JPH02194025A - 重合体クロロシラザン、それらの製造方法、それらからの製造されうる窒化ケイ素を含有するセラミック材料およびそれらの製造方法 - Google Patents
重合体クロロシラザン、それらの製造方法、それらからの製造されうる窒化ケイ素を含有するセラミック材料およびそれらの製造方法Info
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- JPH02194025A JPH02194025A JP1310833A JP31083389A JPH02194025A JP H02194025 A JPH02194025 A JP H02194025A JP 1310833 A JP1310833 A JP 1310833A JP 31083389 A JP31083389 A JP 31083389A JP H02194025 A JPH02194025 A JP H02194025A
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- C08G77/60—Macromolecular 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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、新規な重合体クロロシラザン、それらの製造
、窒化ケイ素を含有するセラミック材料へのそれらの加
工、およびこのセラミック材料自体に関する。
、窒化ケイ素を含有するセラミック材料へのそれらの加
工、およびこのセラミック材料自体に関する。
窒化ケイ素を含有するセラミック材料を生成するための
ポリシラザンの熱分解は、すでに文献に記載されている
〔ウイルズ(R,R,Wills) ら、セラミック・
ビュレチン(Ceramic Bulletin)第6
2巻(1983年)第904〜915頁参照】。
ポリシラザンの熱分解は、すでに文献に記載されている
〔ウイルズ(R,R,Wills) ら、セラミック・
ビュレチン(Ceramic Bulletin)第6
2巻(1983年)第904〜915頁参照】。
通常、ポリシラザンは、出発物質としてクロロシランを
使用し、そしてこれらをアンモニアまたは第一または第
二アミンと反応せしめることによって製造される(米国
特許第4,540,803号、米国特許第4.543.
344号、米国特許第4,595.775号。
使用し、そしてこれらをアンモニアまたは第一または第
二アミンと反応せしめることによって製造される(米国
特許第4,540,803号、米国特許第4.543.
344号、米国特許第4,595.775号。
米国特許第4.397.828号および米国特許第4.
482.669号参照)。
482.669号参照)。
本発明は、ポリシラザンのための新規な出発物質、すな
わち重合体クロロシラザンを提供する。
わち重合体クロロシラザンを提供する。
本発明は2重合体クロロシラザンを製造すべく。
一般式(1)
特徴とする上記重合体クロロシラザンの製造方法に関す
る。
る。
出発物質として使用される式(1)の上記オリゴシラザ
ンは1式 (上式中、nは約2ないし約12である)で表わされる
オリゴシラザンと式(II ) (RSiHNH) −
(式中。
ンは1式 (上式中、nは約2ないし約12である)で表わされる
オリゴシラザンと式(II ) (RSiHNH) −
(式中。
mは約3ないし約12である)で表わされるオリゴシラ
ザンとの混合物をクロロシラン類。
ザンとの混合物をクロロシラン類。
C1zR”5i−CHt−CHt−SiR”C1g。
ChSi−CL−CHI−SiR’C1z+ R’5i
C13またはR’5iHC1゜(上記各式中、Rおよび
RIないしIsは同一かまたは相異なっていてもよいC
,−C,アルキルまたはCz−Caアルケニル基であり
、それらは好ましくは1ないし3個の炭素原子を有する
。もしR=R1=R2=R3,R6・CH,であり、そ
してR4・CH3またはビニルであるならば、特に好ま
しい)のうちの少くとも1種と30℃ないし300℃に
おいて反応させることを(上式中 11は前記の意味を
有する)で表わされる1、2−ビス(オルガノ−ジクロ
ロシリル)エタンを過剰のNH,と溶媒中で、米国特許
第4.482,669号にメチルジクロロシランについ
て記載された方法と類伯方法で反応させることによって
得られる(上記米国特許明細書、特に第4.5.7およ
び8欄参照)、一般に、この反応から、異なった鎖長n
を有する直鎖状および環状のオリゴマーの混合物が生成
される。R’=CH3である最も簡単な同族炭の製造は
、すでにアンドリアノフ(K、 A。
C13またはR’5iHC1゜(上記各式中、Rおよび
RIないしIsは同一かまたは相異なっていてもよいC
,−C,アルキルまたはCz−Caアルケニル基であり
、それらは好ましくは1ないし3個の炭素原子を有する
。もしR=R1=R2=R3,R6・CH,であり、そ
してR4・CH3またはビニルであるならば、特に好ま
しい)のうちの少くとも1種と30℃ないし300℃に
おいて反応させることを(上式中 11は前記の意味を
有する)で表わされる1、2−ビス(オルガノ−ジクロ
ロシリル)エタンを過剰のNH,と溶媒中で、米国特許
第4.482,669号にメチルジクロロシランについ
て記載された方法と類伯方法で反応させることによって
得られる(上記米国特許明細書、特に第4.5.7およ
び8欄参照)、一般に、この反応から、異なった鎖長n
を有する直鎖状および環状のオリゴマーの混合物が生成
される。R’=CH3である最も簡単な同族炭の製造は
、すでにアンドリアノフ(K、 A。
Andrianov)らによる論文〔イズベスチャ・ア
カデミ−・ナウク・ニスニスニスアール、セリャ・ヒミ
チェスカヤ(Izvestiya Akademii
Nauk 5SSR。
カデミ−・ナウク・ニスニスニスアール、セリャ・ヒミ
チェスカヤ(Izvestiya Akademii
Nauk 5SSR。
5eriya Khimicheskaya)第8@第
1878−1880頁(1973年)〕から知られてい
る。
1878−1880頁(1973年)〕から知られてい
る。
同様に出発物質として使用される式(「)で表わされる
オリゴシラザンは9式R5iHC1g (ここにRは
前記の意味を有する)で表わされるジクロロヒドリドア
ルキルシランを溶媒中で過剰のNH2と米国特許第4.
