に高く橋かけ結合され、し
かも／又は極めて反応しやすい。

【００１３】Ａｌ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｌｉ、及びＨｆは、同
様な加水分解及び縮合反応によって樹脂内に導入でき
る。これらの金属のうちのいずれの酸素含有化合物も樹
脂、例えば、アルミニウムセクブトキシド、アルミニウ
ムイソプロポキシド、及びバリウムアセチルアセトネー
ト、に該金属を組み込むために使用できる。

【００１４】樹脂内のホウ素とその他の無機元素との割
合は、所望の性質及び酸化抑制複合体がさらされる温度
範囲に応じて、変えることができる。樹脂に導入される
金属の選択は最終的に形成されるガラスの性質、例えば
粘性、融点及び熱膨張特性、に影響される。ホウ素に富
む樹脂は１１００℃以下の温度で使用するのが好まし
く、ケイ素に富む樹脂は１１００℃以上の温度で使用す
るのが好ましい。ホウ素とケイ素の両方に富むボロシロ
キサン樹脂、Ｂ／Ｓｉ／Ｔｉ樹脂、及びＢ／Ｓｉ／Ｔｉ
／Ａｌ樹脂も調製できる。

【００１５】低粘性のホウ素含有樹脂は、触媒、熱、放
射又はその組合せがあると、更に重合を起こして高粘性
で橋かけ結合された物質を生ずる。この高粘性物質は、
室温では固体であるが、作用する側鎖に応じて熱硬化性
又は熱可塑性物質のいずれかになり得る。橋かけ樹脂
は、選択した温度及び雰囲気に応じて熱分解でき、熱分
解するとセラミック又はガラスを生成する。窒素又はア
ルゴンのような不活性雰囲気中で温度が１２００℃以下
ならアモルファス混合酸化物が生成する。いくらかの炭
素含有種も存在する。温度が１２００℃以上なら、炭素
熱還元が発生して主としてカーバイド、自由炭素及びア
モルファス物質を生成する。元素分析結果は、セラミッ
ク材に関しては幾分か疑問な点が残るものの、高温熱分
解後の非酸化物セラミック形成の徴候となる低酸素含有
量を示す。空気中で熱分解すると対応する酸化物のみを
形成する。元素分析で微量の炭素しか検出できないこと
がこれを示している。

【００１６】低粘性の場合、本発明の無機酸化物樹脂は
炭素−炭素複合体の内部抑制に用いられ、橋かけ樹脂を
石油ピッチのような炭素源と混合して、炭素繊維プレフ
ォームと共に反応槽内に置く。プレフォームを真空中で
含浸っし、複合体を樹脂の硬化に十分な温度、典型的に
は１２５°−１７５℃、まで加熱する。次いで複合体を
加圧、典型的には５００−１５００ｐｓｉｇ（３．４５
−１０．３４ＭＰａ）、して更に加熱する。処理過程は
炭素源の炭素化及び樹脂の分解に適する不活性雰囲気中
で行う。適用温度は、使用する炭素源の形態や樹脂内に
存在する金属の種類のような要因に依存するが、当該分
野の技術者なら容易に決定できる。炭素源とし石油ピッ
チを使用する場合には、温度は典型的には約５００℃で
ある。最終工程では、複合体を反応槽から取り出し、非
酸化性雰囲気中で大気圧下で熱分解して、樹脂をセラミ
ック材に転化し炭素源を黒鉛にする。熱分解温度は一般
的には約１５００°−２３００℃である。

【００１７】

【実施例】

実施例１ ホウ酸塩エステル樹脂を次のようにして調製する。ホウ
酸（６６６．５ｇ、１０．７８ｍｏｌ）と２１３６．８
ｇ（１６．１７ｍｏｌ）の３−アリルオキシ−１，２−
プロパンジオールとを、かくはん器、熱電対、窒素流入
口、冷却器及び除湿器を具備した丸底フラスコの中に装
入する。該反応用混合物を、強い窒素流を表面に流しな
がら１１０℃まで加熱する。縮合反応間に発生する水分
は除去する。縮合が終わった後、該重合体を約１７５℃
に昇温して部分的な橋かけ結合を起こさせる。冷却後、
水４６９．９ｇと淡黄色、液体樹脂２３２６．５ｇが採
集できる。

