JPH0576970B2 - - Google Patents

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JPH0576970B2
JPH0576970B2 JP61041467A JP4146786A JPH0576970B2 JP H0576970 B2 JPH0576970 B2 JP H0576970B2 JP 61041467 A JP61041467 A JP 61041467A JP 4146786 A JP4146786 A JP 4146786A JP H0576970 B2 JPH0576970 B2 JP H0576970B2
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JP
Japan
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polymer
polymethylsilazane
cyclic
trimer
product
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JP61041467A
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JPS62199623A (ja
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Yasuaki Nakaido
Takashi Enoki
Rieko Shimizu
Sugiro Ootani
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Momentive Performance Materials Japan LLC
Original Assignee
Toshiba Silicone Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
[発明の技術分野] 本発明はセラミツクス製造用の前駆体として有
用な環状ポリメチルシラザン構造を有する重合体
の製造方法に関する。 [発明の技術的背景とその問題点] 互いに摺動もしくは接触して動作せしめる各種
の機械部品、電子部品の表面には高度の耐摩耗性
が要求される。 また、近年、省エネルギーの観点から、各種機
器の高効率化が求められる中で、それに用いられ
る材料の軽量化は重要な課題である。 各種のセラミツクス、例えば窒化ケイ素、炭化
ケイ素等の非酸化物系セラミツクスは、一般に軽
量で化学安定性に富み耐熱性にも優れているの
で、従来汎用されてきた金属材料にに代わつて各
種部品材料として脚光を浴びている。 このような窒化ケイ素等のセラミツクスは、例
えばその原料粉体を成形型に充填したのち窒素気
流中で加熱・焼結せしめることにより製造され
る。しかしながらこのような原料粉末は一般に難
焼結性であるため、通常は、原料粉体中に焼結助
剤を添加したのち焼結を行うか、または高温高圧
下で焼結を行う方法が適用されている。 したがつて、このような従来の方法では所望の
形状の特に複雑な形状の焼結体を得ることが困難
である。このような問題を解消するためシラザン
系ポリマーを製造原料として用いる方法が考えら
れている。たとえば、特開昭57−117532号公報で
は塩素含有ジシランとジシラザン、特開昭58−
63725号公報では、塩素含有ジシランとアンモニ
アを接触反応させる方法が開示されている。ま
た、特開昭57−139124号公報では、オルガノクロ
ロシランとジシラザンを接触反応させる方法が開
示されている。しかしながらこれらの従来方法で
は得られるポリシラザンの分子量をコントロール
することが困難である。このため、最終的に一定
した品質のセラミツクスを得ることができない。
また、得られたポリシラザンは有機溶媒に不溶の
ガラス状の固体であることから、ポリメチルシラ
ザンを有機溶媒に溶解させ、この溶解液を所望の
形状の成形型に充填する通常の成形方法では、成
形が困難であり、所望の形状の、特に複雑な形状
の焼結体を得ることが困難である。 [発明の目的] 本発明は上記の問題点を解消し、所望の形状の
セラミツクスを比較的緩やかな条件で、より容易
に製造することができる。セラミツクス製造用の
前駆体として有用な環状ポリメチルシラザン構造
を有する重合体の提供を目的とする。 [発明の構成] すなわち本発明の環状ポリメチルシラザン構造
を有する重合体の製造方法は、 (A) ヘキサメチルシクロトリシラザン;および (B) 式(CH3aSiCl4-a()(ただし、式中aは
0,1または2である)で示されるクロロシラ
ン化合物;を塩化水素受容体の存在下で加熱・
重合せしめたのち、前記塩化水素受容体を除い
た残部にアンモニアを反応させることを特徴と
する。 本発明の製造方法において出発原料となるヘキ
サメチルシクロトリシラザン(以下、「三量体」
という)は、例えばジヨン・シー・バラー、ジエ
イアール他、インオーガニツク シンセシス
61(1953)[JOHN C.BALAR、Jr.et al、
Inorganic synthesis 61(1953)]に記載の
ブレワーおよびハーバー(Brewer and
