SE437654B - Forfarande for framstellning av kiselkarbid - Google Patents

Forfarande for framstellning av kiselkarbid

Info

Publication number
SE437654B
SE437654B SE7904662A SE7904662A SE437654B SE 437654 B SE437654 B SE 437654B SE 7904662 A SE7904662 A SE 7904662A SE 7904662 A SE7904662 A SE 7904662A SE 437654 B SE437654 B SE 437654B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
weight
silicon
silicon carbide
flask
atom
Prior art date
Application number
SE7904662A
Other languages
English (en)
Other versions
SE7904662L (sv
Inventor
R H Baney
Original Assignee
Dow Corning
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 Dow Corning filed Critical Dow Corning
Publication of SE7904662L publication Critical patent/SE7904662L/sv
Publication of SE437654B publication Critical patent/SE437654B/sv

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/90Carbides
    • C01B32/914Carbides of single elements
    • C01B32/956Silicon carbide
    • C01B32/963Preparation from compounds containing silicon
    • C01B32/977Preparation from organic compounds containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C04B35/571Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained from Si-containing polymer precursors or organosilicon monomers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/38Polysiloxanes modified by chemical after-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/60Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule in which all the silicon atoms are connected by linkages other than oxygen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/88Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by thermal analysis data, e.g. TGA, DTA, DSC
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/10Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/64Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/60Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

