NO172746B

NO172746B - Fremgangsmaate for fremstilling av en polymerforloeper for et keramisk materiale

Info

Publication number: NO172746B
Application number: NO881301A
Authority: NO
Inventors: James Derek Birchall; Mary Jane Mockford; David Roy Stanley; Paul Martin Lawford Asher; William Richard Mccarthy
Original assignee: Ici Plc
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1988-03-24
Publication date: 1993-05-24
Also published as: EP0284235A1; GB8805422D0; ATE79849T1; KR880011015A; EP0284235B1; US5017525A; DE3873944T2; AU599767B2; ES2034194T3; DE3873944D1; NO172746C; GB8707054D0; CA1316621C; JPS63252911A; AU1356088A; NO881301D0; NO881301L

Abstract

Fremgangsmåte for fremstilling av en forløper som er et polymermateriale som omfatter minst ett metallisk eller ikke-metallisk element, oksygen og karbon, og hvorfra et keramisk materiale, f.eks. et karbid, nitrid, borid, eller silisid kan fremstilles ved pyrolyse, hvilken fremgangsmåte omfatter å reagere. (1) en første reaktant som omfatter en forbindelse eller forbindelser av minst ett metallisk eller ikke-metallisk element som har to eller flere grupper som reagerer med. hydroksylgrupper, og. () en andre reaktant som omfatter minst én organisk forbindelse. som har to eller flere hydroksylgrupper,. nevnte reaksjon utfares i et flytende medium, hvor reaktantene er løselige og/eller dispergerbare og hvori det polymere materialet som fremstilles ved reaksjonen er uløselig eller hvori det polymere materialet kan gjøres uløselig, utfelling av det polymere materialet i det flytende mediet i partikkelform,. og gjenvinning av det polymere materialet fra det flytende mediet i partikkelform.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av en forløper som er et polymer-materiale og hvorfra et keramisk materiale kan fremstilles. Det keramiske materialet kan være f.eks. et karbid, nitrid, borid eller silisid av et metallisk eller ikke-metallisk element.

Partikler av ildfaste karbider er tradisjonelt blitt produsert ved den såkalte karbotermiske reaksjon, hvor en intim blanding av karbon og et oksyd av det metalliske eller ikke-metalliske element blir oppvarmet i en inert atmosfære. F.eks. blir i fremstillingen av silisiumkarbid en intim blanding av karbon og silika reagert ifølge bruttoligningen

Si02 + 3C > SiC + 2C0

For å fremstille nitridet kan reaksjonen utføres i nærvær av en reaktiv nitrogenholdig gass, f.eks. rent nitrogen eller ammoniakk. I det tilfellet hvor den karbotermiske reaksjonen utføres i nærvær av nitrogen, kan reaksjonen derfor uttrykkes ifølge bruttoligningen

3Si02 + 6C + 2N2 > Si3<N>4<+> 6C0

Problemene knyttet til den karbotermiske reaksjonen kan illustreres ved de problemene som er forbundet med fremstillingen av silisiumkarbid. Ved fremstillingen av silisiumkarbid blir således en intim blanding av karbon og silika smeltet i en inert atmosfære ved en temperatur som kan være så høy som 2500°C, idet smeltingen vanligvis blir utført i en elektrisk smelteovn. Denne tradisjonelle fremgangsmåten lider av et problem ved at, selv om forholdet mellom silika og karbon som er nødvendig for å fremstille silisiumkarbid er lett å oppnå, er det vanskelig å oppnå den nødvendige intime kontakt mellom karbon og silika, slik at det kan fremstilles et produkt med jevn sammensetning, dvs. jevn sammensetning på molekylbasis. Spesielt kan partiklene som fremstilles, som nominelt er silisiumkarbid, være forurenset med ureagert silika pg/eller carbon black. Dette er tilfelle selv om det brukes meget små partikler av silika og karbon, f.eks. silika-sol og carbon black. Dessuten er det i denne tradisjonelle prosessen også vanskelig å fremstille partikler av silisiumkarbid med svært små størrelser, f.eks. en størrelse på mindre enn 1 /xm.

Det er blitt foreslått å fremstille keramiske materialer som silisiumkarbid ved pyrolyse av organiske polymere materialer som inneholder elementene i det keramiske materialet, f.eks. silisium og karbon i tilfellet med silisiumkarbid, men som ikke inneholder oksygen. I en slik prosess blir det polymere materialet først forkokset for å omdanne den organiske komponenten i det polymere materialet til karbon, og karbon og silisium blir så reagert i en pyrolysereaksjon. Dette er ikke den tradisjonelle karbotermiske reaksjonen, hvori karbon og silika blir reagert. Hensikten med å bruke et slikt polymer materiale er å oppnå i et forkokset produkt fremstilt fra det polymere materialet en mer intim blanding av elementene i det keramiske materialet, som silisium og karbon, enn det som kan oppnås f.eks. med en fysisk blanding av silika og karbon ved fremstillingen av silisium-karbid.

Et tidlig eksempel på et slikt "pre-keramisk" polymer materiale finnes i US-patent 2.697.029 som beskriver fremstillingen av et polymer materiale ved kopolymerisering av en silyl-substituert monomer, f.eks. trimetylsilylstyren, og en annen monomer, f.eks. divinylbenzen eller etylvinylbenzen, som gir en tverrbundet polymer, og pyrolyse av polymeren som gir et fast stoff inneholdende karbon og silisium.

Ytterligere eksempler på slike "pre-keramiske" materialer er karbosilanene som fremstilles ved pyrolyse av dodekametyl-cykloheksasilan (Yajima et al Chem. Lett. 1975, p. 931) og ved oppvarming av poly(dimetylsilan) i autoklav (Yajima 1976 Nature v. 283, p. 525). Disse karbosilanene kan smeltespinnes til fiber-materialer, fra hvilke kan fremstilles ildfast silisiumkarbid ved oppvarming ved høy temperatur. Reaksjonen som utføres ved høy temperatur finner sted mellom silisium og karbon, og det er ikke den tradisjonelle karbotermiske reaksjonen som det refereres til i det foregående, dvs. reaksjonen mellom silika og karbon. Denne fremgangsmåten lider av den ulempen at silisiumkarbidproduktet er urent.