482.669号に記載されているように反応せしめる
ことによって得られる(特に上記特許明細書の第4.5
.7および8欄参照)、一般に。
オリゴシラザンは9式R5iHC1g (ここにRは
前記の意味を有する)で表わされるジクロロヒドリドア
ルキルシランを溶媒中で過剰のNH2と米国特許第4.
482.669号に記載されているように反応せしめる
ことによって得られる(特に上記特許明細書の第4.5
.7および8欄参照)、一般に。
この反応から、異なった鎖長nを有する直鎖状および環
状のオリゴマーの混合物が生成される。本発明による方
法においては1式(I)および(II)のオリゴマーは
、いかなる割合においても混合されることができ1モル
比は一般に1 : 100ないし100 : 1である
べきである。
状のオリゴマーの混合物が生成される。本発明による方
法においては1式(I)および(II)のオリゴマーは
、いかなる割合においても混合されることができ1モル
比は一般に1 : 100ないし100 : 1である
べきである。
重合体クロロシラザンを生成する反応における反応体の
モル比、すなわち、クロロシラン:オリゴシラザンの単
量体単位(n・1)のモル比は、好ましくは約o、t:
iないし約1=1.特に約0.1 : 1゜特に約o、
i : iないし約0.4 : 1である。
モル比、すなわち、クロロシラン:オリゴシラザンの単
量体単位(n・1)のモル比は、好ましくは約o、t:
iないし約1=1.特に約0.1 : 1゜特に約o、
i : iないし約0.4 : 1である。
反応体は、好ましくは1式(1)および(II)のオリ
ゴシラザンを仕込みそして前記のクロロシランの少くと
も1種をそれに添加することによって互いに反応せしめ
られる。この反応は発熱的であるので、温度は、好まし
くは最初に反応体が互いに添加される時に30ないし5
0℃に保たれる。反応混合物は1次に100ないし30
0℃、好ましくは120ないし250℃の温度に加熱さ
れる。
ゴシラザンを仕込みそして前記のクロロシランの少くと
も1種をそれに添加することによって互いに反応せしめ
られる。この反応は発熱的であるので、温度は、好まし
くは最初に反応体が互いに添加される時に30ないし5
0℃に保たれる。反応混合物は1次に100ないし30
0℃、好ましくは120ないし250℃の温度に加熱さ
れる。
副生成物として生成するNHlは、一部は反応中に逸出
する0反応が完了すると、残部は、一般に真空を適用す
ることによって反応容器から除去される。
する0反応が完了すると、残部は、一般に真空を適用す
ることによって反応容器から除去される。
反応中に同様に生成されるNHaClの大部分は。
反応の進行中に反応混合物から昇華する。残存するNH
,CIは9本発明によって製造された重合体クロロシラ
ザンから、n−へキサン、トルエンまたはエーテルのよ
うな不活性有機溶剤を用いる抽出により分離されうる。
,CIは9本発明によって製造された重合体クロロシラ
ザンから、n−へキサン、トルエンまたはエーテルのよ
うな不活性有機溶剤を用いる抽出により分離されうる。
反応時間は、加熱速度および反応温度によって定まる。
一般に、3ないし7時間の反応時間で十分である。
反応を有機溶剤中で行なうことも可能である。
適当な溶剤は1反応体に対して不活性でありしかも十分
に高い沸点を有するもの、すなわち1例えば、n−デカ
ン、デカリン、キシレンまたはトルエンのような飽和脂
肪族または芳香族炭化水素、クロロベンゼンのような塩
素化炭化水素、またはジベンジルエーテルまたはジエチ
ルグリコールジエチルエーテルのようなエーテルである
。生成したNH,CIを溶解しない溶剤が使用される場
合には。
に高い沸点を有するもの、すなわち1例えば、n−デカ
ン、デカリン、キシレンまたはトルエンのような飽和脂
肪族または芳香族炭化水素、クロロベンゼンのような塩
素化炭化水素、またはジベンジルエーテルまたはジエチ
ルグリコールジエチルエーテルのようなエーテルである
。生成したNH,CIを溶解しない溶剤が使用される場
合には。
NH4Cl は、濾過によって分離されうる。本発明に
よる重合体クロロシラザンは、その際減圧下に溶媒を留
去することによって得られる。
よる重合体クロロシラザンは、その際減圧下に溶媒を留
去することによって得られる。
もし適当ならば1本方法は、また減圧下にあるいは1な
いし10気圧の範囲内の圧力下に実施されてもよい。
いし10気圧の範囲内の圧力下に実施されてもよい。
本方法は、連続的に操作することもできる。
製造された新規な重合体クロロシラザンは、下記式(I
II)で表わされうる分子構造を有する:〔上式中、窒
素原子の遊離原子価は、■原子またはシリル基R” 5
iXNdここにXはH,C1,N<またはCHzCHz
Si← である)で飽和されている。
II)で表わされうる分子構造を有する:〔上式中、窒
素原子の遊離原子価は、■原子またはシリル基R” 5
iXNdここにXはH,C1,N<またはCHzCHz
Si← である)で飽和されている。
R,R’ないしR5およびR”は、 CI−Ciアルキ
ルまたはCI−C&アルケニル基であり、好ましくは1
ないし3個の炭素原子を有し、そしてa、 b。