7904662-9 2 heter, vilka i sin tur ledde till den högra kostnaden, som normalt samhör- med kiselkarbidartiklar- I slutet av 1974 och i början av 1975 rafifiorterades många nya för- sök vid tillverkning av kiselkarbid- Wolfgang Verbeek raflvorterade enlist det amerikanska fiatentet 3853567 att han kunde bilda en formad artikel, t-ex- en fiber, bestående av en blandning av kiselkarbid och en kiselnitrid genom att Dyrolysera en silazan vid cirka 200 - 80000 för att bilda ett smältbart karbosilazanharts och sedan bilda en fiber och uaflvärma fibern i en inert atmosfär till cirka 800 - 2 00000- Silazanerna, som han fann användbara, framställdes av halogensilaner och aminer och inkluderade monomera, cykliska och volymera material- Silazanföreningen omvandlades till ett smältbart karbosilazanharts genom fiyrolys genom att föreningen fick Passera genom ett rör ufivvärmt till cirka 200-80000, vilket hade fyllts-med en fiacknins, t-ex. keramiska sadlar. Hartset var efter avångnine en gul till rödbrun, transnarent, skör, hydrolysokänslia Drodukt.
I Andra forskare, såsom Seishi Yajima och dennes medarbetare vid det jafianska undersökninssinstitutet för järn, stål och andra metaller, mohokuuniversitetet, har arbetat inom kiselkarbidtillverkninesområdet.
He har ravfiorterat sitt arbete i stor utsträcknine och för föreliggande diskussionsändamål kan föremålet för deras arbete sammanfattas genom 'att shziera den sammanfattning, som förekommer i Chemistry Letters, Sid- 551-554, 1975, Uublicerat av Chemical Society of Javan- Det skall observeras att ämnet ifråga även behandlas i flera vatentvublikationer, exemnelvis tyska OLS 2651140, tyska OLS 2618150, franska Datentet 2508590, jaflanska ansökningen 76/21365, tyska OLS 2628342, jaaanska vatentfiublikationen 77/74000, jaflanska Uatentflublíkationen 77/73109 och i det amerikanska Uatentet 4052430- Den första syntes, som beskrives av Yajima och hans medarbetare, var att utnyttja metalliskt litium för att avklorera dimetyldiklorsilan för att framställa dodekametylcyklohexasilan. Dodekametylcyklohexasi- lanen renades sedan medelst omkristallisation och sublimerine- Den uflvvärmdes sedan till AO0°C under 48 timmar i en autoklav för att ge en firodukt, som är Dolykartosilan- ?olykarbosílanen behandlades æflan med lösningsmedel för att avlägsna fraktioner med låg molekyl- vikt och den kvarstående Polykarbosilanen ufifilöstes i bensen eller xylen- Denna firodukt visade sig ha en molekylvikt av 1000 - 2000.
Polykarbosílanen i bensen eller xylen spanns sedan till fibrer genom torrsvinning- Såsom Yajima mycket riktigt medgiver var ietta förfarande tekniskt besvärligt vä grund av den dyrbara och tidskrävande sflecifika kemiska reaktionen, användningen av litiummetall, autoklav, aceton- ' > ref-gr! aaíâwae Keane» ass” “ia _ ___.. 'l 7904662-9 fraktionerina och torrsfiinnina- Såsom lösning av de svårigheter, som Uåträffats vid Yajima's ursvninrliga syntes, raflflorterade denne och hans medarbetare en andra förbättrad syntes för kiselkarbid- Förfarandet bestod i att använda en blandning av silan och metalliskt nfltrium i en kolv, vilken blandninr täcktes medelst en ström av arpongas. Uteånesmaterialet dimetyldiklor- silan alacerades i en droflntratt och kolven uvfivärmdes för återlonv, varvid natriet smälte- Under omrörninp tillsattes dimetyldiklorsilanen drovvvis och det smälta natriet avklorerade-silanen för att se en fällnine av fiolydimetylsilaner. Den erhållna “rodukten hade vid det illustrativa exemfilet en eenomsnittlig molekylvikt av ungefär 3900.
Polykarbosilanen avlägsnades därefter genom filtrering och det metalliska natriet, som kvarblev tillsammans med Produkten, nedbröts med mety1~ alkohol- Den tvättades sedan med vatten två gånger, torkades och Dlacerades i ett reaktionskärl, varfiå den omvandlades till en vätska gengm unnvärmninp till 32000. Därefter återlobvsdestillerades densamma under 5 timmar ufifi till en temfleratur av 47000 för att avlägsna flyktiga ämnen- Den resulterande viskösa substansen ufifitogs sedan i n-hexanlösnins, filtrerades åter och koncentrerades vid reducerat tryck och uflvvärmdes åter för att avlägsna komfionenter med lâp molekyl- vikt- Den genomsnittliga molekylvikten för slutflrodukten var cirka 948, dvs. lägre än “olysilanen vid 3200, vilket indikerade att den ut- fällda “olysilanen ufifldelats och omarranperats för att ae fiolykarbo- silan med låare molekylvikt- Slutigen skall observeras en del arbete, som utförts av Roy Rice och beskrivits i U-S- Debartment of Commerce, National Technical Information Service Bulletin AD~D0O3-165, vilket är baserat Uå den amerikanska “atentansökninaen nummer 716729. Rice gör det vittomfattande fiâvekandet, att nästan varje volymer innehållande kisel kan vyrolyseras till ett keramiskt material men bortsett från två korta exemfiel utlär icke beskrivningen för fackmannen de sveciella sätten och medlen för att få det keramiska materialet- Rice utlär väsentligen att man kan ta en kisel innehållande volymer och uvflvärma den till höpa temfieraturer och få ett kiselbaserat keramiskt material- Ingen förklaring hos Rice ger den nödvändiga detaljerade information, som givits av Verbeek och Yajima och andra beträffande hur man behandlar materialen eller vilka utgångsmaterial, som skall användas eller om flyktiga Urodukter är inbegrifina eller hur desamma skall behandlas. Rice anser