Et nyere eksempel på et slikt "pre-keramisk" materiale, hvorfra et ildfast karbid kan fremstilles, finnes i japansk patent nr. 57-17412, hvor det er beskrevet en fremgangsmåte hvor en halogenforbindelse eller et alkoksyd av silisium, vanadium, zirkon, tantal eller wolfram reageres med et karbohydrat og det resulterende reaksjonsproduktet blir smeltet. Halogenforbindelsen eller alkoksydet kan være, f.eks. SiCl4, ZrOCl2, Si(OC2H5)4, Si(O<C>2<H>5)3C2H5, Si(OC2H5)2(CH3)2, Zr(0C4Ho)4, WC12 (OC2H5) 4, og karbohydratet kan være, f.eks., et monosakkarid eller et poly-sakkarid, f.eks. glukose, galaktose, arabinose, stivelse eller cellulose. Reaksjonen kan utføres i fravær av et løsningsmiddel, men den utføres fortrinnsvis i nærvær av et løsningsmiddel, f.eks. et aromatisk løsningsmiddel, f.eks. benzen eller toluen; et alifatisk løsningsmiddel, f.eks. heksan, heptan eller oktan; eller et halogenert aromatisk eller alifatisk løsningsmiddel. Reaksjonsproduktet smeltes i nærvær av en inert gass ved en temperatur i området 700-2700°C. Før smelting ved en meget høy temperatur kan man produsere et forkokset reaksjonsprodukt som inneholder karbon og et oksyd av Si, Zr, V, Ta eller W ved å varme opp reaksjonsproduktet ved relativt lav temperatur, og dette forkoksede produktet kan knuses til et fint pulver. Selv om det i dette patentet hevdes at reaksjonen mellom halogenforbindelsen eller alkoksydet og karbohydratet kan utføres i et løsningsmiddel og at løsningsmiddelet kan anvendes i en mengde som er tilstrekkelig til å løse eller suspendere karbohydratet, mener vi at karbohydratene som er beskrevet ikke er løselige i løsningsmidlene og bare kan suspenderes i disse i partikkelform med det resultat at reaksjonen ikke fører til fremstilling av et reaksjonsprodukt av ensartet sammensetning, eller som er i en form som lett lar seg viderebehandle. I virkeligheten må reaksjonsproduktet knuses for å fremstille et pulver, og det ildfaste karbidet som fremstilles fra reaksjonsproduktet har heller ikke en ensartet sammensetning.

En ny utvikling som er beskrevet i Thermochimica Acta, 81

(1984) 77-86, er fremstillingen av silisiumkarbid ved pyrolyse av risagner. Risagner inneholder silika og cellulose, og de gir en blanding av silika og karbon når de dekomponeres termisk. Risagner har et meget stort overflateareal, og dette sammen med den intime kontakten mellom karbon og silika i de termisk dekomponerte risagnene fører til dannelse av silisiumkarbid ved etterfølgende pyrolyse i inert atmosfære eller i reduserende atmosfære ved relativt lave temperaturer. Fremstillingen kan utføres i en to-trinnsprosess, hvor risagnene forkokses ved oppvarming i fravær av luft ved en relativt lav temperatur, f.eks. ved 700°C, for å dekomponere cellulosen til amorft karbon, og de således forkoksede risagnene som inneholder karbon og silika blir oppvarmet ved høy temperatur, f.eks. ved en temperatur høyere enn 1500°C og i inert eller reduserende atmosfære for å fremstille silisiumkarbid. Alternativt kan det fremstilles silisiumnitrid ved å varme opp de forkoksede risagnene i en atmosfære som inneholder nitrogen eller en reaktiv nitrogenholdig forbindelse. Anvendelsen av risagner til fremstilling av keramiske materialer er naturligvis ikke svært omfattende, da de kan anvendes bare til fremstilling av noen få keramiske materialer, nemlig silisiumkarbid og silisiumnitrid. Karbider og nitrider av andre elementer enn silisium kan ikke produseres fra risagner. Kvaliteten av de keramiske materialene som fremstilles ved disse tidligere beskrevne prosessene er avhengig i alle fall delvis av sammensetningen og strukturen av den forløperen som det keramiske materialet fremstilles fra, og av fremstillings-betingelsene. Når f.eks. silisiumkarbid fremstilles fra en for-løper som er en blanding av silika og karbon, er det ikke vanskelig å oppnå det gjennomsnittsforholdet mellom silika og karbon som er nødvendig for å fremstille silisiumkarbid ved den karbotermiske reaksjonen, men det er umulig å oppnå den intime kontakten mellom silika og karbon i forløperen, som er nødvendig for å fremstille et silisiumkarbidprodukt av ensartet sammensetning i mikroskala, og slett ikke i molekylær skala, og som er fritt for ureagert silika og/eller karbon. Når det keramiske materialet fremstilles ved pyrolyse av en forløper som er et reaksjonsprodukt som inneholder elementene i det keramiske materialet, f.eks. et reaksjonsprodukt som inneholder silisium og karbon, eller et reaksjonsprodukt som inneholder silika og karbon, kan elementene ikke være tilstede i det forholdet som er nødvendig for å fremstille et keramisk materiale i det vesentlige fritt for forurensninger, og dessuten kan det være vanskelig å fremstille forløper-reaksjonsproduktet i en form som lett lar seg viderebehandle og håndtere, og hvorfra det keramiske materialet kan fremstilles i den ønskede formen. F.eks. kan forløper-reaksjonsproduktet dannes i en masse som ikke lar seg viderebehandle, og hvorfra det kan være vanskelig, om ikke umulig, å fremstille et partikkelformet keramisk materiale, og særlig et keramisk materiale med liten eller relativt ensartet partikkelstørrelse. Keramiske materialer er blitt brukt i mange år i slike anvendelser som slipemidler og til fremstilling av verktøy. Selv om kvaliteten av det keramiske materialet til disse anvendelsene kanskje ikke har vært av kritisk betydning, er det andre anvendelser av keramiske materialer som er av nyere utvikling, hvor kvaliteten av det keramiske materiale og dets fysiske form kan være av kritisk viktighet. Disse nyere utviklede anvendelsene av keramiske materialer omfatter anvendelser som konstruksjons-materialer og anvendelse i elektronisk utstyr. Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for fremstilling av en forløper som er et polymermateriale, og hvorfra det kan fremstilles et keramisk materiale, og dessuten anvendelse av det fremstilte polymermateriale. Den nevnte fremgangsmåte er svært fleksibel ved at den kan brukes til fremstilling av forløpere for et bredt utvalg av keramiske materialer, f.eks. til fremstilling av forløpere som kan omdannes til karbider, nitrider, borider og silisider av et utvalg av metalliske eller ikke-metalliske elementer, og den fører til fremstilling av forløpere som er i en spesielt ønskelig partikkelform og som man enkelt kan fremstille et partikkelformet keramisk materiale fra. Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for fremstilling av en forløper som er et polymermateriale og fra hvilket et keramisk materiale kan fremstilles ved pyrolyse, idet fremgangsmåten omfatter omsetting av (1) en første reaktant som omfatter en forbindelse eller forbindelser av minst ett metallisk eller ikke-metallisk element som har to eller flere grupper som reagerer med hydroksylgrupper, og (2) en andre reaktant som omfatter minst én organisk forbindelse som har to eller flere hydroksylgrupper, hvorved nevnte reaksjon utføres i et flytende medium som reaktantene er løselige i, og hvor det polymere materialet som fremstilles ved reaksjonen kan gjøres uløselig, utfelling av det polymere materialet i det flytende medium i partikkelform og gjenvinning av det polymere materialet som omfatter minst ett metallisk eller ikke-metallisk element, oksygen og karbon, fra det flytende medium i partikkelform.