【００１８】実施例２ 高ケイ素含有率のボロシロキサン樹脂を次のようにして
調製する。実施例１で述べたようにして調製した３−ア
リルオキシ−１，２−プロパンジオールからなるホウ酸
塩エステル（１３３３ｇ）と１０００ｇ（７．３４１ｍ
ｏｌ）のメチルトリメトキシシランを、かくはん器、熱
電対、窒素流入口、冷却器及び除湿器を具備した丸底フ
ラスコの中に装入する。該反応用混合物を、強い窒素流
を表面に流しながら１１０℃で４時間加熱する。室温に
冷却後、２２１９．４ｇの透明な液体樹脂が得られる。

【００１９】実施例３ 高ケイ素含有率のボロシロキサン樹脂を次のようにして
調製する。実施例１で述べたようにして調製した３−ア
リルオキシ−１，２−プロパンジオールからなるホウ酸
塩エステル（１６７６．１ｇ）と７２．９ｇ（０．５３
５ｍｏｌ）のメチルトリメトキシシランを、かくはん
器、熱電対、窒素流入口、冷却器及び除湿器を具備した
丸底フラスコの中に装入する。該反応用混合物を、強い
窒素流を表面に流しながら１１０℃で４時間加熱する。
加熱停止前に短時間１４８℃まで昇温する。室温に冷却
後、１７０４．９６ｇの透明な液体樹脂が得られる。

【００２０】実施例４ 高ケイ素含有率のチタン／ボロシロキサン樹脂を次のよ
うにして調製する。実施例２で述べたようにして調製し
た高ケイ素含有率のボロシロキサン樹脂（６８．３ｇ）
を丸底フラスコの中に置く。チタン（ビス−２，４−プ
ロパンジオネート）（ジイソプロポキシド）（７５％溶
液で１．５ｍｌ）を加えて、反応フラスコを氷中で冷却
する。冷却した反応用混合物に１．５ｍｌの水を加える
と、前記のチタン酸塩は加水分解する。混合物を室温に
戻して十分に水が混合するように強くかくはんする。次
に酸に窒素を強く吹き付けて揮発性物質を除去する。反
応が終わるまで夜通しかくはんを続けると、透明でオレ
ンジ色の高粘性液体（６７．２ｇ）が得られる。

【００２１】実施例５ 高ケイ素含有率のＢ／Ｓｉ／Ｔｉ／Ａｌ樹脂を次のよう
にして調製する。実施例４で述べたようにして調製した
Ｂ／Ｓｉ／Ｔｉ樹脂６７．２ｇに、セク−ブトキシドに
溶解したアルミニウム・セク−ブトキシドの９５重量％
溶液から１．５ｇ（アルミニウム薬量０．００５８ｍｏ
ｌ）をトルエン１００ｍｌと共に加える。反応用混合物
を約１１０℃で１６時間還流した後、冷却する。冷却
後、生成物からトルエンを蒸留除去して、コハク色のゲ
ルを生成する。該ゲルは反応槽から取り出すことが困難
である。また最終重量は確認できない。