ルまたはCI−C&アルケニル基であり、好ましくは1
ないし3個の炭素原子を有し、そしてa、 b。
c、d、 eおよびfは、それぞれの構造単位のモル分
率であり、ここにa+b +c 十d +e +f=1
である。もしR=R1=R2・R3・R1=R2 =C
H,でありそしてR4=CH3またはビニルであるなら
ば特に好ましい〕 重合体クロロシラザンは、格子状構造を有する。
率であり、ここにa+b +c 十d +e +f=1
である。もしR=R1=R2・R3・R1=R2 =C
H,でありそしてR4=CH3またはビニルであるなら
ば特に好ましい〕 重合体クロロシラザンは、格子状構造を有する。
モル分率す、 c、 dおよびfが正の値をとるかまた
は0の値をとるかは2式(1)および(II)のオリゴ
シラザンとの反応に使用されるクロロシランによって定
まる。
は0の値をとるかは2式(1)および(II)のオリゴ
シラザンとの反応に使用されるクロロシランによって定
まる。
(1)および(II)の混合物がR’5iC13とのみ
反応する場合には、 b=c=f=0であり; a、
dおよびeは、正の値をとる。
反応する場合には、 b=c=f=0であり; a、
dおよびeは、正の値をとる。
(1)および(II)の混合物がR’HSiC1gとの
み反応する場合には、 b=c=Qであり、 a、 d
、 eおよびrは正の値をとる。
み反応する場合には、 b=c=Qであり、 a、 d
、 eおよびrは正の値をとる。
(I)および(II)の混合物がC1zR”5i−CH
zCHt−SiR”C1zとのみ反応する場合には、
c=d=f=oでありHa、bおよびeは正の値をとる
。
zCHt−SiR”C1zとのみ反応する場合には、
c=d=f=oでありHa、bおよびeは正の値をとる
。
従って9本発明は、更に下記式(III)で表わされる
重合体クロロシラザンにも関する:〔上式中、窒素原子
の遊離原子価は、H原子またはシリル基R” 5ixN
< (ココにXはH,C1,N <またはCIl□C
HzSi← である)で飽和されており。
重合体クロロシラザンにも関する:〔上式中、窒素原子
の遊離原子価は、H原子またはシリル基R” 5ixN
< (ココにXはH,C1,N <またはCIl□C
HzSi← である)で飽和されており。
そしてR,R’ ないしR5およびR1はCt−Ch−
アルキルまたはCt−Ch−アルケニル基であり、そし
てalb+ CI dl eおよびfはそれぞれの構造
単位のモル分率を意味する。a+ b+ CI dおよ
びeの合計は、1の値である。〕 個々の符号は、またすでに詳細に説明したようにOの値
をとってもよい。それぞれの場合のa、 b。
アルキルまたはCt−Ch−アルケニル基であり、そし
てalb+ CI dl eおよびfはそれぞれの構造
単位のモル分率を意味する。a+ b+ CI dおよ
びeの合計は、1の値である。〕 個々の符号は、またすでに詳細に説明したようにOの値
をとってもよい。それぞれの場合のa、 b。
c、 d、 eおよびfの特定の数値は、 ’11−N
MRスペクトルの集約および元素分析によって決定され
うる。
MRスペクトルの集約および元素分析によって決定され
うる。
一般に、aおよびeの合計は、0.1ないし0.8であ
り、そしてす、 c、 dおよびfは一般に0.01な
いし0.4でありここにa+b +c +d +e=1
である。
り、そしてす、 c、 dおよびfは一般に0.01な
いし0.4でありここにa+b +c +d +e=1
である。
好ましい重合体クロロシラザンは、aおよびeの合計が
0.7ないし069.特に0.75ないし0.85であ
るものである。b、 c、 dおよびfの好ましい値は
、 0.01ないし0.3.特に0.01ないし0.2
である。
0.7ないし069.特に0.75ないし0.85であ
るものである。b、 c、 dおよびfの好ましい値は
、 0.01ないし0.3.特に0.01ないし0.2
である。
これらの数値は、上記の分析方法によって確認されうる
。上記したa+ b+ C+ d+ 8およびfの好ま
しい値は、熱分解の(重合体クロロシラザンのポリシラ
ザンへの変換後の)最終生成物として繊維が製造される
べき場合には特に満足すべきものであることが立証され
た。
。上記したa+ b+ C+ d+ 8およびfの好ま
しい値は、熱分解の(重合体クロロシラザンのポリシラ
ザンへの変換後の)最終生成物として繊維が製造される
べき場合には特に満足すべきものであることが立証され
た。
本発明は、また下記の一般式(1)
(上式中、nは約2ないし約12である)で表わされる
オリゴシラザンと式(II) (RSiHNH)、
(ここにmは約3ないし約12である)で表わされるオ
リゴシラザンとの混合物を次のクロロシラン類。
オリゴシラザンと式(II) (RSiHNH)、
(ここにmは約3ないし約12である)で表わされるオ
リゴシラザンとの混合物を次のクロロシラン類。
CIJ”5i−CH*CIb−5iR”CI□ChSi
−CHtCHt−5iR”Ch、 R’5iC1+また
はR’5iHC1z(上記各式中、RおよびR1ないし
R5は、同一かまた相異なっていてもよい自−〇、−ア
ルキルまたはCt−Cb−アルケニル基であり、好まし
