JPH03360B2 - - Google Patents

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JPH03360B2
JPH03360B2 JP25743687A JP25743687A JPH03360B2 JP H03360 B2 JPH03360 B2 JP H03360B2 JP 25743687 A JP25743687 A JP 25743687A JP 25743687 A JP25743687 A JP 25743687A JP H03360 B2 JPH03360 B2 JP H03360B2
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JP
Japan
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silicon carbide
compound
carbide whiskers
whiskers
molar ratio
Prior art date
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Expired
Application number
JP25743687A
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Japanese (ja)
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JPH01100098A (en
Inventor
Hajime Namikata
Toshiaki Jinno
Masahiro Kanda
Hitoshi Ushijima
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Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、炭化ケイ素ウイスカの製造方法に関
し、とくに各種複合材料用の補強材として有用な
ウイスカの製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method for producing silicon carbide whiskers, and particularly to a method for producing whiskers useful as reinforcing materials for various composite materials.

従来の技術 炭化ケイ素ウイスカは、耐熱性、耐酸化性に優
れ、かつ高い強度を有するために、金属やセラミ
ツクスあるいは樹脂材料等と組合せて種々の複合
材料を製造することが行われている。
BACKGROUND ART Silicon carbide whiskers have excellent heat resistance, oxidation resistance, and high strength, so they are combined with metals, ceramics, resin materials, etc. to produce various composite materials.

かかる炭化ケイ素ウイスカを製造する方法とし
ては、イネ科植物の灰化残渣とカーボンブラツク
とを混合し、非酸化性雰囲気中で高温処理する方
法(特開昭57−209813)があるが、高温の熱処理
が必要であり、純度も低いという問題がある。
As a method for producing such silicon carbide whiskers, there is a method of mixing the ash residue of grasses with carbon black and treating the mixture at high temperature in a non-oxidizing atmosphere (Japanese Patent Application Laid-open No. 57-209813). There are problems in that heat treatment is required and purity is low.

また、ケイ素−ハロゲン結合を有しない有機ケ
イ素化合物を金属または金属化合物微粒子を種触
媒として気相熱分解させる方法(特開昭59−
9220)があるが、種触媒の調製が容易でないうえ
純度もまた低いという欠点がある。
In addition, a method for vapor-phase thermal decomposition of organosilicon compounds having no silicon-halogen bonds using metal or metal compound fine particles as a seed catalyst (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 1989-1999-
9220), but it has the disadvantage that the seed catalyst is not easy to prepare and its purity is also low.

解決しようとする問題点 本発明は、従来技術によつては得ることができ
なかつたような、複合材料用の補強材として適切
な形状を有する高純度の炭化ケイ素ウイスカの経
済的な製造方法を提供しようとするものである。
PROBLEM TO BE SOLVED The present invention provides an economical method for producing high purity silicon carbide whiskers having a shape suitable as reinforcement for composite materials, which could not be obtained using prior art techniques. This is what we are trying to provide.

問題点を解決するための手段 かかる目的を達成することができる本発明の炭
化ケイ素ウイスカの製造方法は、有機ケイ素化合
物または有機ケイ素化合物と炭化水素化合物との
混合物を、イオウ化合物を含有する還元性または
不活性のキヤリヤガスの存在下に高温で気相熱分
解するに当り、系中のケイ素と炭素のモル比を
0.1〜2とすることを特徴とするものである。
Means for Solving the Problems The method for producing silicon carbide whiskers of the present invention, which can achieve the above object, uses an organosilicon compound or a mixture of an organosilicon compound and a hydrocarbon compound as a reducing compound containing a sulfur compound. Or, in gas phase pyrolysis at high temperature in the presence of an inert carrier gas, the molar ratio of silicon to carbon in the system is
It is characterized by being 0.1 to 2.

本発明において原料として用いられる有機ケイ
素化合物は、ケイ素−炭素結合を有するシラン類
またはシロキサン類などが用いられる。このうち
シラン類としてはトリエチルシラン、テトラエチ
ルシラン、ヘキサメチルジシラン等のアルキル置
換シラン類、テトラメトキシシラン、テトラエト
キシシラン等のアルコキシ置換シラン類、芳香族
置換シラン類などがあげられ、またシロキサン類
としてはヘキサメチルジシロキサン、ジメチルポ
リシロキサン、メチルフエニルポリシロキサン等
があげられる。この他、トリメチルシラノールな
どのシラノール類、アルコキシ置換シロキサン類
等も用いることができ、これらの混合物または誘
導体などもガス化が可能であれば使用可能であ
る。
As the organosilicon compound used as a raw material in the present invention, silanes or siloxanes having a silicon-carbon bond are used. Among these, examples of silanes include alkyl-substituted silanes such as triethylsilane, tetraethylsilane, and hexamethyldisilane, alkoxy-substituted silanes such as tetramethoxysilane and tetraethoxysilane, and aromatic substituted silanes. Examples include hexamethyldisiloxane, dimethylpolysiloxane, and methylphenylpolysiloxane. In addition, silanols such as trimethylsilanol, alkoxy-substituted siloxanes, etc. can also be used, and mixtures or derivatives of these can also be used as long as they can be gasified.