【００２２】実施例６ 高ホウ素含有率のＢ／Ｓｉ／Ｔｉ／Ａｌ樹脂を次のよう
にして調製する。実施例１で述べたようにして調製した
ホウ酸塩エステル重合体（１５０ｇ）を反応槽内に装入
する。メチルトリメトキシシラン（６．５３ｇ、０．０
４９２ｍｏｌ）を加えて、混合物を９０乃至１１０℃で
還流する。冷却後、２３．９ｇの７５％チタン（ビス−
２、４−プロパンジオネート）（ジイソプロポキシド）
（実チタン薬量０．０４９２ｍｏｌ）をスポイトで加え
る。いったん反応を氷中で更に落ち着かせた後、水０．
８９ｍｌを加える。反応混合物を室温で夜通しかくはん
する。アルミニウム・セク−ブトキシドのトルエン溶液
（２５．５ｇ）（実アルミニウム・セク−ブトキシド薬
量０．０９８３ｍｏｌ）を加えて、生成黄色混合物を１
１５℃で２２時間還流する。冷却後、冷却器の代わりに
蒸留装置を用いて大気圧下で過剰な溶剤を除去する。そ
の後で樹脂を１時間１５０℃で加熱して更に縮合を促進
する。最終収量は黄色の液体樹脂１８３．９ｇである。

【００２３】実施例７ アクリル酸−２，３−エポキシプロピルのホウ酸塩エス
テルを次のようにして調製する。ホウ酸（３８．２ｇ、
０．６２ｍｏｌ）、アクリル酸−２，３−エポキシプロ
ピル（１１８．７ｇ、０．９２７ｍｏｌ）及びベンゾキ
ノン（０．４７ｇ）を、冷却器及び吸湿器を具備した丸
底フラスコに加える。反応用混合物を１１０℃に加熱す
ると、この温度で発熱が起こる。反応温度を１４０℃ま
では上げてよいが、これ以上にしてはならない（この温
度以上に昇温すると相互作用可能な物質の生成を招
く）。氷浴を用いて発熱を調節する。水と幾らかの未反
応のアクリル酸−２，３−エポキシプロピルと思われる
２相の留出物質が採集できる。発熱が終わった後、反応
を１１０℃で約０．５時間持続させて反応を確実に完結
させる。オレンジ色の不透明な高粘性樹脂（１４５．１
２ｇ）が冷却後に得られる。

【００２４】実施例８ アクリラート側鎖基をもつボロシロキサン樹脂を次のよ
うにして調製する。ホウ酸（６０．６ｇ、０．９８ｍｏ
ｌ）、アクリル酸−２，３−エポキシプロピル（１８
８．１１ｇ、１．４７ｍｏｌ）及びベンゾキノン（０．
７５ｇ）を、冷却器及び除湿器を具備した丸底フラスコ
に加える。反応用混合物を１１０℃に加熱すると、この
温度で発熱が起こる。反応温度を１４０℃までは上げて
よいが、これ以上にしてはならない（この温度以上に昇
温すると相互作用可能な物質の生成を招く）。発熱が終
わった後、反応混合物を１００℃に保って反応を確実に
完結させる。冷却すると、オレンジ色の不透明な高粘性
生成物が得られる。同じ反応器内に４５．４ｍｌ（４
３．３ｇ、０．３１７ｍｏｌ）のメチルトリメトキシシ
ランをスポイドで導入する。更にベンゾキノンを加え
て、加熱時のアクリラート側鎖基の重合が起こるのを防
ぐ。反応混合物を更に１１０℃で３時間還流させる。冷
却すると、暗紅色の液体樹脂２６１．４４ｇが生成す
る。

