JPH0725841B2 - Method for producing silicon-containing polymer - Google Patents

Method for producing silicon-containing polymer

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JPH0725841B2
JPH0725841B2 JP9741787A JP9741787A JPH0725841B2 JP H0725841 B2 JPH0725841 B2 JP H0725841B2 JP 9741787 A JP9741787 A JP 9741787A JP 9741787 A JP9741787 A JP 9741787A JP H0725841 B2 JPH0725841 B2 JP H0725841B2
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silicon
present
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polymer
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正義 伊藤
亮 武内
健二 岩田
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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】 産業上の利用分野 本発明は、含ケイ素ポリマーの製造方法に関する。詳し
くは、一般式 (ただし、mは0または1乃至10の正の整数、nは1、
2または3、R1は水素、アルキル基、アリール基または
ハロゲン、R2はアルキレン基またはフェニレン基であっ
て、R1およびR2はCOOH、NH2、Cl、OHなどの官能基を含
んでいても良い。)で表されるケイ素化合物をラジカル
重合させ、分子内にSi−H結合を含有する高分子化合物
を製造する方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a silicon-containing polymer. For more information, general formula (However, m is 0 or a positive integer of 1 to 10, n is 1,
2 or 3, R 1 is hydrogen, an alkyl group, an aryl group or halogen, R 2 is an alkylene group or a phenylene group, and R 1 and R 2 include functional groups such as COOH, NH 2 , Cl, OH You may stay. And a method for producing a polymer compound having a Si—H bond in its molecule by radical polymerization of a silicon compound represented by the formula (1).

従来の技術 Siを含むポリマーの産業上の利用は、現在、シリコーン
(オルガノポリシロキサン)が大半である。これに用い
る原料は、金属ケイ素とハロゲン化炭化水素との反応、
いわゆる直接法によつて製造されるアルキルクロロシラ
ン類、特にはジメチルジクロロシランである。シリコー
ンを除くと含ケイ素ポリマーの実用例は少なく、例え
ば、 が知られている。(I)は、下式に示すごとく、キシレ
ン等の溶媒中にて製造される。
2. Description of the Related Art Silicon (organopolysiloxane) is predominant in industrial use of polymers containing Si at present. The raw materials used for this are the reaction of metallic silicon and halogenated hydrocarbons,
Alkylchlorosilanes produced by the so-called direct process, especially dimethyldichlorosilane. Except for silicone, there are few practical examples of silicon-containing polymers. It has been known. (I) is produced in a solvent such as xylene as shown in the following formula.

(II)も同様である。(I)は不溶不融であるが、(I
I)は溶媒に可溶かる熱可塑性である。(III)は(I)
を高温高圧下で熱分解することによって得られ、溶媒に
可溶で熱可塑性である。(I)、(II)及び(III)は
セラミックスバインダー用として用いられ、また(II)
および(III)はセラミックス(SiC)の前駆体、特にセ
ラミックス(SiC)繊維用として使用されている(日本
カーボン社、商品名“ニカロン”)。(IV)はビニルシ
ランの重合体であり、エチレンとの共重合体は水分架橋
性ポリエチレンとして電線被覆用に大量に使用されてい
る。
The same applies to (II). (I) is insoluble and infusible, but (I
I) is a thermoplastic that is soluble in the solvent. (III) is (I)
It is obtained by thermal decomposition under high temperature and high pressure, is soluble in a solvent and is thermoplastic. (I), (II) and (III) are used as a ceramic binder, and (II)
And (III) are used as precursors of ceramics (SiC), especially for ceramics (SiC) fibers (Nippon Carbon Co., Ltd., trade name "Nicalon"). (IV) is a polymer of vinylsilane, and a copolymer with ethylene is used in large amounts as a water-crosslinkable polyethylene for coating electric wires.

本発明にかかわる の重合体は、殆どその例がなく、わずかにチーグラー
(Ziegler)型触媒でアリルシラン(CH2=CH-CH2‐Si
H3)の重合例が見られるに過ぎない(ジャーナル オブ
ポリマー サイエンス(Journal of Polymer Scienc
e)、Vol 31,No.122,181(1958),イタリア特許60601
8)。
Related to the present invention There is almost no such polymer, and allylsilane (CH 2 ═CH—CH 2 —Si) is obtained with a Ziegler type catalyst.
Only an example of polymerization of H 3 ) can be seen (Journal of Polymer Scienc
e), Vol 31, No.122,181 (1958), Italian patent 60601
8).