Eventuelt anvendes en tilleggsreaktant som omfatter en organisk forbindelse med én enkelt hydroksygruppe.

Det karakteristiske trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er at den er en dispersjons-polymeriseringsprosess. I denne fremgangsmåten velges reaktantene slik at de er blandbare med hverandre, og i dette tilfellet kan det flytende mediet omfatte blandingen av reaktanter, og/eller slik at de er løselige i et felles løsningsmiddel i hvilket tilfelle reaktantene og løsningsmiddelet danner et homogent flytende medium, eller slik at de er lett dispergerbare i det flytende mediet. I dette siste tilfellet kan en av reaktantene være løselig i et løsningsmiddel og den andre reaktanten kan være dispergert i løsningsmiddelet, eller begge reaktantene kan være dispergert i løsningsmiddelet. Det polymere materialet som fremstilles ved reaksjon er enten uløselig i det flytende mediet, dvs. i det felles løsnings-middelet, slik at det polymere materialet som fremstilles blir utfelt, eller man sørger for at det polymere materialet som fremstilles ved reaksjonen blir utfelt, f.eks. ved tilsetning av et ikke-løsningsmiddel til det flytende mediet, eller ved fjerning av et reaksjonsprodukt eller ved fjerning av noe løsningsmiddel, og det utfelte polymere materialet gjenvinnes fra det flytende mediet. Da det polymere materialet er en forløper for den etterfølgende fremstillingen av et partikkelformet keramisk materiale, er det viktig at det polymere materialet som utfelles og gjenvinnes er i partikkelform. Formen på det polymere materialet som utfelles, og spesielt størrelsen på partiklene av det polymere materialet som utfelles, kan kontrolleres ved å blande reaktantene ved høy hastighet, ved å variere konsentra-sjonene av reaktantene i det flytende mediet, og ved å anvende et dispergeringsmiddel i det flytende mediet, som skal beskrives i mere detalj i det følgende.

Evnen til å fremstille det polymere forløper-materialet i partikkelform, og spesielt evnen til å fremstille forløperen i form av sfæriske partikler av liten størrelse, er spesielt viktig. En forløper i en slik form er således spesielt egnet til bruk ved fremstilling av partikkelformete keramiske materialer ved pyrolyse av forløperen, og partikler av liten størrelse av forløperen kan omdannes til partikler av liten størrelse av det keramiske materialet som er en spesielt ønsket form av det sist nevnte materialet. Dessuten kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utføres for å kontrollere partikkelstørrelsen av for-løperen og således også størrelsen av partiklene av keramisk materiale fremstilt fra forløperen.

Det polymere forløper-materialet pyrolyseres i et eller flere etterfølgende trinn for å gi et keramisk materiale. Forløperen kan oppvarmes i et første tilleggstrinn ved høy temperatur for å gi et forkokset produkt som består av en svært intim blanding av et oksyd av det metalliske eller ikke-metalliske element og karbon, og i et andre tilleggstrinn kan det forkoksede produktet oppvarmes videre ved høy temperatur for å gi et keramisk materiale. F.eks. kan det forkoksede produktet oppvarmes i en inert atmosfære for å gi et karbid av det metalliske eller ikke-metalliske elementet, eller det forkoksede produktet kan oppvarmes i en atmosfære av nitrogen eller av en reaktiv nitrogenholdig forbindelse for å gi et nitrid av det metalliske eller ikke-metalliske elementet. Alternativt, hvor den første reaktanten omfatter en forbindelse av et metallisk eller ikke-metallisk element, og en forbindelse av bor eller silisium, slik at forløperen som fremstilles i prosessen ifølge oppfinnelsen omfatter det metalliske eller ikke-metalliske element, bor eller silisium, oksygen og karbon, og det forkoksede produktet fremstilt fra disse omfatter en intim blanding av karbon, et oksyd av det metalliske eller ikke-metalliske elementet, og et oksyd av bor eller silisium, kan det forkoksede produktet oppvarmes ved høy temperatur i en inert atmosfære for å fremstille et borid eller silisid av det metalliske eller ikke-metalliske elementet.

I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter den første reaktanten en forbindelse av et metallisk eller ikke-metallisk element som har to eller flere grupper som reagerer med hydroksylgrupper, og den andre reaktanten omfatter en organisk forbindelse som har to eller flere hydroksylgrupper.

Det metalliske eller ikke-metalliske elementet må være slik at det er i stand til å danne et keramisk materiale, f.eks. et ildfast karbid eller nitrid, og eksempler på slike elementer er aluminium, silisium, titan, tantal, zirkon, hafnium, wolfram og bor. Forbindelsen av det metalliske eller ikke-metalliske elementet omfatter minst to grupper som reagerer med hydroksylgrupper, og den kan i tillegg omfatte grupper som ikke er så reaktive. F.eks. kan forbindelsen ha formelen MXnYm, hvor M er det metalliske eller ikke-metalliske elementet, X er en gruppe som reagerer med hydroksylgrupper og Y er en gruppe som ikke reagerer med hydroksylgrupper, n er et helt tall på minst 2, og m er 0 eller et helt tall. Gruppen X kan være f.eks. halogen, f.eks. klorid eller bromid; amid; eller alkoksy, f.eks. en gruppe av formelen OR, hvor R er en alkylgruppe som har f.eks. 1-8 karbonatomer, f.eks. metoksy, etoksy eller butoksy. Gruppen Y, om den er tilstede i forbindelsen av det metalliske eller ikke-metalliske elementet, kan være f.eks. en hydrokarbonylgruppe, f.eks. alkyl, cykloalkyl, aryl eller alkaryl. Spesielle eksempler på slike grupper omfatter metyl, etyl, propyl, cykloheksyl og benzyl. Gruppen Y kan være en oksygruppe, f.eks. kan forbindelsen av det metalliske eller ikke-metalliske elementet være et halogenoksyd.