endast allmänt känd teknik såsom ubvhettninpsgraden, användningen av en inert atmosfär o.s-v- Helt igenom beskrivningen sfiekulerar Rice om vad som hinde hända och hans anaivelser är fyllda mel sådan hjülnord som borde, skulle och liknande. Det kan därför säpas att Rice undviker qvg W 1' 09063 i' 7904662-9 4 att i detalj beskriva vad faokmannen behöver känna till för att utöva förfarandena enligt föreliggande uvbfinning- _ Den här beskrivna uvflfinningen övervinner svårigheterna hos Yajima's förfaranden och beskriver en koncis metod, som lätt kan utnyttjas av fackmannen för framställning av kiselkarbid. j j Den här beskrivna unnfinningen är en mycket Draktisk, billig och säker metod för tillverkning av kiselkarbid- Detaljerna beträffande varför förfarandet ifråga är Uraktiskt, billigt och säkert framgår av den detalj- diskussion, som följer nedan- Vad som beskrivas är ett förfarande för framställning av kisel- kaábia, vilket består av (A) att bilda en önskad formartirel från en voly- silan, som har genomsnittsformeln 'ßætßfii täfil varvid Dolysilanen innehåller O - 60 molvrocent (CH3)2Si=~enheter och 40 - 100 molnrocent CH3Si5-enheter, varvid de återstående bindningarna nå kislet är fästa vid antingen en annan kiselatom, en kloratom eller en bromaton, så att Dolysilanen innehåller 10 - 43 viktsvrooent, baserat Då Uolysilanens vikt, av hydrolyserbar klor eller 21 - 63 viktsfirocent, baserat nå. 'Oolysilanens vikt, av hydrolyserbar brom, varvid volysilanen har en smältviskositet vid l50°C av 0,005-500 Pa's och en inre viskositet i toluen av 0,000l - 0,1 och (B) att upfivärma formartikeln i en inert atmosfär eller i ett vakuum till en hög temngrgtur inom området 1150 - l600°C, tills Dolysilanen omvandlats till kiselkarbid.
Mängden klor eller brom i volysilanen kan även beskrivas såsom förhållandet mellan halogenatomer och kiselatomer. Ett förhållande av O,lO;l till 1:1 är väsentligen ekvivalent med 10-45 viktsvrocent klor eller 21 - 63 viktsvrocent brom i Dolysilanen- vardera renresenta- tionen av halogenmängden är tillfredsställande.
Den nolysilan, som användes vid steg (A) enligt detta förfarande, kan framställas genom de metoder, som beskrivs i det amerikanska vatentet 2842580. i I detta Uatent beskrivs användningen av kvaternära halogenider,såsom katalysatorer för att klyva organohalogenfiolysilaner för att erhålla monosilaner med låg molekylvikt- I svalt 2, rader 51-70 i Datentskriften beskrivas en "högkokande rest" och hur denna erhålles- Till största -delen är denna "högkokande rest" analog med utgångsmaterialet, som föreligger i steg (A) enligt uvvfinningen- I själva verket kan den volyeilan, som är användbar vid uvvfinningen erhållas från varje källa, så länge som utgånesmaterialet innehåller disilanen (CH5)xZ3_XSiSiZ3_y(CH3)y, där Z är klor eller brom, x är O, 1, 2 eller 5 7904662-9 K och y är O, l, 2 eller 3 och summan av x + y är lika med åtminstone 1 och generellt mellan 2 och 4 såsom angives i nämnda oatent.
Disilanen kan framställas från de lämoliga silanerna eller disilanen kan utnyttjas såsom den föreliaaer som en komoonent i för- 'faranieresten frånden direkta syntesen av organosilaner- Den direkta syntesen av organoklorsilaner inteerioer att föra ånga av en oraanisk klorid över uflovärmt kisel och en katalysator- Se Eaborn, "Organosilicon Comoounds", Butterworths Scientific Publications,l96o, sid- l- Disilanen CH3Cl2SiSi(CH¿)2Cl påträffas i stora kvantiteter i återstoden från reaktionen och därefter är denna direkta “rocessrest (DPR) ett gott utgånasmaterial för att erhålla den Polysilan, som ut- nyttjas vid uflofinningen- I oraktiken behandlas DPR med en katalysator och uêovärmes såsom beskrives i det amerikanska “atentet 28425êC. Om DPR användes i stället för den rena disilanen, Påverkar närvaron av andra oraanokisel- föreninaar i UFR icke märkbart förfarandet enligt upofinninsen eller slutresultatet,eftersom vid behandling av DPR med katalysatorer en omarr anaerina äger rum, vilken ger flyktiga användbara silaner och kiselkarbi förßolymeren, nämligen Uolymeren, som anaives med formeln, som finns i steg (A). Silanerna destilleras frán reaktionsblandninaen, allterfters de bildas- Det observeras, att avläesnandet av de flyktiga silanerna ökar reaktionshastipheten- Dessa silaner användes kommersiellt inom andra områden och därför eliminerar deras värde en del av driftskostnade vid uofifinninaen- En skillnad mellan det förfarande som beskrivas i det amerikanska oatentet och föreliaeande uvofinnina är det faktum att r aktionen enligt ufiofinnineen icke forceras såsom anaives vid oatentet, i~ reaktionen aenomföres, tills en oolysilan, som kan hanteras, erhålles, medan enligt Uatentet reaktionen forceras för att Droducera alla silanmonomerer, som är möjliaa, från reaktionsmedlen och resten är icke alltid ett material, som lätt kan hanteras- För uvfifinningens ändamål består oolysilanen i huvudsak av (CH3)?Si=-enheter och CH3Si5-enheter- De återstående valenserna hos dessa silanenheter uoofylles genom en annan kiselatom eller en haloaen- idatom- Inom ramen för föreligaande uoofinnína ar sålunda tänkbara voly- silaner sådana, som har ett genomsnitt av 0,1 eller mer halopener “er kis atom- Andra enheter kan exemoelvis (varvid Hal är halogen) vara (Hal)?$i= CH3HalSi=, CH3(Hal)2Si-, (CH¿)2HalSi-, (Hal)¿Si~, (CH3)5 förhållandet mellan halopen och kisel om 0,l;l till lzl uoorätthàlles.