【００２５】実施例９ 本実施例では、チタンのアクリラート−変態ボロシロキ
サン樹脂への組込みについて述べる。ホウ酸（４４．７
ｇ、０．７２３ｍｏｌ）、アクリル酸−２，３−エポキ
シプロピル（１３８．７ｇ、１．０８ｍｏｌ）及びベン
ゾキノン（アクリル酸エポキシプロピルの０．４重量
％）を、冷却器及び吸湿器を具備した丸底フラスコに加
える。反応用混合物を１１０℃に加熱すると、この温度
で発熱が起こる。反応温度を１４０℃までは上げてよい
が、これ以上にしてはならない（この温度以上に昇温す
ると相互作用可能な物質の生成を招く）。発熱が終わっ
た後、反応を１１０−１１５℃に１時間保って反応を確
実に完結させる。冷却すると、オレンジ色の不透明な高
粘性生成物が得られる。同じ反応槽内に、３２．８ｇ
（０．２４１ｍｏｌ）のメチルトリメトキシシランをス
ポイトで導入する。更にベンゾキノン（アクリル酸−エ
ポキシプロピルの０．４重量％）を加えて、加熱時のア
クリラート側鎖基の重合が起こるのを防ぐ。反応混合物
を更に１１０−１１５℃で１．５時間還流させる。更に
同じフラスコにチタン（ビス−２，４−プロパンジオネ
ート）（ジイソプロポキシド）の７５％溶液５８．５ｍ
ｌ（チタン薬量で０．２４１ｍｏｌ）をスポイトでボロ
シロキサン樹脂に加える。氷中で冷却後、水（２．１７
ｍｌ、０．１２ｍｏｌ）を加えて加水分解を起こす。持
続的に窒素を強く吹き付けて低分子量物質の揮発を促進
する。夜通しかくはんした後、２２４．９ｇの透明で濃
いオレンジ色の液体樹脂が得られる。

【００２６】実施例１０ ３次元炭素繊維プレフォーム（繊維容量４５％、密度
０．８５ｇ／ｃｃ）５４．８ｇをガラスライニング高圧
管状反応器に装入する。高ケイ素含有率ボロシロキサン
樹脂２２５ｇを含むスラリーを実施例２で述べたように
して調製し、該スラリーと６７．５ｇの微粉化Ａｓｈｌ
ａｎｄ Ａ ４００ 石油ピッチを、更に反応器に装入
する。該ボロシロキサン樹脂は２重量％の過酸化ジクミ
ル硬化触媒を含有しているものとする。反応器はシール
して１０００ｐｓｉ（６．８９ＭＰａ）まで耐圧試験を
行ってある。

【００２７】反応器を排気して１／２時間３０インチ
（１１．８ｃｍ）Ｈｇにする。その後、大気圧に戻す。
反応器を１５０℃に加熱し、その温度を１時間保って樹
脂を硬化する。反応器を再び排気して３０インチＨｇと
し、２５０℃に加熱してこの温度を１時間保つ。次に反
応器を真空のまま３２０℃に加熱しこの温度を１時間保
つ。この温度は石油ピッチの最低粘度を与える近似温度
である。ピッチ及び他の揮発性物質をドライアイス／ア
セトン−トラップで捕集して、分析に備えて保存する
（質量：７４ｇ）。次に圧力を先ず大気圧にする。次い
で、概略５０ｐｓｉｇ／分の割合で流量調節バルブを通
して窒素を流入させ最大８００ｐｓｉｇ（５．５１ＭＰ
ａ）まで昇圧する。反応器を１時間３２０℃及び８００
ｐｓｉｇ（５．１５ＭＰａ）に保つ。その後、概略２−
３℃／分の割合で５００℃まで昇温し、この温度を更に
１時間保つ。反応器が加圧状態のまま室温まで冷えるの
を待つ。通気して圧力を大気圧に戻して、反応器の内容
物を取り出す。炭素／炭素複合体を擦り取り、余剰マト
リックスも取り出して計量する。重量は８１．４ｇであ
る。

【００２８】更に、複合体を高温リンドブルグ管状炉に
装入して、アルゴン流下で約１５００℃に加熱する。こ
の場合６時間かけて室温から１５００℃まで温度を上げ
て、１５００℃で１時間保つ。複合体の最終重量は７
０．８ｇである。

【００２９】上述の含浸及び焼成処理を８回繰り返すと
最終重量は８８．８ｇ、対応する最終密度は１．４ｇ／
ｃｃとなる。

【００３０】次に、複合体を加工して、概略１インチ×
２インチ×０．２インチ（２．５４ｃｍ×５．０８ｃｍ
×０．５１ｃｍ）の寸法の酸化試験用のクーポンを作
り、本特許の被膜を被覆する。被覆クーポンを、ジェッ
トエンジンサイクル・シミュレーションを用いて、酸化
試験する。これは、いわゆる「改良型マクドナルドダグ
ラス・テストサイクル」であり、以下これについて説明
する。