Spesielle eksempler på forbindelser av metalliske eller ikke-metalliske elementer hvor alle gruppene reagerer med hydroksylgrupper, er tetrametoksysilan, tetraetoksysilan, tetraetoksyzirkon, pentaetoksytantal, penta-n-propoksytantal, silisiumtetraklorid, silisiumtetrabromid, titantetraklorid, zirkontetraklorid, diklordietoksysilan, klortrietoksyzirkon, diklortributoksytantal, bortriklorid, bortri-isopropoksyd, aluminiumtri-isopropoksyd og aluminiumtriklorid.

Eksempler på forbindelser av det metalliske eller ikke-metalliske elementet som omfatter grupper som er, og grupper som ikke er, reaktive med hydroksylgrupper, omfatter metyltrimetoksy-silan, metyltrietoksysilan, etyltrietoksysilan, dimetyldietoksy-silan, dimetyldimetoksysilan, difenyldietoksysilan, fenyltri-metoksysilan og heksaklordisiloksan og tilsvarende forbindelser av andre metalliske eller ikke-metalliske elementer.

Den første reaktanten kan omfatte to eller flere av de tidligere nevnte forbindelsene der hvor det er ønskelig, f.eks. for å fremstille et keramisk materiale, f.eks. et karbid eller nitrid, av to eller flere forskjellige metalliske eller ikke-metalliske elementer. Når man ønsker å fremstille et borid eller silisid av et metalliske eller ikke-metallisk element, kan den første reaktanten omfatte en forbindelse av bor eller silisium og en forbindelse av et metallisk eller ikke-metallisk element forskjellig fra bor eller silisium.

Vanligvis vil forbindelsen av det metalliske eller ikke-metalliske element ikke omfatte hydroksylgrupper, da forbindelser av metalliske eller ikke-metalliske elementer som inneholder hydroksylgrupper og som er i stand til å danne et keramisk materiale, vanligvis er ustabile, eller de kan muligens ikke engang eksistere som hydroksyder, eller de kan lett selv-kondensere og danne et polymert produkt, eller de kan eksistere som et hydratisert oksyd istedenfor et hydroksyd, f.eks. som i tilfellet med hydratisert alumina.

I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen reageres forbindelsen av det metalliske eller ikke-metalliske elementet med en organisk forbindelse som har to eller flere hydroksylgrupper for å fremstille et polymer-materiale. Den organiske forbindelsen kan være f.eks. alifatisk, aromatisk eller cykloalifatisk. Eksempler på egnede alifatiske organiske forbindelser som inneholder to hydroksylgrupper, omfatter glykoler, f.eks. etylenglykol, propylenglykol, butylenglykol og dietylenglykol. Eksempler på egnede alifatiske organiske forbindelser som inneholder flere enn to hydroksylgrupper omfatter glycerol, trihydroksybutan og trihydroksypentan. Eksempler på cykloalifatiske organiske forbindelser som inneholder minst to hydroksylgrupper omfatter dihydroksycykloheksan og trihydroksycykloheksan. Aromatiske organiske forbindelser som omfatter to eller flere hydroksylgrupper er fordelaktig, da de inneholder en stor andel karbon, og når de bygges inn i det polymere materialet hjelper de til å oppnå det nødvendige forholdet mellom karbon og oksyd av det metalliske eller ikke-metalliske elementet i det forkoksede produktet fremstilt fra det polymere materialet. Eksempler på slike aromatiske forbindelser omfatter kresoler, dihydroksytoluen og dihydroksynaftalen.

Den andre reaktanten kan omfatte to eller flere av de tidligere nevnte forbindelsene.

For at det keramiske materialet som er fremstilt fra det forkoksede produktet skal få den ønskede sammensetningen er det ønskelig at forholdet mellom karbon og oksydet av det metalliske eller ikke-metalliske elementet i det forkoksede produktet er nesten eller i det vesentlige lik det forholdet som er teoretisk nødvendig. Ved fremstilling av et karbid fra et forkokset produkt som omfatter en blanding av karbon og et oksyd M02, som i tilfellet med Si02, Ti02 og Zr02, er den såkalte karbotermiske reaksjonen f.eks. og det teoretisk nødvendige molare forholdet mellom oksydet og karbon er 1:3. I de tilfellene som gjelder oksydene av silisium, titan og zirkon er de teoretisk nødvendige vektforholdene mellom oksyd og karbon

Støkiometrien i den karbotermiske reaksjonen kan være forskjellig, som i tilfellet med reaksjonen mellom karbon og oksydet av tantal.

I dette tilfellet er molforholdet mellom oksyd og karbon som er teoretisk nødvendig lik 1:7, som tilsvarer 84 vektprosent Ta205 og 16 vektprosent karbon i det forkoksede produktet fremstilt fra det polymere produktet, dvs. et vektforhold av karbon:Ta205 på 1:5,25.

Forholdet mellom karbon og oksydet av det metalliske eller ikke-metalliske elementet som er nødvendig i det forkoksede produktet kan være forskjellig når man skal fremstille et nitrid. F.eks. når det gjelder elementene titan, vanadium, zirkonium og hafnium med oksyder som kan beskrives med formelen M02 og med nitrider som kan beskrives ved formelen MN, kan bruttoreaksjonen beskrives som

Det støkiometriske forholdet som er teoretisk nødvendig er et molforhold mellom oksyd og karbon på 1:2, som svarer til de følgende vektforhold