くはそれらは1ないし3個の炭素原子を有し、そしてR
=R1=R2・R3・R’=CH3でありそしてR4・
CO,またはビニルである場合には特に好ましい)のう
ちの少くとも1種と30℃ないし300℃において反応
させることによって得られる重合体クロロシラザンにも
関する。
−CHtCHt−5iR”Ch、 R’5iC1+また
はR’5iHC1z(上記各式中、RおよびR1ないし
R5は、同一かまた相異なっていてもよい自−〇、−ア
ルキルまたはCt−Cb−アルケニル基であり、好まし
くはそれらは1ないし3個の炭素原子を有し、そしてR
=R1=R2・R3・R’=CH3でありそしてR4・
CO,またはビニルである場合には特に好ましい)のう
ちの少くとも1種と30℃ないし300℃において反応
させることによって得られる重合体クロロシラザンにも
関する。
新規な重合体クロロシラザンは、アンモニアとの反応(
″アンモノリシス″)によってポリシラザンに変換され
ることができ、そしてこれらのポリシラザンは、今度は
熱分解によって窒化ケイ素を含有するセラミック材料に
変換されうる。
″アンモノリシス″)によってポリシラザンに変換され
ることができ、そしてこれらのポリシラザンは、今度は
熱分解によって窒化ケイ素を含有するセラミック材料に
変換されうる。
アンモノリシスは、液体NH,中で実施されうるが、有
機溶剤中で実施するのが有利である。重合体クロロシラ
ザンに対して不活性を示すすべての溶剤が好適である。
機溶剤中で実施するのが有利である。重合体クロロシラ
ザンに対して不活性を示すすべての溶剤が好適である。
好ましい溶剤は、副生成物として得られる塩化アンモニ
ウムが低い溶解度を示しそして容易に分離されうるちの
であり、そのような溶剤は1例えば、エーテル、脂肪族
および芳香族炭化水素および塩素化炭化水素である。ア
ンモノリシスにおいては9反応体は、所望の順序で反応
容器中に供給されうるが、まず重合体クロロシランを溶
液中に導入し、そして気体アンモニアを通すかまたは液
体アンモニアを添加するのが通常有利である。本発明に
よる重合体クロロシラザンが適当な有機溶剤中で製造さ
れた場合には、アンモノリシスは、 NH,CIを予め
分離することなくこの溶剤中で実施されうる。アンモノ
リシスは。
ウムが低い溶解度を示しそして容易に分離されうるちの
であり、そのような溶剤は1例えば、エーテル、脂肪族
および芳香族炭化水素および塩素化炭化水素である。ア
ンモノリシスにおいては9反応体は、所望の順序で反応
容器中に供給されうるが、まず重合体クロロシランを溶
液中に導入し、そして気体アンモニアを通すかまたは液
体アンモニアを添加するのが通常有利である。本発明に
よる重合体クロロシラザンが適当な有機溶剤中で製造さ
れた場合には、アンモノリシスは、 NH,CIを予め
分離することなくこの溶剤中で実施されうる。アンモノ
リシスは。
好ましくは1反応を完了しそして最終生成物から塩素を
実質的にできるだけ除去することを保証するために過剰
のNH3を用いて行なわれる。一般に。
実質的にできるだけ除去することを保証するために過剰
のNH3を用いて行なわれる。一般に。
理論量の2倍の量がこの目的には十分である。
一般に、この反応は、約−50ないし+100℃。
好ましくは−20ないし+30℃の温度において、そし
て特に室温において(冷却に氷が使用された場合)にお
いて行なわれる。しかしながら、室温以上1例えば、使
用された溶剤の沸点において、あるいは室温以下1例え
ば、液体NHzを使用する場合には一33℃において実
施することもできる。
て特に室温において(冷却に氷が使用された場合)にお
いて行なわれる。しかしながら、室温以上1例えば、使
用された溶剤の沸点において、あるいは室温以下1例え
ば、液体NHzを使用する場合には一33℃において実
施することもできる。
アンモノリシスが完了した後に、過剰のNH,を除去し
、そして生成した塩化アンモニウムを濾別する。沈殿物
を前記の有機溶剤のうちの1種を用いて洗滌することに
より収量を増加させることができる。ポリシラザンは、
溶媒を減圧下に留去した後に、白色粉末として直接に得
られる。これらのポリシラザンは、上記の有機溶剤に可
溶性であり、従って、これらは表面被覆用のみならず、
また繊維の製造用にも使用されうる。
、そして生成した塩化アンモニウムを濾別する。沈殿物
を前記の有機溶剤のうちの1種を用いて洗滌することに
より収量を増加させることができる。ポリシラザンは、
溶媒を減圧下に留去した後に、白色粉末として直接に得
られる。これらのポリシラザンは、上記の有機溶剤に可
溶性であり、従って、これらは表面被覆用のみならず、
また繊維の製造用にも使用されうる。
窒素またはアルゴンの不活性雰囲気中で800ないし1
200℃の温度において熱分解することによって、ポリ
シラザンは、必須的にSi、 NおよびCより構成され
そして痕跡量のHおよび0を含有してもよい無定形の緻
密な材料を生成する。1200℃以上例えば1200℃
ないし1400℃の範囲の熱分解温度においては、結晶
質相としてα−3isNaを含有する部分的に無定形の
、微品質セラミック材料が生成される。
200℃の温度において熱分解することによって、ポリ