本発明において有機ケイ素化合物と混合して原
料として用いられる炭化水素化合物は、メタン、
エタン、プロパン等の脂肪族炭化水素類、ベンゼ
ン、トルエン等の芳香族炭化水素類が用いられる
が、少量であれば酸素などの他種の元素を含んで
いても差支えない。
In the present invention, the hydrocarbon compound used as a raw material by mixing with an organosilicon compound is methane,
Aliphatic hydrocarbons such as ethane and propane, and aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene are used, but other elements such as oxygen may be included in small amounts.

本発明において用いられるイオウ化合物は触媒
として挙動するもので、たとえば硫化水素、ある
いはメチルメルカプタン、エチルメルカプタン、
トルエンチオール等のメルカプタン類、またはジ
エチルスルフイド、チオフエン等のチオエーテル
類などが用いうる。イオウ化合物が有機イオウ化
合物であるときは、原料である前記の炭化水素化
合物の一部または全部に置き換えて用いることが
できる。また、イオウ化合物がケイ素を含む有機
化合物であるときは、原料である前記の有機ケイ
素化合物の少くとも一部に置き換えて用いること
ができ、このような触媒の例としてたとえばγ−
メルカプトプロピル・トリメトキシシランなどの
メルカプト変性シラン類やメルカプト変性ポリシ
ロキサンなどが挙げられる。
The sulfur compounds used in the present invention behave as catalysts, such as hydrogen sulfide, methyl mercaptan, ethyl mercaptan,
Mercaptans such as toluenethiol, or thioethers such as diethyl sulfide and thiophene can be used. When the sulfur compound is an organic sulfur compound, it can be used in place of part or all of the aforementioned hydrocarbon compound as a raw material. Further, when the sulfur compound is an organic compound containing silicon, it can be used in place of at least a part of the above-mentioned organosilicon compound as a raw material. Examples of such catalysts include γ-
Examples include mercapto-modified silanes such as mercaptopropyl-trimethoxysilane and mercapto-modified polysiloxanes.

本発明において用いられるキヤリヤガスは、還
元性または不活性のガスであり、水素、窒素、ア
ルゴン等が挙げられるが、中でも水素が好ましく
用いられる。
The carrier gas used in the present invention is a reducing or inert gas, and examples thereof include hydrogen, nitrogen, and argon, among which hydrogen is preferably used.

本発明においては、原料となる有機ケイ素化合
物またはこれと炭化水素化合物との混合物は、触
媒と共にキヤリヤガスによつて高温反応帯域に送
られるが、この際、反応ガス中に含まれるケイ素
と炭素とのモル比が0.1〜2であることが必要で
ある。すなわち、モル比が0.1より低いときは黒
色の炭素質のウイスカが生成し、純度のよい炭化
ケイ素ウイスカは得られない。またモル比が2を
超えると粉末状の炭化ケイ素やシリカの生成が多
くなり、これまた純度のよい炭化ケイ素ウイスカ
は得られない。
In the present invention, an organosilicon compound or a mixture of this and a hydrocarbon compound as a raw material is sent to a high-temperature reaction zone together with a catalyst by a carrier gas, and at this time, the silicon and carbon contained in the reaction gas are It is necessary that the molar ratio is 0.1-2. That is, when the molar ratio is lower than 0.1, black carbonaceous whiskers are produced, and silicon carbide whiskers with good purity cannot be obtained. Furthermore, if the molar ratio exceeds 2, a large amount of powdered silicon carbide or silica is produced, and silicon carbide whiskers with good purity cannot be obtained.

また、触媒としてのイオウ化合物の使用量に関
しては特に制限はないが少なすぎてはウイスカの
収率が低下し、多すぎても原料の濃度を制限する
ことになるから、原料混合物中のケイ素に対して
モル比で1以下の有効量を用いることが好まし
い。
There is no particular limit to the amount of sulfur compound used as a catalyst, but if it is too small, the yield of whiskers will decrease, and if it is too large, it will limit the concentration of the raw material. It is preferable to use an effective amount of 1 or less in molar ratio.