Forholdet mellom karbon og oksydet av det metalliske eller ikke-metalliske elementet i det forkoksede produktet kan kontrolleres ved valget av den første og andre reaktanten, og ved å velge forholdet mellom disse reaktantene som anvendes til fremstillingen av det polymere materialet. Når det f.eks. kreves en relativt høy andel av karbon i det forkoksede produktet, kan den andre reaktanten omfatte en organisk forbindelse som inneholder en cyklisk gruppe, f.eks. en aromatisk eller cykloalifatisk gruppe, eller en gruppe som er umettet, da tapet av karbon når et polymer-produkt som er fremstilt fra en slik forbindelse blir omdannet til et forkokset produkt ikke er stort, dvs. at karbon-utbyttet er høyt. Egnede slike organiske forbindelser omfatter dihydroksynaftalen og dihydroksycykloheksan. På den annen side vil organiske forbindelser som inneholder alifatiske grupper ha en tendens til å gi et høyt karbontap når et polymerprodukt som er fremstilt fra en slik forbindelse blir omdannet til et forkokset produkt, og karbontapet er ikke svært avhengig av kjede-lengden på den alifatiske gruppen. Når man således ønsker et forkokset produkt som inneholder en høy karbonandel, vil man ikke foretrekke å bruke alifatiske glykoler og polyoler, i alle fall ikke en stor andel. Fremstillingen av et polymer-materiale og et forkokset produkt som inneholder en stor karbonandel, blir også favorisert ved å bruke en ytterligere reaktant som omfatter en organisk forbindelse som inneholder en enkelt hydroksylgruppe, f.eks. en alkohol som inneholder en cyklisk gruppe, f.eks. cykloheksanol, eller en alkohol som inneholder en umettet gruppe og som også fortrinnsvis er cyklisk, f.eks. furfurylalkohol. En slik reaktant som inneholder en enkelt hydroksylgruppe reagerer med den første reaktanten og danner en enhet som er knyttet til kjeden av det polymere materialet og ikke en enhet inne i kjeden av det polymere materialet. Ønsker man en relativt høy andel av oksyd av det metalliske eller ikke-metalliske elementet i det forkoksede produktet, kan man anvende en tilleggsreaktant til fremstillingen av det polymere materialet som omfatter en forbindelse av det metalliske eller ikke-metalliske elementet som har en enkelt gruppe som reagerer med hydroksylgrupper. En slik forbindelse reagerer med den andre reaktanten og danner en enhet som er pendant til kjeden av det polymere materialet, istedenfor en enhet inne i kjeden av det polymere materialet. Eksempler på slike reaktanter omfatter et trialkylalkoksysilan, f.eks. trimetyletoksysilan, og tilsvarende forbindelser av titan, zirkonium, vanadium, tantal og andre metalliske og ikke-metalliske elementer.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utføres i et flytende medium som reaktantene er løselige i og hvor reaktantene og andelene av disse, og løsningsmidlene for reaktantene, hvis noen, er valgt slik at reaktantene er blandbare med hverandre eller er løselige eller lett dispergerbare i et felles løsningsmiddel. Den første reaktanten, det er den metalliske eller ikke-metalliske forbindelsen, og den andre reaktanten, det er den organiske forbindelsen, skulle således være blandbare med hverandre eller løselige i eller dispergerbare i et felles løsningsmiddel. Når reaksjon finner sted mellom reaktanter som er blandbare med hverandre, eller når reaksjon finner sted i et løsningsmiddel for reaktantene, og det polymere materialet som fremstilles blir felt ut, er det mulig å fremstille det polymere materialet i form av små partikler med ensartet størrelse og som har en ensartet sammensetning. Et polymer-materiale av slik form kan også fremstilles når en dispersjon av reaktantene i et flytende medium blir polymerisert, spesielt når en kolloidal dispersjon av reaktantene blir polymerisert.

Reaktanter som er blandbare med hverandre og løsningsmidler for oppløsning eller dispergering av reaktanter, kan velges ut ved hjelp av enkle eksperimenter, spesielt ved hjelp av de følgende eksempler på slike reaktanter og løsningsmidler.

Eksempler på forbindelser av metalliske eller ikke-metalliske elementer og på organiske forbindelser som inneholder hydroksylgrupper som er blandbare med hverandre omfatter tetraetoksysilan og glycerol, alternativt inneholdende også furfurylalkohol, tetraetoksysilan og dietylenglykol, alternativt også inneholdende furfurylalkohol, og trietoksybor og glycerol når de er oppvarmet til en noe høyere temperatur.

Løsningsmidler som kan anvendes omfatter høytkokende hydro-karboner, f.eks. slike som koker ved en temperatur høyere enn 200°C, petroleumetere og flytende paraffiner. Etanol er et egnet løsningsmiddel for anvendelse med flere forskjellige forbindelser av metalliske eller ikke-metalliske elementer og organiske forbindelser som inneholder hydroksylgrupper, f.eks. titantetraklorid og glycerol; titantetraetoksyd og glycerol; titantetraetoksyd og glycerol eventuelt blandet med furfurylalkohol, aluminiumtriklorid og glycerol, aluminiumtriisopropoksyd og glycerol eventuelt blandet med furfurylalkohol; zirkoniumtetra-klorid, glycerol og furfurylalkohol; tetraetoksysilan og cyklo-heksan-1,4-diol, resorcinol eller 1,3,5-trihydroksybenzen, og hafniumtetraklorid og glycerol.

Selv når reaktantene er blandbare med hverandre kan de reageres i nærvær av et løsningsmiddel som de er løselige i.

I virkeligheten foretrekker man å bruke et slikt løsningsmiddel av grunner som skal forklares i det følgende.

Når reaktantene hverken er blandbare med hverandre eller løselige i et felles løsningsmiddel, må de reageres med hverandre i form av en dispersjon i et flytende medium, fortrinnsvis i form av en kolloidal dispersjon. Bruk av et dispergeringsmiddel hjelper til å danne og opprettholde en slik dispersjon.

Da reaksjon mellom den metalliske eller ikke-metalliske forbindelsen og den organiske forbindelsen som inneholder hydroksylgruppe er av karakter en kondensasjonspolymerisering, vil man velge forholdene mellom reaktantene for å oppnå den ønskede kondensasjonen, og det kan være lite som taler for å variere forholdene mellom reaktantene. De valgte forhold mellom reaktantene vil derfor avhenge av antallet grupper som reagerer med hydroksylgrupper i den metalliske eller ikke-metalliske forbindelsen, og av antallet hydroksylgrupper i den organiske forbindelsen. De relative forholdene mellom reaktantene kan velges slik at det i reaksjonsblandingen er et tilnærmet ekvimolart forhold mellom hydroksylgrupper og grupper som reagerer med hydroksylgrupper. F.eks., når tetraetoksysilan, som inneholder 4 reaktive grupper, reageres med glycerol, som inneholder 3 reaktive grupper, er reaksjonen en transforestring, hvor etanol elimineres, og for å produsere et polymermateriale av rimelig høy molekylvekt kan det molforholdet som velges mellom tetraetoksysilan og glycerol være i området 3:4. Man kan allike-vel velge et overskudd av en reaktant i forhold til de andre for

å tvinge reaksjonen mot fullstendighet.