シラザンは、必須的にSi、 NおよびCより構成され
そして痕跡量のHおよび0を含有してもよい無定形の緻
密な材料を生成する。1200℃以上例えば1200℃
ないし1400℃の範囲の熱分解温度においては、結晶
質相としてα−3isNaを含有する部分的に無定形の
、微品質セラミック材料が生成される。
特に有利な点は、熱分解前に、ポリシラザンは。
各種の方法によって三次元的成形物品へと成形されうる
ということである。
ということである。
一つの重要な成形方法は、繊維の引出しである(dra
wing) oこの方法によって、トルエン、 T)I
Pまたはヘキサンのような溶媒中のポリシラザンの高粘
性の溶液から繊維を引出すことができる。繊維引出しは
、直径80ないし150μmの紡糸口金を使用して行な
われる。フィラメントは次の延伸(stretchin
g)によって細くなり、それによって熱分解後に、直径
2ないし20μ蒙、特に5ないし15μmの極めて強靭
なフィラメントが形成される。
wing) oこの方法によって、トルエン、 T)I
Pまたはヘキサンのような溶媒中のポリシラザンの高粘
性の溶液から繊維を引出すことができる。繊維引出しは
、直径80ないし150μmの紡糸口金を使用して行な
われる。フィラメントは次の延伸(stretchin
g)によって細くなり、それによって熱分解後に、直径
2ないし20μ蒙、特に5ないし15μmの極めて強靭
なフィラメントが形成される。
次の熱分解によって製造される繊維は、繊維で補強され
たアルミニウム、アルミニウム合金およびセラミック成
分中の機械的補強マトリックスとして使用される。
たアルミニウム、アルミニウム合金およびセラミック成
分中の機械的補強マトリックスとして使用される。
ポリシラザンを加工しうるもう一つの重要な方法は、金
属、特に鋼への緻密な9強付着性の、無定形または微結
晶性のセラミック被覆の製造である。この被覆は、トル
エン、 THFまたはヘキサンのような有機溶媒中ポリ
シラザンの溶液を用いて行なわれる。無定形または微結
晶質の層への熱分解的変換は、前記の三次元的成形物品
の場合に記載されたように、不活性ガス下に800ない
し1200℃あるいは1200ないし1400℃の同じ
温度範囲において行なわれる。
属、特に鋼への緻密な9強付着性の、無定形または微結
晶性のセラミック被覆の製造である。この被覆は、トル
エン、 THFまたはヘキサンのような有機溶媒中ポリ
シラザンの溶液を用いて行なわれる。無定形または微結
晶質の層への熱分解的変換は、前記の三次元的成形物品
の場合に記載されたように、不活性ガス下に800ない
し1200℃あるいは1200ないし1400℃の同じ
温度範囲において行なわれる。
それらのすぐれた付着力、大きな硬度および表面の品質
のゆえに、セラミック被覆は1機械的および化学的応力
を受ける機械部材の表面を改良するために特に好適であ
る。
のゆえに、セラミック被覆は1機械的および化学的応力
を受ける機械部材の表面を改良するために特に好適であ
る。
更に、上記のポリシラザンを不活性ガスの代りにNHz
の雰囲気中で70ないし90%の同様に高いセラミック
収量をもって熱分解することができる。
の雰囲気中で70ないし90%の同様に高いセラミック
収量をもって熱分解することができる。
この場合には、実際上炭素を含有しない、透明な。
無色の材料が結果として生成する。熱分解が1000℃
またはそれ以上でNHs中で行なわれる場合には。
またはそれ以上でNHs中で行なわれる場合には。
炭素含量は、0.5重量%以下である。熱分解温度に依
存して、熱分解生成物は、実際上純粋な無定形の窒化ケ
イ素からなるか(1200℃以下での熱分解)または結
晶質5iJ4(1200℃以上、特に1300℃以上で
の熱分解)よりなる、 NHs中での熱分解は。
存して、熱分解生成物は、実際上純粋な無定形の窒化ケ
イ素からなるか(1200℃以下での熱分解)または結
晶質5iJ4(1200℃以上、特に1300℃以上で
の熱分解)よりなる、 NHs中での熱分解は。
上記成形方法において製造されるすべての成形物品、す
なわち粉末から成形される物品、繊維および被覆に対し
て使用されうる。
なわち粉末から成形される物品、繊維および被覆に対し
て使用されうる。
従って1本発明は、更に窒化ケイ素を含有するセラミッ
ク材料の製造方法において、それらの構造式およびそれ
らの製造方法によって特徴づけられる前記の重合体クロ
ロシラザンを、−50ないし+100℃においてアンモ
ニアと反応させ、そしてこのようにして生成されたポリ
シラザンを窒素またはアルゴンの不活性雰囲気中で80
0ないし1400℃において熱分解することを特徴とす
る上記窒化ケイ素を含有するセラミック材料の製造方法
に関する。
ク材料の製造方法において、それらの構造式およびそれ
らの製造方法によって特徴づけられる前記の重合体クロ
ロシラザンを、−50ないし+100℃においてアンモ
ニアと反応させ、そしてこのようにして生成されたポリ
シラザンを窒素またはアルゴンの不活性雰囲気中で80
0ないし1400℃において熱分解することを特徴とす
る上記窒化ケイ素を含有するセラミック材料の製造方法
に関する。
しかしながら、好ましくは、窒化ケイ素を含有するセラ