本発明者らは、本発明にかかわるケイ素化合物のチーグ
ラー(Ziegler)型触媒による重合体が高温焼成した場
合にセラミックス(SiC)への変換収率が高く、セラミ
ックス用プレポリマーとして非常に有望であることを、
既に提唱している(例えば、特願昭62-015929、62-0315
14)。
The present inventors have a high conversion yield to ceramics (SiC) when a polymer of a silicon compound according to the present invention using a Ziegler-type catalyst is burned at high temperature, and is very promising as a prepolymer for ceramics. That
It has already been advocated (for example, Japanese Patent Applications Sho 62-015929, 62-0315).
14).

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来のアルキルクロロシラン類を原料と
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 の製造はクロル系で実施することになり、装置の腐蝕の
心配があり、かつ、プロセスも極めて複雑なものになっ
ている。
Problems to be Solved by the Invention However, conventional alkylchlorosilanes as raw materials, for example, polymers having the following repeating structural units, for example, Since the production of the product will be carried out in a chlorine system, there is a concern that the device will be corroded, and the process is extremely complicated.

問題点を解決するための手段および作用 本発明者らは、これらの事実を考慮し、含ケイ素ポリマ
ーの新しい製造法に注力した結果、特定のケイ素化合物
をラジカル重合させることによって含ケイ素ポリマーが
簡単なプロセスで製造できることを見出し、本発明を完
成にするに至った。
Means and Actions for Solving Problems The present inventors have taken these facts into consideration and, as a result of focusing on a new production method of a silicon-containing polymer, as a result, a silicon-containing polymer can be easily prepared by radically polymerizing a specific silicon compound. The present invention has been completed by finding that it can be manufactured by various processes.

すなわち、本発明は、一般式 (ただし、mは0または1乃至10の正の整数、nは1、
2または3、R1は水素、アルキル基、アリール基または
ハロゲン、R2はアルキレン基またはフェニレン基であっ
て、R1およびR2はCOOH、NH2、Cl、OHなどの官能基を含
んでいても良い。)で表されるケイ素化合物をラジカル
重合させることを特徴とする含ケイ素ポリマーの製造方
法である。
That is, the present invention has the general formula (However, m is 0 or a positive integer of 1 to 10, n is 1,
2 or 3, R 1 is hydrogen, an alkyl group, an aryl group or halogen, R 2 is an alkylene group or a phenylene group, and R 1 and R 2 include functional groups such as COOH, NH 2 , Cl, OH You may stay. ] The method for producing a silicon-containing polymer is characterized by radically polymerizing a silicon compound represented by the formula (1).

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

本発明において重合に用いられるケイ素化合物は、一般
で表されるものであって、mは0または1乃至10の正の
整数、nは1、2または3である。R1は水素、アルキル
基、アリール基またはハロゲンであって、例えば、H、
CH3、C2H5、i-C3H7、Φ(Φはフェニル基を示す。以下
同じ。)、ΦCH3、CH2Φ、F、Cl、Br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、Φ、CH2Φなどである。なお、上記R1およびR2
は、COOH、NH2、Cl、OHなどの官能基を含んでいても良
い。
The silicon compound used for polymerization in the present invention has a general formula Wherein m is 0 or a positive integer from 1 to 10 and n is 1, 2 or 3. R 1 is hydrogen, an alkyl group, an aryl group or halogen, for example, H,
CH 3 , C 2 H 5 , iC 3 H 7 , Φ (Φ represents a phenyl group, the same applies hereinafter), Φ CH 3 , CH 2 Φ, F, Cl, Br, etc.,
The one having a smaller carbon number is preferable, and hydrogen is the most preferable.
R 2 is an alkylene group or a phenylene group, and examples thereof include CH 2 , Φ, CH 2 Φ and the like. Note that R 1 and R 2 above
May contain a functional group such as COOH, NH 2 , Cl and OH.

本発明にかかわるこれらシリル基を含有するモノマー、
すなわち、ケイ素化合物は、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。
Monomers containing these silyl groups according to the present invention,
That is, the silicon compound can be produced by various methods and is not particularly limited in the present invention,
For example, the method shown in the following formula can be adopted.

これらのうち、、、はSiH4を原料に用いて、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SiH3基を含有する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(Si2H6やSi3H8の場合も同様のことが言え
る)。
Among these ,, is a hydrosilylation reaction using SiH 4 as a raw material, and particularly, is a group VIII metal as a catalyst, and the target α-olefin containing SiH 3 group can be easily obtained. . In recent years, the demand for SiH 4 for polysilicon and amorphous silicon has expanded, and it has come to be manufactured inexpensively and in large quantities.
It is a new silicon raw material that is expected to show this tendency in the future (the same can be said for Si 2 H 6 and Si 3 H 8 ).