I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir reaksjon utført i et medium hvor reaktantene er løselige, og hvor det polymere materialet som produseres blir utfelt i partikkelform. Det polymere materialet som dannes må derfor være uløselig i mediet. Man kan hjelpe på dannelsen av det polymere materialet i partikkelform ved å utføre reaksjonen i nærvær av et felles løsningsmiddel for reaktantene, heller enn bare i en homogen blanding av reaktantene, og ved å velge konsentrasjonen av reaktantene i løsningsmiddelet. Selv om den optimale konsentrasjonen av reaktanter i det felles løsningsmiddelet for dannelsen av partikkelformet polymermateriale i noen grad kan avhenge av karakteren av reaktantene, vil konsentrasjonen av den første reaktanten og av den andre reaktanten, og eventuelle tilleggsreaktanter som kan være tilstede, vanligvis være tilsammen i området 5-60 vektprosent av den totale vekten av reaktantene og flytende medium. Man kan også hjelpe på dannelsen av polymermaterialet i partikkelform ved grundig og kraftig rysting av reaktantene, og ved å anvende et dispergeringsmiddel som hjelper til å holde det polymere materialet godt dispergert i reaksjonsmediet. Konsentrasjonen av dispergeringsmiddel som det passer å anvende vil avhenge av konsentrasjonen av reaktantene i reaksjonsmediet, men konsentrasjonen er passende i området 0,5-10 vektprosent av den totale vekten av den første og andre reak-tanten og av eventuelle tilleggsreaktanter. Egnede dispergeringsmidler omfatter materialer som har affinitet for det polymere materialet som dannes i reaksjonen og for det flytende mediet. Eksempler på egnede dispergeringsmidler omfatter derivater av polyhydro-stearinsyre, f.eks. et polyhydrostearinsyrederivat av glycidylmetakrylat, eller polymetylmetakrylat reagert med polyhydroksy-stearinsyre og inneholdende restsyregrupper. Anvendelse av et dispergeringsmiddel anbefales også når én eller flere av reaktantene er i form av en dispersjon i et flytende medium, spesielt når man ønsker en dispersjon som er i det vesentlige kolloidal.

Partikkelstørrelsen på det polymere materialet som fremstilles kan også kontrolleres ved å velge konsentrasjonen av reaktantene i reaksjonsmediet, ved anvendelse av et dispergeringsmiddel, og ved å velge konsentrasjonen av dette, ved kontroll av lengden av reaksjonen mellom reaktantene, og ved å bruke kraftig omrøring. Vanligvis vil partikkelstørrelsen av det polymere materialet være mindre jo lavere konsentrasjonen av reaktantene er i reaksjonsmediet og jo større konsentrasjonen er av dispergeringsmiddelet, jo grundigere reaksjonsmediet blir omrystet, og jo lavere omdanningen er av reaktantene til polymermaterialet, selv om de foran nevnte kriteriene er ment bare som generell retningslinje.

Partikkelstørrelsen av det keramiske materialet som fremstilles til slutt vil avhenge av partikkelstørrelsen av det polymere materialet som det keramiske materialet fremstilles fra. En partikkelstørrelse for det polymere materialet i området 1-500 ixm vil vanligvis være passende. En foretrukket partikkel-størrelse er mindre enn 100 /im.

Det kan være tilrådelig eller endog nødvendig å utføre reaksjon under tørr inert atmosfære, spesielt hvor forbindelsen av det metalliske eller ikke-metalliske elementet lett lar seg hydrolysere, f.eks. hvor det metalliske eller ikke-metalliske elementet er et alkoksyd, f.eks. hvor forbindelsen er et alkoksyd av silisium eller titan. Noen halogenforbindelser av metalliske eller ikke-metalliske elementer, f.eks. SiCl4 og TiCl4, er også lett hydrolyserbare.

Den temperaturen som reaksjonen foregår ved vil avhenge

av de spesielle reaktantene. Med reaktanter som silisiumtetra-halogenider eller glykoler eller polyoler, f.eks. etylenglykol eller glycerol, kan reaksjonen således tillates å foregå ved eller omkring omgivende temperatur, skjønt med andre reaktanter, og hvor reaksjonen utføres i et løsningsmiddel, kan det være nødvendig å utføre reaksjonen ved forhøyet temperatur. Reaksjonstemperaturen vil vanligvis ikke være over kokepunktet for løsningsmiddelet, selv om det kan anvendes en temperatur over kokepunktet. Reaksjonen kan utføres ved forhøyet temperatur for å fjerne et reaksjonsprodukt og for å hjelpe til ved dannelsen av det polymere materialet. Når f.eks. reaksjonen er en transforestringsreaksjon, hvor en alkohol blir eliminert, f.eks. i tilfellet med reaksjon av et silisiumalkoksyd med en hydroksy-

forbindelse, er reaksjonstemperaturen fortrinnsvis over kokepunktet for alkoholen som blir eliminert i reaksjonen.

Reaksjon kan befordres ved nærvær i reaksjonsblandingen av egnede katalysatorer, f.eks. syrekatalysatorer i tilfelle hvor reaksjonen er en transforestringsreaksjon. Egnede katalysatorer for slike transforestringsreaksjoner er kjent i teknologien.

Det polymere materialet som fremstilles kan felles ut av det flytende mediet, f.eks. fra det løsningsmidlet som reaksjonen utføres i, uten at det er nødvendig å ta spesielle skritt for å oppnå denne utfellingen. På den annen side kan det være nødvendig å forårsake at det polymere materialet felles ut, eller i det minste å hjelpe til med at utfellingen finner sted. Dette kan oppnås f.eks. ved tilsetning av et ikke-løsningsmiddel til reaksjonsblandingen, eller ved å fjerne noe av løsningsmidlet fra reaksjonsblandingen, eller ved å fjerne et reaksjonsprodukt fra reaksjonsblandingen, f.eks. ved å fjerne den alkoholen som produseres ved reaksjon mellom en ester av et metallisk eller ikke-metallisk element og en organisk forbindelse som har to eller flere hydroksylgrupper. Fjerning av et slikt reaksjonsprodukt eller en del av et slikt løsningsmiddel kan utføres ved destillasjon.

Det polymere materialet som fremstilles kan fraskilles på passende måte, f.eks. ved filtrering av reaksjonsmediet, og det kan vaskes for å fjerne løsningsmiddel og ureagerte reaktanter og tørkes.

Fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelsen kan utføres på kontinuerlig måte. Den første og andre reaktanten, og alternativt et dispergeringsmiddel og et løsningsmiddel for reaktantene, kan således mates kontinuerlig til et reaksjonskar, innholdet i reaksjonskaret kan fjernes kontinuerlig fra reaksjonskaret, og det polymere materialet kan skilles fra innholdet av reaksjonskaret som er blitt fjernet fra dette. Etter fraskillingen av det polymere materialet kan de ureagerte reaktantene, og løsnings-midler og dispergeringsmidler som eventuelt er tilstede, returneres til reaksjonskaret, og ytterligere reaktanter og løsningsmidler og dispergeringsmidler eventuelt også mates inn i reaksjonskaret etter behov.