ミックへの重合体クロロシラザンの変換は、中間体とし
て生成したポリシラザンが単離されないように行なわれ
る。この場合には9重合体クロロシラザンは、好ましく
は、ガス状アンモニアと反応せしめられ、そして得られ
た反応混合物は、アンモニア雰囲気中で熱分解される。
ミックへの重合体クロロシラザンの変換は、中間体とし
て生成したポリシラザンが単離されないように行なわれ
る。この場合には9重合体クロロシラザンは、好ましく
は、ガス状アンモニアと反応せしめられ、そして得られ
た反応混合物は、アンモニア雰囲気中で熱分解される。
従って1本発明は、更に、窒化ケイ素を含有するセラミ
ック材料の製造方法において、それらの構造式または製
造方法によって特徴づけられる前記の重合体クロロシラ
ザンをOないし+300℃においてアンモニアと反応さ
せ、そして反応生成物をNH3雰囲気中で800〜14
00℃において熱分解することを特徴とする上記セラミ
ック材料の製造方法に関する。
ック材料の製造方法において、それらの構造式または製
造方法によって特徴づけられる前記の重合体クロロシラ
ザンをOないし+300℃においてアンモニアと反応さ
せ、そして反応生成物をNH3雰囲気中で800〜14
00℃において熱分解することを特徴とする上記セラミ
ック材料の製造方法に関する。
この場合には、すなわち中間体として生成されるポリシ
ラザンが単離されない場合には、成形は。
ラザンが単離されない場合には、成形は。
当然すでに重合体クロロシラザンの段階において行なわ
れ、すなわち、繊維または被覆あるいは成形物品は、こ
れらの重合体クロロシラザンから製造され、そして次い
でNHsと反応せしめられそして熱分解される。
れ、すなわち、繊維または被覆あるいは成形物品は、こ
れらの重合体クロロシラザンから製造され、そして次い
でNHsと反応せしめられそして熱分解される。
実験報告
1.下記式で表わされる1、2−ビス(メチルジクロロ
シリル)エタンの製造: メチルジクロロシラン(CHs)H3iC1z 2モル
をヒドロシリル化反応によってエチンIICCH1モル
に添加した。この目的で気体エチンを最初に導入してあ
った溶媒としてのトルエン中に通した。この溶液にクロ
ロホルム中のへキサクロロ白金酸の0.05モル溶液0
.5+dを添加した。この混合物を100℃に加熱しそ
してメチルジクロロシラン(沸点45℃)を徐々に流加
し、エチンを連続的に通した。反応の経過は9反応混合
物の温度に従った。もし温度が80℃以下に低下すると
、あまりにも多くの未反応のメチルジクロロシランが存
在し、それが次にまず更に流加を続ける前に反応を終了
せしめた。
シリル)エタンの製造: メチルジクロロシラン(CHs)H3iC1z 2モル
をヒドロシリル化反応によってエチンIICCH1モル
に添加した。この目的で気体エチンを最初に導入してあ
った溶媒としてのトルエン中に通した。この溶液にクロ
ロホルム中のへキサクロロ白金酸の0.05モル溶液0
.5+dを添加した。この混合物を100℃に加熱しそ
してメチルジクロロシラン(沸点45℃)を徐々に流加
し、エチンを連続的に通した。反応の経過は9反応混合
物の温度に従った。もし温度が80℃以下に低下すると
、あまりにも多くの未反応のメチルジクロロシランが存
在し、それが次にまず更に流加を続ける前に反応を終了
せしめた。
1.2−ビス(メチルジクロロシリル)エタンの収量は
、はとんど100%であって、溶液は精製することなく
オリゴシラザンの製造に使用することができた。クロロ
シラン含量は、 ’H−NMRスペクトルを用いて容易
に測定することができた。
、はとんど100%であって、溶液は精製することなく
オリゴシラザンの製造に使用することができた。クロロ
シラン含量は、 ’H−NMRスペクトルを用いて容易
に測定することができた。
溶剤の割合は、できる限り少量であることが好ましい、
上記化合物は、必要な反応反応温度を達成するために、
1.2−ビス(メチルジクロロシリル)エタンを最初に
導入することによって全く溶剤を含まない方法で製造す
ることができた。
上記化合物は、必要な反応反応温度を達成するために、
1.2−ビス(メチルジクロロシリル)エタンを最初に
導入することによって全く溶剤を含まない方法で製造す
ることができた。
2、下記の式(I)においてR’、C12であるオリゴ
シラザンの製造: C1t(CL)SiCHzCHzSi(C1ls)C1
z 15(1M1(181g;0.71モル)を無水T
)IF 1400−中に溶解し、そして次にアンモニア
を3時間通した(流量Q、51 /5in)。
シラザンの製造: C1t(CL)SiCHzCHzSi(C1ls)C1
z 15(1M1(181g;0.71モル)を無水T
)IF 1400−中に溶解し、そして次にアンモニア
を3時間通した(流量Q、51 /5in)。
氷浴で冷却することにより温度を0℃ないし15℃の範
囲内に維持した。反応を完了させるために。
囲内に維持した。反応を完了させるために。
混合物を室温において1時間攪拌し9次いで塩化アンモ
ニウムをNt気流下に分離した。沈殿物を乾燥T肝各2
00−宛で2回洗滌し、そして−緒にした濾液を減圧下
にtrA縮した。オリゴシラザンは。