これらのケイ素化合物は、2種以上同時に用いることも
できる。また、本発明者らが別に提案するごとく、本発
明において使用のケイ素化合物は、他のラジカル重合可
能のモノマー、例えば、エチレン、ブタジエン、スチロ
ール、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリル酸エステ
ル、メタアクリル酸メチル、酢酸ビニル、アクリルニト
リル、四弗化エチレンなどと共重合(ランダム、交互、
ブロック若しくはグラフト等)できることは言うまでも
ない。この場合、本発明のモノマーの占有部分は少なく
とも0.1wt%以上である。
Two or more of these silicon compounds can be used simultaneously. In addition, as proposed by the inventors of the present invention, the silicon compound used in the present invention includes other radically polymerizable monomers such as ethylene, butadiene, styrene, vinyl chloride, vinylidene chloride, acrylic acid ester, and methacrylic acid. Copolymerization with methyl, vinyl acetate, acrylonitrile, ethylene tetrafluoride, etc. (random, alternating,
Needless to say, it can be a block or graft. In this case, the occupied portion of the monomer of the present invention is at least 0.1 wt% or more.

本発明は上記のケイ素化合物をラジカル重合させること
に特徴を有するが、ラジカル重合の様式は特別に制限は
なく、種々の方法を採用できる。例えば、熱、光、放射
線、電気、触媒(開始剤)などの利用が可能であるが、
触媒の利用が最も好ましい。触媒例としては、過酸化水
素、過硫酸アンモン、過酸化ベンゾイル、クメンパーオ
キサイド、シクロヘキサンパーオキサイド、ジ−t−ブ
チルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイ
ド、メチルエチルケトンパーオキサイド、アゾビスイソ
ブチロニトリルなどがあげられる。この場合には更に助
触媒(促進剤)としてジメチルアニリン、CoまたはMnナ
フテネートなどを、賦活剤(還元剤)として重亜硫酸ソ
ーダ、チオ硫酸ソーダ、メルカプタン、第一鉄塩Fe++
第一銅塩Cu+などを用いることができる。また反応速度
のコントロールには反応抑制剤としてメルカプタン類、
芳香族ニトロ化合物などを、重合度調整剤としてはメル
カプタン類を用いることができる。また更には種々の架
橋剤を用いることができ、例えば、(CH2=CH)2SiH2や(C
H2=CH)3SiHなどのモノマーとの共重合により任意に架
橋されることもできる。
The present invention is characterized by radically polymerizing the above silicon compound, but the mode of radical polymerization is not particularly limited, and various methods can be adopted. For example, heat, light, radiation, electricity, catalyst (initiator), etc. can be used,
Most preferably the use of a catalyst. Examples of catalysts include hydrogen peroxide, ammonium persulfate, benzoyl peroxide, cumene peroxide, cyclohexane peroxide, di-t-butyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, methyl ethyl ketone peroxide, azobisisobutyronitrile. And so on. In this case, further dimethylaniline, Co or Mn naphthenate as a co-catalyst (promoter), sodium bisulfite, sodium thiosulfate, mercaptan, ferrous salt Fe ++ as an activator (reducing agent),
A cuprous salt such as Cu + can be used. To control the reaction rate, mercaptans as reaction inhibitors,
An aromatic nitro compound or the like can be used, and a mercaptan can be used as a polymerization degree adjusting agent. Furthermore, various crosslinking agents can be used, such as (CH 2 = CH) 2 SiH 2 and (C
It can also be optionally crosslinked by copolymerization with monomers such as H 2 = CH) 3 SiH.

重合様式も特に制限はなく、気相、液相のいずれでも良
く、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などの方
式を採用できる。反応温度、反応圧力は重合様式および
反応モノマーによって異なるが、触媒を利用する場合に
は、反応温度は0乃至200℃、好ましくは20乃至150℃、
反応圧力は平衡上高圧であることが望ましく、常圧乃至
1000気圧である。またベンゼン、トルエン、キシレン、
ペンタン、ジメチルホルムアミド、クロロホルム、水な
どの溶媒を用いて重合することも可能である。
The mode of polymerization is not particularly limited and may be either gas phase or liquid phase, and bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization and the like can be adopted. The reaction temperature and the reaction pressure vary depending on the polymerization mode and the reaction monomer, but when a catalyst is used, the reaction temperature is 0 to 200 ° C, preferably 20 to 150 ° C.
It is desirable that the reaction pressure is a high pressure in terms of equilibrium,
It is 1000 bar. Also benzene, toluene, xylene,
It is also possible to carry out the polymerization using a solvent such as pentane, dimethylformamide, chloroform and water.