本発明における熱分解反応は1100〜1500℃、好
ましくは1200〜1400℃で実施される。そのための
装置としては、たとえば横型電気炉中にアルミナ
等の耐熱性の反応管を設けたものを用いることが
できるが、必ずしもこのような装置に限定される
ものではない。
The thermal decomposition reaction in the present invention is carried out at 1100-1500°C, preferably 1200-1400°C. As an apparatus for this purpose, for example, a horizontal electric furnace equipped with a heat-resistant reaction tube made of alumina or the like can be used, but the apparatus is not necessarily limited to such an apparatus.

実施例 1 内径70mm、長さ1000mmの反応管を装着した電気
炉に対し、触媒として3容量%の硫化水素を含有
する水素を200c.c./minの割合で供給し、また原
料としてテトラメチルジシロキサンとベンゼンと
をSi/Cモル比が0.3となるように混合し、これ
を5.0c.c./hrの割合で反応管の蒸発部(温度150
℃)へ供給した。こうしてキヤリヤガスと混合さ
れた気化原料は反応管内の1300℃の部分で熱分解
され、2時間の反応の後、長さ3cm、平均径0.5μ
mの白色の炭化ケイ素ウイスカ0.2gが得られた。
Example 1 Hydrogen containing 3% by volume hydrogen sulfide was supplied as a catalyst at a rate of 200 c.c./min to an electric furnace equipped with a reaction tube with an inner diameter of 70 mm and a length of 1000 mm, and tetramethyl was supplied as a raw material. Disiloxane and benzene were mixed so that the Si/C molar ratio was 0.3, and this was added to the evaporation section of the reaction tube (temperature 150
°C). The vaporized raw material mixed with the carrier gas in this way is thermally decomposed at a temperature of 1300℃ in the reaction tube, and after 2 hours of reaction, the material has a length of 3cm and an average diameter of 0.5μ.
0.2 g of white silicon carbide whiskers were obtained.

実施例 2 実施例1と同じ装置を使用し、原料としてヘキ
サメチルジシラザンとベンゼンとをSi/Cモル比
が0.3となるように混合したものを用いたほかは
実施例1と同様に2時間反応させたところ、長さ
3cm、平均径0.5μmの白色炭化ケイ素ウイスカ
0.1gが得られた。
Example 2 The same equipment as in Example 1 was used, and the same procedure as in Example 1 was carried out for 2 hours, except that a mixture of hexamethyldisilazane and benzene with a Si/C molar ratio of 0.3 was used as the raw material. The reaction resulted in white silicon carbide whiskers with a length of 3 cm and an average diameter of 0.5 μm.
0.1 g was obtained.

発明の効果 本発明の炭化ケイ素ウイスカの製造方法によれ
ば、白色すなわち高純度で、複合材料用の補強材
として好適な長さを有する炭化ケイ素ウイスカが
効率よく得られ、その際のウイスカの成長速度が
1分当り0.8mmに達するなど極めて早く、反応帯
域でのウイスカの滞留時間が短くても充分に成長
したウイスカが製造できる利点がある。
Effects of the Invention According to the method for producing silicon carbide whiskers of the present invention, silicon carbide whiskers that are white, that is, of high purity and have a length suitable for use as a reinforcing material for composite materials can be efficiently obtained, and the growth of the whiskers at that time is achieved. The speed is extremely fast, reaching 0.8 mm per minute, and has the advantage that sufficiently grown whiskers can be produced even if the residence time of the whiskers in the reaction zone is short.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 有機ケイ素化合物または有機ケイ素化合物と
炭化水素化合物との混合物を、イオウ化合物を含
有する還元性または不活性のキヤリヤガスの存在
下に高温で気相熱分解するに当り、系中のケイ素
と炭素のモル比を0.1〜2とすることを特徴とす
る炭化ケイ素ウイスカの製造方法。 2 熱分解温度が1100〜1500℃である、特許請求
の範囲第1項記載の炭化ケイ素ウイスカの製造方
法。
[Claims] 1. In gas-phase pyrolysis of an organosilicon compound or a mixture of an organosilicon compound and a hydrocarbon compound at high temperature in the presence of a reducing or inert carrier gas containing a sulfur compound, A method for producing silicon carbide whiskers, characterized in that the molar ratio of silicon to carbon therein is 0.1 to 2. 2. The method for producing silicon carbide whiskers according to claim 1, wherein the thermal decomposition temperature is 1100 to 1500°C.
JP25743687A 1987-10-14 1987-10-14 Production of silicon carbide whisker Granted JPH01100098A (en)

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