ニウムをNt気流下に分離した。沈殿物を乾燥T肝各2
00−宛で2回洗滌し、そして−緒にした濾液を減圧下
にtrA縮した。オリゴシラザンは。
透明な高度に流動性の油状物の形で82g(理論量の8
0%)の収量で得られた。
0%)の収量で得られた。
3、式(II)においてR=CH,である式(II)の
オリゴヒドリドメチルシラザン: (CH+5i)IN
H)、1の製造 メチルジクロロシランIOM (0,97d)を無水T
IIF 800−中に溶解し、そしてアンモニアを3
時間通した(流It : 0.51 /5in) 、
反応温度は、水浴で冷却することにより20ないし25
℃の範囲内に保たれた。反応は、室温において1時間攪
拌しそして次いで塩化アンモニウムをアルゴン下に分離
することにより完了せしめた。沈殿物をT旺 35〇−
宛を用いて2回洗滌しそして一緒にしたTIIF溶液を
減圧下に濃縮し、 (CH2SiHNH)fiの透明な
容易に流動しうる油状物を44.5g (・理論量の7
8%)の収量をもって得た。
オリゴヒドリドメチルシラザン: (CH+5i)IN
H)、1の製造 メチルジクロロシランIOM (0,97d)を無水T
IIF 800−中に溶解し、そしてアンモニアを3
時間通した(流It : 0.51 /5in) 、
反応温度は、水浴で冷却することにより20ないし25
℃の範囲内に保たれた。反応は、室温において1時間攪
拌しそして次いで塩化アンモニウムをアルゴン下に分離
することにより完了せしめた。沈殿物をT旺 35〇−
宛を用いて2回洗滌しそして一緒にしたTIIF溶液を
減圧下に濃縮し、 (CH2SiHNH)fiの透明な
容易に流動しうる油状物を44.5g (・理論量の7
8%)の収量をもって得た。
実施例:
R’=CH3である式(夏)のオリゴシラザン(114
g:0.79モル)およびR=CHsである式(II)
のオリゴシラザン(90g; 1.52モル)を混合し
、そして還流冷却器および関連するコールドトラップを
備えた11の丸底フラスコ内に導入した。メチルジクロ
ロシランCHsSiHC1z 204d(227,5
g:1.98モル)を攪拌下に温和に冷却しながら添加
した。反応混合物を220℃において3時間30分に亘
り加熱し、そしてこの温度に90分間保った。低沸点成
分。
g:0.79モル)およびR=CHsである式(II)
のオリゴシラザン(90g; 1.52モル)を混合し
、そして還流冷却器および関連するコールドトラップを
備えた11の丸底フラスコ内に導入した。メチルジクロ
ロシランCHsSiHC1z 204d(227,5
g:1.98モル)を攪拌下に温和に冷却しながら添加
した。反応混合物を220℃において3時間30分に亘
り加熱し、そしてこの温度に90分間保った。低沸点成
分。
CHsSiHCbおよびCToSiHzCl (154
g)がコールドトラップ中に見出された。冷却後1反応
混合物をnペンタン400ad中に溶解し、そして不溶
性のアンモニウム塩をG4フリット上に分離した0次に
減圧下高い温度においてペンタンを完全に除去すると。
g)がコールドトラップ中に見出された。冷却後1反応
混合物をnペンタン400ad中に溶解し、そして不溶
性のアンモニウム塩をG4フリット上に分離した0次に
減圧下高い温度においてペンタンを完全に除去すると。
冷却後に明るい淡黄色の透明な物質(210g)が得ら
れた。
れた。
’HNMRデータ:
SiHδ=4.5〜5.0ppm(br)強さ=1.2
分析データ: 実測値: St 38.8%、 N 14.4%、 C
I 17.6%。
分析データ: 実測値: St 38.8%、 N 14.4%、 C
I 17.6%。
計算値: 5337.3%、 N 18.7%、 CI
12.2%。
12.2%。
0 < 0.3%
C25,2% H6,6%
重合体は次式(II)を有し1式中。
Claims (14)
- 1.重合体クロロシラザンを製造すべく,一般式( I
) ( I )▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中,nは約2ないし約12である)で表わされる
オリゴシラザンと式(II) (RSiHNH)_m(式中,mは約3ないし約12で
ある)で表わされるオリゴシラザンとの混合物をクロロ
シラン類,Cl_2R^2Si−CH_2−CH_2−
SiR^2Cl_2,Cl_3Si−CH_2−CH_
2−SiR^3Cl_2,R^4SiCl_3またはR
^5SiHCl_2(上記各式中,RおよびR^1ない
しR^5は同一かまたは相異なっていてもよいC_1−
C_6−アルキルまたはC_2−C_6−アルケニル基
である)のうちの少くとも1種と30℃ないし300℃
において反応させることを特徴とする上記重合体クロロ
シラザンの製造方法。 - 2.重合体クロロシラザンを製造すべく,式▲数式、化
学式、表等があります▼ で表わされる1,2−ビス(オルガノジクロロシリル)
エタンをNH_3と反応させることによって得られたオ
リゴシラザンとRSiHCl_2をNH_3と反応させ
ることによって得られたオリゴシラザンとの混合物を,
クロロシラン類, Cl_2R^2Si−CH_2−CH_2−SiR^2
Cl_2,Cl_3Si−CH_2−CH_2−SiR