【００３１】上述のようにして調製した被覆クーポン
９．０７ｇを計り取り、空気に暴露した状態で１３７１
℃（２５００°Ｆ）の管状炉内に配置して、１時間その
状態を保つ。試験片を取り出して１／４時間室温に保
ち、再び１３７１℃の炉内に装入する。このサイクルを
４回繰り返して１３７１℃の合計時間を４時間にする。
クーポンの重量は９．０８ｇとなる。その後でクーポン
を６４９℃（１２００°Ｆ）の箱型オーブン内に配置し
て空気に暴露し、この状態を１６時間保つ。クーポンは
９．０３５７ｇとなる。この処理過程が１完全酸化行程
を構成する。処理過程を合計５行程繰り返して、即ち１
００時間、酸化試験を行う。テストサイクルの各種の時
点におけるクーポンの重量を表１に示す。

【００３２】 表 １ 試験時間 重量、ｇ ２０ ９．０３５７ ２４ ９．０３４９ ４０ ８．９５２８ ４４ ８．９５２２ ６０ ８．８９３２ ６４ ８．８９２０ ８０ ８．８０３０ ８４ ８．７９１９ １００ ８．６６７１

【００３３】１００時間試験後の合計重量損失は４．４
％であるのに対して、本特許のボロシロクサン樹脂によ
る炭素繊維プレフォームの含浸、及び同じく本特許の被
膜を施さないクーポンの損失は３８％である。