Material, som har det erfordrade förhållandet mellan halogen och kisel, har generellt smältviskositeter inom området 0,005 till 500 Pa~s.
Haloaener för upofinningens ändamål är klor eller brom och före- Si-, så länne trädesvis klor. De andra halosenerna, t.eX. jod, och fluor, undereår soon QUNÅTY 6 79o4662¥9 icke önskvärda sidoreaktioner och är svåra att hantera, så att de icke är användbara vid uflvfinningen- Det föredrages för uflfifinnineens ändamål att nlln hnlofienprufificrna nä disilanen dr samma halopen men det är även inom ramen för uflbfinnineen möjligt att ha både klor- och brom- eruflver vä disilanen- Polysilanen, som är användbar vid uaflfinningen, är icke lätt att analysera Uâ grund av materialets natur. Nolekylvikten för Dnlysilanen kan endast ufivskattas men det är känt att användbara Uolysilaner, som har poda hanteringsegenskaber, generellt har en inre viskositet i toluen inom området 0,0001 till 0,1. Det är tänkbart att material med höpr eller lägre viskositet kunde vara användbara men för ufivfinningens ändamål är ovanstående område att föredraga- Katalysatorerna, som är användbara, är omarrangeringskatalysa- torer och exemvel Då dylika katalysatorer är ammoniunhalogenider, tertiära organiska aminer, kvaternära ammoniumhalogenider, fosfonium- halogenider och silvercyanid- Föredragna är fosfoniumhalogeniderna och de kvaternära ammonium- halopeníderna- Hest föredragna är fosfoniumhalopeniderna, exemnelvis tetrabutylfosfoniumklorid.
. Mängden av använd katalysator kan ligga från 0,001 till 10 Vikts- Urocent, baserat Uå vikten av utgångsdisilanen- Katalysatorerna och _utgångsmaterialen kräver vattenfria förhållanden och man måste därför vara omsorgsfull med att säkerställa att fuktighet uteslutes från reaktions- syetemet, då disilanen och katalysatorn blandas. Generellt kan detta röran genom att använda en ström av torrt kväve såsom ett täcke över reaktions- blandninaen. Generellt och eftersom vyrolysen av kiselkarbidförflolymeren genomföres i en inert atmosfär kan användningen av kväve tjäna ett dubbelt ändamål- Det ligger inom ramen för ufißfinningen att utnyttja vakuum i stål let för en inert gas- Andra signifikanta asvekter är den låga temberatur, vid vilken denna reaktion kan drivas och det faktum att tryck icke erfordras. e Reaktionen för att bilda nolysilanen och de flyktiga silanerna genom- föres vanligen vid 70 - 30000 under 4 - 24 timmar- Högre eller lägre temfieraturer kan användas med kräves icke, eftersom de önskade reaktions- Urodukterna kan erhållas inom det angivna uvflvärmningsområdet, varvid de lägre temßeraturerna tjänar att göra reaktionen långsammare och ' de högre temneraturerna innebär slöseri med energi och ofta leder till icke önskvärda sidovrodukter, såsom karbosilaner, och förlust av kontroll över reaktionen.
Sedan Uolysilanen (I) framställts, kan den användas såsom en *smälta för att sainna fibrer och forma föremål. Det skall observeras att “olymererna, som formas flå detta sätt, är klara och i hög grad visköse. 7 7904662-9 De kräver icke utsfiädnine med lösningsmedel för att sänka viskosi teten för sflinnine eller dragning av fibrer.
Polyuersmältan, dvs- kiselkarbidförßolymeren i godtycklig önskad form, “yrolyseras sedan i en inert atmosfär eller vakuum för att erhålla kiselkarbiden- Sådana Uyrolysförfaranden flenomföres vid temoeraturer inom området ll5O - 166000 under 0,1 - 4 timmar.
Sammanfattningsvis genomfördes förfarandet genom att olacera en disilan eller DFR innehållande disilan i ett reaktionskärl fyllt med kväve och därtill sattes den lämpliga mängden katalysator- Reaktionsblandninsen ubvvärmes och de flyktiga silanerna bildas och avlägsnas kontinuerligt- Då den lämvliga viskositeten hos resten i reaktionskärlet uvfinåtts, avbrytas reaktionen genom att sänka temfiera- turen- Den kvarstående resten i reaktionskärlet är Uolysilan (I)- Detta material kan såsom en smälta formas vid denna tidfiunkt och sedan fiyroly- seras för att ge kiselkarbiden- Det skall observeras att ineen sveciell firocedur krävas för att blanda disilanen och katalysatorn- Katalysatorn och disilanen kan blandas som helhet och omröras med en Uaddelomrörare- Silanerna kan avlägsnas genom användning av en enkel destillationsafivarat.
För att underlätta för fackmannen skall ufiflfinninaen ytterligare beskrivas i samband med nedanstående exemoel- E5emvel_l - Framställning av Uolysilan från (0l2CH3Si)2 En 250 ml, med 3_halsar försedd, plaskol utrustades med ett kväveinloonsrör, termometer och kondensor fäst vid en toluenbubbel- fälla. Fällan utrustades med en läcklednine till en ventilerad huv- Vakuum åstadkoms i kolven och kolven sfiolades med torrt kväve under ett fåtal timmar- Vakuum Uàfördes àteripen kolven och en kväveström startades- Tetrabutylfosfoníumklorid, 2,5 P, tillsattes till kolven och utsattes för torrt kväve under l h, ett vakuum fiâfördes kolven och kväveströmmen startades sedan med en hastighet av en bubbla kväve/l5 sek.