^3Cl_2,R^4SiCl_3またはR^5SiH
Cl_2(上記各式中,RおよびR^1ないしR^5は
同一か相異なっていてもよいC_1−C_6−アルキル
またはC_2−C_6−アルケニル基である)のうちの
少くとも1種と30℃ないし300℃において反応させ
ることを特徴とする上記重合体クロロシラザンの製造方
法。 - 3.RおよびR^1ないしR^5がC_1−C_3−ア
ルキルまたはC_2−C_3−アルケニル基である請求
項1または2に記載の方法。 - 4.R=R^1=R^2=R^3=R^5=CH_3で
ありそしてR^4=CH_3またはビニルである請求項
1または2に記載の方法。 - 5.クロロシラン対オリゴシラザンの単量体単位のモル
比が約0.1:1ないし1:1である請求項1〜4のう
ちのいずれかに記載の方法。 - 6.反応体を互いに添加する際に温度を30℃ないし5
0℃に保ちそして次にこの反応混合物を100℃ないし
300℃の温度に加熱する請求項1〜5のうちのいずれ
かに記載の方法。 - 7.式(III) ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔上式中,窒素原子の遊離原子価は,H原子またはシリ
ル基R^*SiXN<(XはH,Cl,N<またはCH
_2CH_2Si<−である)で飽和されており,そし
てR,R^1ないしR^5およびR^*はC_1−C_
6アルキルまたはC_2−C_6アルケニル基であり,
そしてa,b,c,d,eおよびfは,それぞれの構造
単位のモル分率である〕 で表わされる重合体クロロシラザン。 - 8.R,R^1ないしR^5およびR^*がC_1−C
_3アルキルまたはC_2−C_3アルケニル基である
請求項7に記載の重合体クロロシラザン。 - 9.R=R^1=R^2=R^3=R^5=R^*=C
H_3でありそしてR^4=CH_3またはビニルであ
る請求項7に記載の重合体クロロシラザン。 - 10.請求項1〜4のうちのいずれかに記載の方法によ
って得られる重合体クロロシラザン。 - 11.窒化ケイ素を含有するセラミック材料の製造方法
において,請求項7〜10のうちのいずれかに記載の重
合体クロロシラザンを−50ないし+100℃において
アンモニアと反応せしめ,そしてこのようにして生成さ
れたポリシラザンを不活性の窒素またはアルゴンの雰囲
気中で,またはアンモニア雰囲気中で800ないし14
00℃において熱分解することを特徴とする上記窒化ケ
イ素を含有するセラミック材料の製造方法。 - 12.請求項11に記載の方法によって得られる窒化ケ
イ素を含有するセラミック材料。 - 13.窒化ケイ素を含有するセラミック材料の製造方法
において,請求項7〜10のうちのいずれかに記載の重
合体クロロシラザンを0ないし300℃においてアンモ
ニアと反応せしめ,そしてこの反応生成物をNH_3雰
囲気中で800〜1400℃において熱分解することを
特徴とする上記窒化ケイ素を含有するセラミック材料の
製造方法。 - 14.請求項13に記載の方法によって得られる窒化ケ
イ素を含有するセラミック材料。
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| DE3840775A DE3840775A1 (de) | 1988-12-03 | 1988-12-03 | Polymere chlorsilazane, verfahren zu ihrer herstellung, aus ihnen herstellbare, siliziumnitrid enthaltende keramische materialien, sowie deren herstellung |
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| US4543344A (en) * | 1983-11-28 | 1985-09-24 | Dow Corning Corporation | Silicon nitride-containing ceramic material prepared by pyrolysis of hydrosilazane polymers from (R3 Si)2 NH and HSiCl3 |
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| US4595775A (en) * | 1984-04-06 | 1986-06-17 | Petrarch Systems, Inc. | N-methylhydridosilazanes, polymers thereof, methods of making same and silicon nitrides produced therefrom |
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-
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-
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