本発明においては、特にポリマーの構造を限定するもの
でなく、くり返し単位、分子量およびその分布、架橋の
程度などはモノマーの種類、重合様式によって変え得
る。最も代表的なポリマー構造としては、例えば、 ,-CH2‐CHR1‐(R2)mSinH2n‐またはこれらの両方の繰り
返し単位を含むものである。ポリマーの立体規則性に制
限はなく、また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。
In the present invention, the structure of the polymer is not particularly limited, and the repeating unit, the molecular weight and its distribution, the degree of crosslinking and the like can be changed depending on the kind of the monomer and the polymerization mode. The most typical polymer structure is, for example, , -CH 2 -CHR 1- (R 2 ) m Si n H 2n-, or both of them. The stereoregularity of the polymer is not limited, and the molecular weight is not particularly limited, but usually 100
It is desirable that it is from about 10 to 10,000,000, preferably from about 200 to 1,000,000, in view of moldability and solubility in a solvent.

本発明における含ケイ素ポリマーは、前記のごとく安価
なモノマーから容易に得られる。前記した従来のアルキ
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、本発明における含ケイ素ポリマーの製造は非
クロル系で実施することができ、腐蝕の心配もなく、か
つ、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。
The silicon-containing polymer in the present invention can be easily obtained from inexpensive monomers as described above. Starting from the above-mentioned conventional alkylchlorosilane, for example, a polymer having the following repeating structural unit, for example, In comparison with the above, the production of the silicon-containing polymer in the present invention can be carried out in a non-chlorine system, 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ポリマーは、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)、形態(固体あるいは液体)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、本発明の含ケイ素ポリ
マー中に存在するSiH3基は比較的安定で、空気中におい
ても室温では酸化されることがなく、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 of the present invention is not only easy to polymerize, but also its processability (flowability of melt, solvent solubility) and form (solid or liquid) of its molecular weight,
It can be easily changed by controlling the stereoregularity. Furthermore, the SiH 3 group present in the silicon-containing polymer of the present invention is relatively stable, does not oxidize at room temperature even in air, and only oxidizes at a high temperature around 150 ° C.

本発明による含ケイ素ポリマーは溶媒に可溶でかつ熱可
塑性であることから産業上の有用性は大きく、数多くの
用途が期待できる。例えば、セラミックス(SiC)用プ
レポリマー、セラミックス用バインダー、表面処理剤、
はっ水剤、IPN用原料、半導体、フォトレジストなどで
ある。これらのポリマーの機能は、Si−H結合の高い反
応性や、Si-Si結合の電導性や光分解性を利用するもの
である。
Since the silicon-containing polymer according to the present invention is soluble in a solvent and is thermoplastic, it has great industrial utility and can be expected to have many uses. For example, ceramics (SiC) prepolymer, ceramics binder, surface treatment agent,
Water repellents, raw materials for IPN, semiconductors, photoresists, etc. The function of these polymers is to utilize the high reactivity of the Si—H bond and the electrical conductivity and photodegradability of the Si—Si bond.

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

実施例1 100mlのオートクレーブにビニルシラン(CH2=CH-SiH3,
bp-23℃)を15.1g(260mmol)、重合開始剤として過酸
化ベンゾイルを1.0g仕込み、80℃で8時間反応させた。
Example 1 Vinylsilane (CH 2 = CH-SiH 3 ,
15.1 g (260 mmol) of bp-23 ° C) and 1.0 g of benzoyl peroxide as a polymerization initiator were charged, and the mixture was reacted at 80 ° C for 8 hours.

反応終了後、オートクレープを開放し、粘稠な生成物1
4.5g(収率96%)を得た。この生成物の粘度は20℃で2.
3cpで、液体クロマトグラフィーで分析した結果によれ
ば分子量は約4000乃至15000(ただしポリスチレン換
算)の範囲であった。またIRによればSiH3基およびSiH2
基による吸収ピークが認められた(第1図)。
After the reaction was completed, the autoclave was opened and the viscous product 1
4.5 g (yield 96%) was obtained. The viscosity of this product is 2.
According to the result of analysis by liquid chromatography at 3 cp, the molecular weight was in the range of about 4000 to 15000 (however, in terms of polystyrene). According to IR, SiH 3 group and SiH 2
An absorption peak due to the group was observed (Fig. 1).

実施例2 実施例1において、重合開始剤としてアゾビスイソブチ
ロニトリル(AIBN)を0.5gを用いた以外は実施例1と同
様に実験を行った。
Example 2 An experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that 0.5 g of azobisisobutyronitrile (AIBN) was used as the polymerization initiator.