Kolven tillsattes via en soruta med 50 p (0l2CH3Si)2- Flandnineen uflfivärmdes till återloon och hade en lätt vattenfärnad nïans- Den före- föll att fälla ut sakta och satstemoeraturen steg till 9000 och sänktes därefter till 8100 inom en timme- En sur yes utvecklades och den lätta fällninaen försvann- Efter 3 timmar föll temoeraturen till 7500 och efter 4 timmar föll temveraturen till 7100- Raaktionen, med undantas för kväveströmmen, avstängdes- Resten i kolven var mycket viskös och fibrer kunde snabbt dagas med en glasstav genom att donna elasstaven materialet och snabbt dra undan den- Materialet var klart med en ljus- aul färg- f Poor- Qunnxrrl 7904662-9 Rremfiel 2 Abnaraturen var väsentligen densamma som vid exemflel l och till kolven sattes 2,5 E (butyl)4PCl och 66,7 g (CH3SiCl2)2- Kolven och innehållet hade förut torkats och behandlats med kväve liksom i exempel l- Blandningen var klar. Efter omrörning¿vid rumstemfieratura under cirka 16 h steg temveraturen till cirka 70 C,al1temedan bland- ningen blev mer viskös- Blandningen var vid denna tidfiunkt något grumlig och hade en del klunflar- Temveraturen gick ubb till 9400 och förblev vid 90-9800 största delen av en ytterligare Deriod om 8 h.
Plandningen blev klar, fick blekpul färg och hade en mycket hög viskositet- Fibrer drogs från smältan före nedkylningen-Naterialet var lösligt i toluen och även i aceton men icke i isovronanol.
Egemvel 3 - Framställning av Uolysilan från DPR En analys av DER från klorsilanframställningsenheter visade att den innehöll följande: i Förening Viktsêrocent Lågkokande 0,9 Högkokande 1,1 (CH3)2SiCl2 2,7 (m13)4si2c12 4,9 (CH5)5Si2Cl3 40,3 (cH3)2si2c14 50,1 ,En 250 ml kolv utrustades såsom i exemßel 1- Systemet tvättades med torrt kväve och avstängdes sedan, medan 2,5 g tetrabutylfosfonium- khrid tillsattes. Ett vakuum Uàfördes sedan kolven under cirka l h- Den tvättedes återigen med torrt kväve och 66,7 g av ovan definerade DFR tillsattes till kolven- Blandningen ußflvärmdes till 7400 och återlofivsdestillerades mellan 70-8000 under avlägsnande av de låg- kokande materialen och (CH5)2SiCl och CH5Si0l5- Lösningen hade från början en blåaktig eller vattenfärgad nyans och färgen försvann, under det att blandningen blev något grumlig. Efter cirka 5 h uDU~ värmnine hade lösningen blivit klar- Efter en ytterligare uflDvärmnings~ tid av 8 h började viskositeten öka och materialet blev grumligt gult till utseendet och efter mer än två timmar var materialet klart gult till färgen och tillräckligt visköst för fiberdraaning.
Materialet analyserades med följande resultat: Beräknat% fåträffat Si-Si 53,3 35,4 -SiCH2Si- O O 9 7904662-9 Procentuellfiutbytet av Si0 efter Pyrolys var 47 och det var beräknat till 48- Datana överensstämmer med en Polymer av strukturen §§CH3)2Si}- 0H¿0lSi}, där molnrocenten (0H5)2Si= är Pa och förhållandet mellan klor och kisel är O,72:l- Procenttalet hydrolyserbar klor befanns vara cirka 58 viktsprocent- Den inre viskositeten i toluen vid 2500 var P Y l0"?. Polymerfíbrer toys från enflltan och uëvvärmdes i en TGß i en araonatmosfär med 590/min till 120000- Såsom ovan angivits för- lorade den 55% i vikt- En röntaenstrålfiulveranalys avslöjade att återstoden var extremt finkornig /3_%i0 (<\/70 Ã)- Otaliga andra serier genomfördes och värmdes i TGA samt gav samma resultat- Cirka 0,5 g av en sats av Uolymeren ufiflvärmdes i en rörugn i en helium- atmosfär under fyra h för att ge samma ultrafinkorniga /3 -Si0- Exemvel 4 På ett sätt liknande exemPel 3 uflfirättades en anfiarat och en kväveström startades, sedan 0,5 a (butyl)4P0l tillsatte till kolven och u?Hvärmts till smältninp- 400 p DF? tillsattes sakta till kolven efter en ursfininplie tillsats av 30-50 ml. Efter 10 minuter hefanne destíllatet ha samlats i mottapninnskolven. Kolvtemfleraturen var cirka 15000 vid denna tidbunkt. DPR tillsattes sakta under de närmaste 3 h och temperaturen steg till 150004 Under förlonvet av nästa 5 h förblev temoeraturen densamma och destillationstemfleraturen överskred al~ drip 6500- Reaktionen avstängdes men kväveströmmen ufiorätthölls- Efter att ha fått vila över natten (ungefär 16 h) ufifivärmdes kolven ateríaen till 250 - 27000. Efter 8 timmars uvvsamlinf av destillatet vid mïndre än 8000 huvudtemneratur stoflaades ufifivärmningen- I kolven återstod ett visköst, gult fluidum, som kyldes till ett gult vaxliknande fast ämne- Materialet började vid återufivvärmnineen smälta vid cirka 10000. Då det kylts, avläesnades en del av materialet från kolven och det var lösliet i toluen- Exemfiel 5 En kolv innehållande 564,5 e DPR och 7,7 g (0¿H9)4f+01- till- fördes till en Iundbottnad kolv, som utrustats med en termometer, kondens upflvärmningsafivaratur och en destillationsahnaratur och sakta unn- hettades och silaner destillerade över uofi till en temfieratur av 34000- Resten hade vid analys ll,0 viktsfirocent hydrolyserbar klor- Kloridjonen titrerades i en vattenfri lösning av toluen och isoorohanol med användning av 0,1-Drocentig lösning av tetrabromfenolftalin- etylester i metanol/toluenlösning och O,5k KOH i etanol. Ju högre temveraturen ökas, desto mer halogenid avlägsnades från fiolysilanen-Avläp 10 7904662-9 nande av alltför mycket halogenid resulterar i ett icke hanterbart material- Vid detta exemvel indikerade unvträdandet av fasta ämnen att volysilanen var Uå gränsen för tvärbindning till ett ohanterbart material vid 34000 eller ungefär 10 - ll viktsvrocent klor- Ytterligare serier genomfördes vid temveraturer av 50000 och 32500- En sammanfattning av alla serierna återfinnes nedan- T C Genomsnittlig % Gl från två titreringar 300 12,0 325 11,9 340 11,9 Ytterligare ubvvärmning för att ge ungefär 10 viktsvrocent klor ger en “olysilan med en signifikant mängd fast material i densamma-