I ett eller flere etterfølgende trinn kan det partikkelformede polymere materialet som er fremstilt i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen pyrolyseres for å frembringe et partikkelformet keramisk materiale. Det polymere materialet kan pyrolyseres i to trinn som omfatter et første trinn som varmer opp materialet ved forhøyet temperatur for å frembringe et forkokset produkt som omfatter en svært intim blanding av et oksyd av det metalliske eller ikke-metalliske elementet og karbon, og et andre trinn som varmer opp det forkoksede produktet ved forhøyet temperatur for å frembringe et keramisk materiale, f.eks. i en inert atmosfære for å frembringe et karbid av et metallisk eller ikke-metallisk element, eller i en atmosfære som inneholder nitrogen eller en reaktiv nitrogenholdig forbindelse for å frembringe et nitrid av et metallisk eller ikke-metallisk element. Denne viderebehandlingen av det polymere materialet vil bli beskrevet med henvisning til en totrinns fremgangsmåte.

Den temperaturen hvorved oppvarmingen utføres i forkoks-ningstrinnet vil avhenge av karakteren av den organiske komponenten i det polymere materialet, men vanligvis vil det være tilstrekkelig med en temperatur på opp til 600°C, selv om det kan anvendes en høyere temperatur, f.eks. en temperatur opp til omlag 800°C. Oppvarmingen bør utføres i en tid som er tilstrekkelig til at den organiske komponenten i det polymere materialet kan bli i det vesentlige fullstendig karbonisert, f.eks. for en tid som er tilstrekkelig til at det ikke lenger blir noe vekttap på det forkoksede produktet ved den valgte temperaturen.

I det andre trinnet av pyrolysen blir det forkoksede produktet oppvarmet til en temperatur over den som forkoksnings-trinnet ble utført ved, for å utføre en karbotermisk reaksjon mellom karbon og oksydet av det metalliske eller ikke-metalliske elementet i det forkoksede produktet. En temperatur på opp til omlag 1600°C, muligens noe høyere, f.eks. opp til 1800°C, vil vanligvis være tilstrekkelig, og oppvarmingen bør utføres i en inert atmosfære, f.eks. i en atmosfære av en inert gass, f.eks. helium, hvor et karbid av det metalliske eller ikke-metalliske elementet skal fremstilles ved den karbotermiske reaksjonen, eller oppvarmingen bør utføres i en atmosfære av en reaktiv nitrogenforbindelse, f.eks. rent nitrogen eller ammoniakk, når et nitrid av det metalliske eller ikke-metalliske elementet skal fremstilles.

Oppfinnelsen illustreres ved følgende eksempler.

Eksempel 1

Den følgende reaksjonsblandingen ble innmatet under nitrogen til et reaksjonskar utstyrt med en rører for høye hastigheter, en tilbakeløpskondensator og et innløp og utløp for nitrogen.

1. Hovedsakelig C16 isoparaffiner med en del C12 isoparaffiner, kokepunkt 225-255°C. 2. 50 vektprosent løsning i white spirit av et polyhydroksy-stearinsyrederivat av glycidylmetakrylat.

Innholdet i reaksjonskaret som var i form av en løsning, ble oppvarmet ved tilbakeløpstemperatur i 3 timer under en atmosfære av nitrogen, og under kraftig omrøring. Deretter ble den kraftige omrøringen fortsatt, og en flytende fase som besto hovedsakelig av etanol og noe ureagert tetraetoksysilan ble destillert av fra reaksjonskaret, til å begynne med ved en temperatur på 80°C.

Etter som destillasjonen fortsatte, ble et polymermateriale

utfelt som fine, brune partikler, og destillasjonen ble fortsatt inntil en temperatur på 190°C ble nådd, og hvor ingen ytterligere væske kunne destilleres av. Innholdet i reaksjonskaret ble deretter tillatt å kjøle ned, et like stort volum av 40-60 petroleter ble tilsatt, innholdet ble filtrert for å skille ut det partikkelformede polymere materialet, og det partikkelformede materialet ble vasket med petroleter og tørket i vakuum ved 60°C. Utbyttet av de fine partiklene av partikkelformet polymer-materiale var 54,2 g.

Det partikkelformede polymere materialet, som inneholdt

15,3 vektprosent silisium og 39,3 vektprosent karbon, og oksygen,

ble oppvarmet til en temperatur på 800°C under nitrogenatmosfære med en økning av temperaturen på 7°C pr. minutt for å fremstille et forkokset produkt bestående av silika og karbon (62,5 vektprosent silika og 37,5 vektprosent karbon), og det forkoksede produktet ble oppvarmet i en atmosfære av helium, mens temperaturen ble hevet med en hastighet på 7°C pr. minutt fra omgivende temperatur opp til 450°C og deretter ved en hastighet på 5°C pr. minutt opp til 1600°C.

Undersøkelse av det partikkelformige produktet ved røntgen-strålediffraksjon og Raman-spektroskopi viste at det inneholder Æ Sic, og produktet inneholdt også noe restkarbon. Produktet besto av fine partikler.

Eksempel 2

Fremgangsmåten i eksempel 1 ble gjentatt med unntak av at reaksjonsblandingen besto av

1. Polymetylmetakrylat som inneholder polyhydroksystearinsyre-grupper.

Den flytende fasen som ble destillert av besto hovedsakelig av isopropanol, maksimaltemperaturen som ble oppnådd var 150°C, og det partikkelformede polymere materialet som ble fremstilt besto av fine partikler av et lyst, gult farget materiale. Det polymere materialet besto av karbon 13,62 vektprosent, hydrogen 4,6 vektprosent, aluminium 19,0 vektprosent og oksygen, og partikkelstørrelseanalyse viste at 100 prosent av partiklene hadde en størrelse mindre enn 100 jiim og at medianpartikkel-størrelsen var 10 /xm. Det lyse, gule polymere materialet ble pyrolysert til et forkokset produkt, og det forkoksede produktet ble videre pyrolysert ved oppvarming, ved å følge fremgangsmåten beskrevet i eksempel 1, unntatt at pyrolysen av det forkoksede produktet ble utført under en atmosfære av nitrogen.

Undersøkelse av de fine partiklene i det resulterende produktet ved røntgenstråledif f raks jon og Raiaan-spektroskopi viste at det besto av A1N med noe restkarbon.

Eksempel 3

Polymeriseringsfremgangsmåten i eksempel 1 ble gjentatt med unntak av at reaksjonsblandingen besto av

og den maksimale temperaturen som ble oppnådd var 150°C. Det partikkelformede polymere materialet ble fremstilt i form av et hvitt partikkelformet materiale og med et utbytte på 20,5 g. Partiklene av det polymere materialet hadde en medianstørrelse på 11 /Lim, og 100 prosent av partiklene hadde en størrelse på mindre enn 113 jiim.

Det polymere materialet tjente som forløper for produk-sjonen av titanborid.

Eksempel 4

Produktet fra polymeriseringen var et brunt polymermateriale i form av fine, brune partikler. Utbytte av polymermateriale var 30 g.