得られた生成物は、13.9g(収率92%)で、この生成物
の粘度は20℃で2.5cpで、液体クロマトフラフィーで分
析した結果によれば分子量は約5000乃至17000の範囲で
あった。またIRによればSiH3基およびSiH2基による吸収
ピークが認められた(第2図)。
The product obtained was 13.9 g (92% yield), the viscosity of this product was 2.5 cp at 20 ° C, and the molecular weight was about 5000 to 17000 according to the results of liquid chromatography analysis. It was According to IR, absorption peaks due to SiH 3 groups and SiH 2 groups were observed (Fig. 2).

実施例3 実施例1において、ビニルシランのかわりに2−クロロ
−4−シリル−1−ブテン(CH2=CCl-CH2‐CH2‐Si
H3)を21.4g(177mmol)用いた以外は実施例1と同様に
実験に行った。
Example 3 In Example 1, 2-chloro-4-silyl-1-butene (CH 2 ═CCl—CH 2 —CH 2 —Si) was used instead of vinylsilane.
An experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that 21.4 g (177 mmol) of H 3 ) was used.

得られた生成物は9.8g(収率46%)で、この生成液の粘
度は20℃で1.9cpで、液体クロマトグラフィーで分析し
た結果によれば分子量は約1000乃至10000の範囲であっ
た。
The product obtained was 9.8 g (yield 46%), the viscosity of this product was 1.9 cp at 20 ° C., and the molecular weight was in the range of about 1,000 to 10,000 according to the result of analysis by liquid chromatography. .

発明の効果 本発明は、シリル基を含有するα−オレフィンがラジカ
ル重合するという発見に端を発するものであり、産業上
有用な新規な含ケイ素ポリマーの製造法を提供するもの
である。詳しくは、本発明は、安価なモノマーと経済的
重合法が最大の特徴であり、また得られるポリマー、特
にシリル基の特異的物性、反応性から種々の機能(用
途)が期待できる。例えば、特にセラミックス(SiC)
用プレポリマー、種々ポリマーの変性剤、IPN用原料、
表面処理剤等、すぐれた反応性高分子化合物となる。
EFFECTS OF THE INVENTION The present invention originates from the discovery that an α-olefin containing a silyl group undergoes radical polymerization, and provides a novel industrially useful method for producing a silicon-containing polymer. Specifically, the present invention is most characterized by an inexpensive monomer and an economical polymerization method, and various functions (uses) can be expected from the obtained polymer, especially the specific physical properties and reactivity of the silyl group. For example, especially ceramics (SiC)
Prepolymers, modifiers of various polymers, raw materials for IPN,
It is an excellent reactive polymer compound such as a surface treatment agent.

以上のごとく、本発明の含ケイ素ポリマーの製造法が与
える産業上の意味(機能性材料の創出)は極めて大き
い。
As described above, the industrial meaning (creation of functional material) provided by the method for producing a silicon-containing polymer of the present invention is extremely large.

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

第1図は、実施例1において得られた含ケイ素ポリマー
のIRのチャートである。 第2図は、実施例2において得られた含ケイ素ポリマー
のIRのチャートである。
FIG. 1 is an IR chart of the silicon-containing polymer obtained in Example 1. FIG. 2 is an IR chart of the silicon-containing polymer obtained in Example 2.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(1)一般式 (ただし、mは0または1乃至10の正の整数、nは1、
2または3、R1は水素、アルキル基、アリール基または
ハロゲン、R2はアルキレン基またはフェニレン基であっ
て、R1およびR2はCOOH、NH2、Cl、OHなどの官能基を含
んでいても良い。)で表されるケイ素化合物をラジカル
重合させることを特徴とする含ケイ素ポリマーの製造方
法。
(1) General formula (However, m is 0 or a positive integer of 1 to 10, n is 1,
2 or 3, R 1 is hydrogen, an alkyl group, an aryl group or halogen, R 2 is an alkylene group or a phenylene group, and R 1 and R 2 include functional groups such as COOH, NH 2 , Cl, OH You may stay. ) A method for producing a silicon-containing polymer, which comprises radically polymerizing a silicon compound represented by
JP9741787A 1987-01-28 1987-04-22 Method for producing silicon-containing polymer Expired - Lifetime JPH0725841B2 (en)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9741787A JPH0725841B2 (en) 1987-04-22 1987-04-22 Method for producing silicon-containing polymer
KR1019900702572A KR920001354B1 (en) 1987-01-28 1988-01-28 Process for preparing organosilicon compounds and silicon carbide
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