Claims (3)

n 7904662-9 gggtnrkaßv
1- Förfarande för framställning av kiselkarbid, k ä n n e t e c k n a av att (A) bilda en önskad formartikel från en Qolysilan, som har genomsnitts- íšcH5)2si¶ §nH3si} varvid fiolysilanen innehåller 0 - 60 molflrocent (CH5)2Si=-enheter och 40 100 molvrocent CH3Si5-enheter,varvid de återstående bindningarna Då kisle är fästa vid antingen en annan kiselatom, en kloraton eller en brom- atom, så att Holysilanen innehåller 10 - 43 viktsfirocent, baserat formeln nå flolysilanens vikt, av hydrolyserbar klor eller 21 - 63 viktsvrocent, baserat Då Dolyailanens vikt, av hydrolyserbar brom, varvid voly- eilanen har en smältviskositet vid 15000 av 0,005 - 500 Pa's och en inre viskositet i toluen av 0,000l - 0,1 och, (B) uPUvärma formartikeln i en inert atmosfär eller i ett vakuum till en hög temfieratur inom området 1 150 - 1 60000, tills Uolyeilanen omvandlats till kiselkarbid.
2- Wörfarande enlipt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att Holy- silanen innehåller ett fyllnaasämne, innan steget (P) eenomföres-
3- Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att fyllnads ämnet är flulvriserad kiselkarbid-
SE7904662A 1978-05-30 1979-05-29 Forfarande for framstellning av kiselkarbid SE437654B (sv)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US91024778A 1978-05-30 1978-05-30
US2413779A 1979-03-26 1979-03-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE7904662L SE7904662L (sv) 1980-02-06
SE437654B true SE437654B (sv) 1985-03-11