【化１】、

【化２】、

【化３】（すべて同一内容の化学式である）

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【０００８】本発明によるホウ素含有樹脂は、室温及び
室温付近では液体であり、構成単位 からなることを特徴とする。ここでＲは不飽和ジオール
又はトリオールから誘導される。該樹脂は更に構成単位 を含むことができる。ここで、Ｍは結合単位毎に次々と
変えることができ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｚ
ｒ及びＨｆからなるグループから選ばれる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００１１】ホウ素含有樹脂は炭素体の処理に単独で使
用できる。また金属がホウ酸塩エステルの中枢構造（ｂ
ａｃｋｂｏｎｅ）に組み込まれる無機酸化物樹脂の前駆
体として有用である。好ましい種類の無機樹脂は、上述
のホウ酸塩エステルの他、 結合単位を含むボロシロキサン樹脂である。この種の樹
脂は不飽和ホウ酸塩エステル樹脂と、組成式Ｒ′Ｓｉ
（ＯＲ″）_３又はＲ′_２Ｓｉ（ＯＲ″）_２をもつシラン
との反応によって調製される。ここで、Ｒ′はアルキル
基又はアルケニル基、（ＯＲ″））はアルキコキシド結
合である。反応をシランの還流温度で行わせ、生成する
アルコールは除去する。適当なシランには、メチルトリ
メトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ビニルト
リメトキシシラン及びメタクリルオキシトリメトキシシ
ランを含むが、これに限らない。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００１２】 の結合単位を含み、Ｍが結合単位毎に変わることがで
き、かつＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｚｒ及びＨｆ
からなるグループから選ばれる、他のホウ素含有無機酸
化物樹脂も調製できる。例えば、 結合単位及び不飽和ホウ酸塩エステル並びに を含む無機樹脂は、上述のボロシロキサン樹脂を、チタ
ン（ビス−２，４−プロパンジオネート）（ジイソプロ
ポキシド）又はチタン［ビス［４−（２−フェニール）
プロピル−２］−フェノラート］［オキソエチレンジオ
ラート］のようなチタンアルコキシドと反応させて調製
することができる。後者の場合にはオキソエチレンジオ
ラート配位子が反応における作用部分である。理論的に
はテトラ−アルコキシチタネート類のような反応剤も使
用できるが、経験的にはこれらの化合物の高反応度の影
響でチタン酸塩の加水分解かしばしば極めて急速に発生
して、好ましい共−加水分解よりも二酸化チタン及びオ
リゴマー酸化チタン類を生成させる。更に、この形態に
おける混合組織内へのチタン組込みはポテンシャル的に
高く橋かけ結合され、しかも／又は極めて反応しやす
い。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００２７】 反応器を排気して１／２時間３０インチ水又は５ｍｍＨ
ｇにする。その後、大気圧に戻す。反応器を１５０℃に
加熱し、その温度を１時間保って樹脂を硬化する。反応
器を再び排気して３０インチ水又は５ｍｍＨｇとし、２
５０℃に加熱してこの温度を１時間保つ。次に反応器を
真空のまま３２０℃に加熱しこの温度を１時間保つ。こ
の温度は石油ピッチの最低粘度を与える近似温度であ
る。ピッチ及び他の揮発性物質をドライアイス／アセト
ン−トラップで捕集して、分析に備えて保存する（質
量：７４ｇ）。次に圧力を先ず大気圧にする。次いで、
概略５０ｐｓｉｇ／分の割合で流量調節バルブを通して
窒素を流入させ最大８００ｐｓｉｇ（５．５１ＭＰａ）
まで昇圧する。反応器を１時間３２０℃及び８００ｐｓ
ｉｇ（５．５１ＭＰａ）に保つ。その後、概略２−３℃
／分の割合で５００℃まで昇温し、この温度を更に１時
間保つ。反応器が加圧状態のまま室温まで冷えるのを待
つ。通気して圧力を大気圧に戻して、反応器の内容物を
取り出す。炭素／炭素複合体を擦り取り、余剰マトリッ
クスも取り出して計算する。重量は８１．４ｇである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｇ 77/58 ＮＵＭ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホウ素含有樹脂であって、室温及び室温
   付近で液体であり、 構成単位 【化１】（ここでＲは不飽和有機質基である） を含んで構成されることを特徴とするホウ素含有樹脂。
2. 【請求項２】 請求項１記載の樹脂であって、 更に構成単位−Ｏ−Ｍ−Ｏ−を含み、 Ｍが前記構成単位において次々に変化でき、しかもＳ
   ｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｌｉ及びＨｆからなるグ
   ループから選ばれることを特徴とする樹脂。
3. 【請求項３】 更にＭがＳｉであることを特徴とする請
   求項２記載の樹脂。
4. 【請求項４】 更にＭがＳｉ及びＴｉであることを特徴
   とする請求項２記載の樹脂。
5. 【請求項５】 更にＭがＳｉ、Ｔｉ及びＡｌであること
   を特徴とする請求項２記載の樹脂。
6. 【請求項６】 更にＲが３−アリルオキシ−１，２−プ
   ロオパンジオールから誘導されることを特徴とする請求
   項１及び２記載の樹脂。
7. 【請求項７】 請求項１記載の樹脂の製造方法であっ
   て、 ホウ酸と不飽和多価アルコールとを、 温度１１０°−１５０℃で生成する水を除去しながら、 反応させることを特徴とする樹脂の製造方法。
8. 【請求項８】 不飽和多価アルコールが３−アリルオキ
   シ−１，２−プロパンジオールであることを特徴とする
   請求項７記載の樹脂の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項３記載の樹脂の製造方法であっ
   て、 構成単位 【化２】を含むホウ酸塩樹脂（ここでＲは不飽和有機
   基）と、 式Ｒ′Ｓｉ（ＯＲ″）_３又はＲ′_２Ｓｉ（ＯＲ″）_２を
   もつシラン（ここでＲ′はアルキル又はアルケニル基、
   またＯＲ″はアルコキシド結合）とを シランの還流温度で反応させ、 生成するアルコールを除去する、 ことを特徴とする樹脂の製造方法。
10. 【請求項１０】 炭素質物質の酸化を抑制するための、 請求項１、２及び３記載の樹脂の使用。
11. 【請求項１１】 炭素質物質の酸化を抑制するための、 請求項４及び５記載の樹脂の使用。