Eksempel 5

Fremgangsmåten ved polymeriseringen i eksempel 2 ble gjentatt, med unntak av at reaksjonsblandingen besto av

Produktet fra polymeriseringen var et lyst, gult farget polymermateriale i form av fine partikler. Utbyttet var 42 g.

Eksempel 6

Produktet av polymeriseringen var et lyst gulfarget polymer-materiale i form av fine partikler. Utbyttet av polymermaterialet var 16,5 kg.

Eksempel 7

Fremgangsmåten i eksempel l ble gjentatt, med unntak av at reaksjonsblandingen besto av

Innholdet i reaksjonkaret ble oppvarmet ved 150°C i 1 time, og isopropanol ble destillert fra reaksjonskaret. Det polymere materialet som ble dannet i reaksjonen, som var i form av lyst gulfargede fine partikler, ble filtrert, vasket med en paraffin med lavt kokepunkt og tørket under vakuum i 1 time ved 70"C. utbyttet av polymermaterialet var 36,7 g, medianstørrelsen på partiklene av polymermaterialet var 10 /xm og partiklene hadde en størrelse på mindre enn 65 ixm, og det polymere materialet besto av karbon 35,10 vektprosent, hydrogen 5,89 vektprosent, aluminium 14,2 vektprosent, og oksygen.

Eksempel 8

Fremgangsmåten i eksempel 7 ble gjentatt, med unntak av at reaksjonsblandingen inneholdt 150 ml tetraisobutan og 0,5 g dispergeringsmiddel. 41 g polymermateriale ble fremstilt i form av fine partikler, partiklene hadde en middelstørrelse på 4 jum, og 100 prosent av partiklene hadde en størrelse på mindre enn 65 /nm, og det polymere materialet besto av karbon 46,02 vekt-prosent, hydrogen 7,45 vektprosent, aluminium 13,1 vektprosent, og oksygen.

Eksempel 9

Fremgangsmåten i eksempel 7 ble gjentatt, med unntak av at reaksjonsblandingen besto av

17 g polymermateriale ble fremstilt i form av fine partikler,

100 prosent av partiklene hadde en. størrelse på mindre enn 100 nm, og 50 prosent hadde en størrelse på mindre enn 11 /nm,

og det polymere materialet besto av karbon 36,12 vektprosent, hydrogen 5,70 vektprosent, aluminium 13,90 vektprosent, og oksygen.

Eksempel 10

Fremgangsmåten i eksempel 9 ble gjentatt, med unntak av at dietylenglykoldimetyleteren ble erstattet av 75 ml N-metyl-pyrollidon. 18 g polymermateriale ble fremstilt i form av fine partikler, medianstørrelsen av partiklene var 10 /xm, og partiklene hadde en størrelse på mindre enn 65 firn, og polymermaterialet besto av karbon 35,50 vektprosent, hydrogen 5,54 vekt-prosent, aluminium 14,1 vekt-prosent, og oksygen.

Eksempel 11

Innholdet i reaksjonskaret ble oppvarmet ved 160°C i 1 time, og etanol ble destillert av fra reaksjonskaret.

21,4 g polymermateriale ble fremstilt i form av fine partikler, 100 prosent av partiklene hadde en størrelse på mindre enn 100 /xm, og 50 prosent av partiklene hadde en størrelse på mindre enn 25 /xm, og det polymere materialet besto av karbon 40,60 vektprosent, hydrogen 4,97 vektprosent, titan 20,4 vekt-prosent, og oksygen.

Eksempel 12

Fremgangsmåten i eksempel 11 ble gjentatt, med unntak av at reaksjonsblandingen besto av 24 g polymermateriale ble fremstilt i form av fine partikler, 100 prosent av partiklene hadde en størrelse på mindre enn 160 nn, og 50 prosent av partiklene hadde en størrelse på mindre enn 20 nn, og det polymere materialet besto av karbon 41,27 vektprosent, hydrogen 4,95 vektprosent, titan 20,2 vekt-prosent, og oksygen.

Eksempel 13

Innholdet av reaksjonskaret ble oppvarmet ved 160°C i 1 time, og metanol og etanol ble destillert fra reaksjonskaret. 33 g polymermateriale ble fremstilt i form av fine partikler, 100 prosent av partiklene hadde en størrelse på mindre enn 280 ym, og 50 prosent av partiklene hadde en størrelse på mindre enn 105 Atm, og det polymere materialet besto av karbon 40,15 vektprosent, hydrogen 4,54 vektprosent, titan 12,6 vekt-prosent, bor 4,43 vektprosent, og oksygen.

Titanborid ble fremstilt ved pyrolyse av det polymere materialet.

Claims

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en forløper som er et polymermateriale og fra hvilket et keramisk materiale kan fremstilles ved pyrolyse, idet fremgangsmåten omfatter omsetting av

(1) en første reaktant som omfatter en forbindelse eller forbindelser av minst ett metallisk eller ikke-metallisk element som har to eller flere grupper som reagerér med hydroksylgrupper, og

(2) en andre reaktant som omfatter minst én organisk forbindelse som har to eller flere hydroksylgrupper, hvorved nevnte reaksjon utføres i et flytende medium som reaktantene er løselige i, og hvor det polymere materialet som fremstilles ved reaksjonen kan gjøres uløselig, utfelling av det polymere materialet i det flytende medium i partikkelform og gjenvinning av det polymere materialet som omfatter minst ett metallisk eller ikke-metallisk element, oksygen og karbon, fra det flytende medium i partikkelform, og endelig at det eventuelt anvendes en tilleggsreaktant som omfatter en organisk forbindelse som inneholder en enkelt hydroksylgruppe, karakterisert ved at reaksjonen utføres ved dispersj onspolymerisasj on.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes reaktanter som er løselige i et felles løsningsmiddel.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det polymere materialet er uløselig i det felles løsningsmiddel.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller krav 2, karakterisert ved at man forårsaker at det polymere materialet blir utfelt ved å fjerne et reaksjonsprodukt fra det flytende medium.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at tilleggsreaktanten inneholder en cyklisk gruppe.

6. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-5, karakterisert ved at det anvendes en konsen-trasjon av den første reaktant og den andre reaktant, og av tilleggs-reaktanten hvis denne er tilstede, i området 5-60 vekt% regnet på den samlede vekt av reaktantene og det flytende medium.

7. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-6, karakterisert ved at det anvendes et dispergeringsmiddel.

8. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-7, karakterisert ved at det polymere materialet fremstilles med en partikkelstørrelse i området 1-500 im.

9. Anvendelse av det polymere materiale fremstilt ved fremgangsmåten ifølge hvilket som helst av kravene 1-8, ved at det pyrolyseres i ett eller flere tilleggstrinn for å fremstille et keramisk materiale.