Family

ID=26698093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7904662A SE437654B (sv) 1978-05-30 1979-05-29 Forfarande for framstellning av kiselkarbid

Country Status (10)

Country Link
AU (1) AU526855B2 (sv)
BR (1) BR7903370A (sv)
CA (1) CA1121971A (sv)
CH (1) CH640803A5 (sv)
DE (1) DE2921570C3 (sv)
FR (1) FR2427301A1 (sv)
GB (1) GB2024789B (sv)
IT (1) IT1121520B (sv)
NL (1) NL178069C (sv)
SE (1) SE437654B (sv)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4298559A (en) * 1980-07-23 1981-11-03 Dow Corning Corporation High yield silicon carbide from alkylated or arylated pre-ceramic polymers
US4310481A (en) * 1980-07-23 1982-01-12 Dow Corning Corporation High yield silicon carbide pre-ceramic polymers
US4310482A (en) * 1980-07-23 1982-01-12 Dow Corning Corporation High yield silicon carbide pre-polymers
US4298558A (en) * 1980-07-23 1981-11-03 Dow Corning Corporation High yield silicon carbide pre-ceramic polymers
US4314956A (en) * 1980-07-23 1982-02-09 Dow Corning Corporation High yield silicon carbide pre-ceramic polymers
US4942011A (en) * 1988-05-03 1990-07-17 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for preparing silicon carbide fibers

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1226088B (de) * 1959-07-17 1966-10-06 Wacker Chemie Gmbh Verfahren zur Herstellung von hochreinem kristallinem Siliciumcarbid
DE1302312B (sv) * 1959-07-17 1972-03-09 Wacker Chemie Gmbh
DE2236078A1 (de) * 1972-07-22 1974-03-21 Bayer Ag Formkoerper aus siliciumcarbid und verfahren zu ihrer herstellung
US4100233A (en) * 1975-04-25 1978-07-11 The Research Institute For Iron, Steel And Other Metals Of The Tohoku University Silicon carbide fibers having a high strength and a method for producing said fibers
JPS51126300A (en) * 1975-04-26 1976-11-04 Res Inst Iron Steel Tohoku Univ Method for manufacturing an organoo silicon polymer having silicon and carbon atoms as main skeleton component
GB1590011A (en) * 1976-08-17 1981-05-28 Kyoto Ceramic Method of producing dense sintered silicon carbide body from polycarbosilane

Also Published As

Publication number Publication date
FR2427301A1 (fr) 1979-12-28
DE2921570C3 (de) 1982-02-25
SE7904662L (sv) 1980-02-06
GB2024789B (en) 1982-07-28
BR7903370A (pt) 1979-12-11
IT7923078A0 (it) 1979-05-29
DE2921570B2 (de) 1981-03-12
NL7904254A (nl) 1979-12-04
GB2024789A (en) 1980-01-16
FR2427301B1 (sv) 1984-03-09
AU4753179A (en) 1979-12-06
AU526855B2 (en) 1983-02-03
DE2921570A1 (de) 1979-12-20
IT1121520B (it) 1986-04-02
NL178069C (nl) 1986-01-16
CA1121971A (en) 1982-04-20
CH640803A5 (de) 1984-01-31
NL178069B (nl) 1985-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4310651A (en) Method for preparing silicon carbide
US4377677A (en) Method of preparing polycarbosilanes
Speier et al. The addition of silicon hydrides to olefinic double bonds. Part I. The use of phenylsilane, diphenylsilane, phenylmethylsilane, amylsilane and tribromosilane
Burkhard et al. The present state of organosilicon chemistry.
GB2093470A (en) Silazane polymers from (r13si)2h and organochlorosilanes
SE450377B (sv) Sett att framstella kisel samt produkt belagd med sadant kisel
US4472591A (en) Hydrosilyl-modified polycarbosilane precursors for silicon carbide
KR840001596B1 (ko) 실리콘 카바이드 세라믹물질 제조용 폴리실란의 제조방법
US2529956A (en) Method for making silicon ester resins
US4550151A (en) Organoborosilicon polymer and a method for the preparation thereof
EP0123934A1 (en) Polysilane precursors containing olefinic groups for silicon carbide
US4800221A (en) Silicon carbide preceramic polymers
CA1281477C (en) Method for converting si-h containing polysiloxanes to new and useful preceramic polymers and ceramic materials
SE437654B (sv) Forfarande for framstellning av kiselkarbid
JPS6149334B2 (sv)
US4806612A (en) Preceramic acetylenic polysilanes
US5138080A (en) Polysilamethylenosilanes and process for their preparation
JPS6017214B2 (ja) 可溶性メチルポリシロキサンおよびその製造法
US2682512A (en) Unsaturated organosilanes and method of making same
EP0052694B1 (en) Branched polycarbosilanes and their use in the production of silicon carbide
US4534948A (en) Method for preparing silicon carbide
EP0414186B1 (en) Novel fluorinated organic silicon compounds and a method for making them
US3334122A (en) Method of preparing arylsilanes
EP0418568B1 (en) Novel fluorinated cyclic organic silicon compounds and a method for making them
EP0209360A2 (en) Method for converting organosilicon polymers containing Si-H units to new and useful preceramic polymers and ceramic materials

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed

Ref document number: 7904662-9

Effective date: 19911209

Format of ref document f/p: F