Harber)改良法を適用して製造することができ
る。 このようにして得られる三量体を前述の式
()で示されるクロロシラン化合物と反応させ、
環状ポリメチルシラザン構造を有する重合体を製
造する。この式()で示されるクロロシラン化
合物は、具体的にはジメチルジクロロシラン、メ
チルトリクロロシランまたはテトラクロロシラン
である。このクロロシラン化合物は、三量体の窒
素原子に結合した水素原子と脱塩化水素反応を行
うことにより、架橋剤として作用するものである
ことから、上記の化合物の中でもより官能基が多
い、メチルトリクロロシラン、テトラクロロシラ
ン、特にテトラクロロシランが好ましい。 本発明の製造方法においては、三量体とクロロ
シラン化合物の反応を塩化水素受容体の存在下で
行うものであれば、その個々の操作手順は特に制
限されない。以下、本発明の製造方法についてそ
の一例を掲げ説明する。 まず、三量体と塩化水素受容体(以下、「受容
体」という)を反応容器中に投入する。ここで用
いる受容体は、三量体とクロロシラン化合物との
反応により発生する塩化水素を吸収するためのも
のである。この受容体としては、一般に用いられ
ている第3級アミン、例えば、ピリジン、1,8
−ジアザビシクロ〔5.4.0〕−ウンデセン−7
(DBU)またはN,N−ジメチルアセトアミド
(DMAC)等を挙げることができる。これらの受
容体の中でも、生成物である環状ポリメチルシラ
ザン構造を有する重合体の熱重量減少率が小さい
ことからDMACが好ましい。この受容体は三量
体とクロロシラン化合物との反応により発生する
塩化水素を完全に吸収できる量、すなわち理論量
か、または過剰量を加える。また、受容体は溶媒
を兼ねて用いてもよいし、ベンゼン、トルエンの
ような他の有機溶媒を併用してもよい。 次いで、反応系内を乾燥雰囲気にする。これは
系内の空気を不活性ガス、例えば窒素ガスに置換
することにより行う。その後、系内を加熱・還流
しながら、クロロシラン化合物を添加する。この
場合の加熱温度は用いる受容体により異なる。例
えば上述した各受容体のうち、ピリジンを用いた
場合は沸点温度まで、その他の受容体の場合は約
80℃程度まで加熱する。添加は、例えば滴下法等
により少量ずつ添加することが良好な反応を行う
ために好ましい。添加量は、目的とする環状ポリ
メチルシラザン構造を有する重合体の分子量に応
じて、三量体の添加量に関連して適宜決定するこ
とができる。例えば、三量体1モルに対して、テ
トラクロロシランを0.75モル用いると、分子量約
900の環状ポリメチルシラザン構造を有する重合
体ないし、それらがさらに架橋重合した重合体を
製造することができる。またこの場合に受容体例
えばピリジンは3モル以上必要である。 クロロシラン化合物を添加したのち、さらに系
内を60〜120℃、好ましくは80〜115℃で6〜12時
間加熱・撹拌還流し、反応を完結させる。その後
受容体を除去したのち、液状の生成物をベンゼ
ン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン等の有
機溶媒に溶解させる。次いでこの溶液をアンモニ
アで処理する。このアンモニア処理は、生成物の
分子末端に結合するSi−Cl基をSi−NH2基に変
換し、その後の塩化水素の発生を防止するもので
ある。この処理はたとえば前記溶液中にアンモニ
アガスを吹き込むことによつて行う。次いで、
過を行い前記反応で副生した塩化アンモニウムを
分離する。その後、溶媒を除去したのち、加熱下
で減圧蒸留することにより、未反応の三量体等を
除去し、環状ポリメチルシラザン構造を有する重
合体を得ることができる。 [発明の実施例] 以下、実施例を掲げ本発明をさらに詳述する。 実施例 1〜5 三量体は、前述したブレワーおよびハーバー改
良法を適用し、ジメチルジクロロシランのアンモ
ノリシスにより合成したものを用いた。受容体お
よびクロロシラン化合物はそれぞれ表に示すもの
を用いた。また、実施例1,2では理論量の1.5
倍の受容体とベンゼンの混合物を、実施例3〜5
では受容体をそれぞれクロロシラン化合物100容
量部に対して400容量部加え、クロロシラン化合
物は三量体に対して表に示すモル比で添加し、反
応を行つた。 まず冷却管、温度計および滴下漏斗を備えた三
ツ口フラスコに受容体を投入し、続いて三量体を
投入した。次いで、フラスコの空気を完全に窒素
ガスに置換した。その後、実施例1および2では
約80℃、実施例3〜5では約115℃まで加熱し、
還流しながら、滴下漏斗から所定量のクロロシラ
ン化合物を2時間かけて滴下した。次いで、さら
にそのままの温度で8時間加熱・還流し、反応を
完結させた。反応終了後受容体を除去し、反応生
成物を含む残液を500mlのベンゼンに溶解させた。
次いで、この溶液中にアンモニアガスを70/時
間で1.5時間吹き込んだ。その後吸引過し、副
生した塩化アンモニウムを除去した。次いでさら
に40〜50℃/250Torrで減圧蒸留を行つてベンゼ
ンを除去し、環状ポリメチルシラザン構造を有す
る重合体を得た。 得られた環状ポリメチルシラザン構造を有する
重合体の分子量、性状、収率および熱重量減少率
を表に示す。なお、熱重量減少率は、窒素ガス雰
囲気下、5℃/分の割合で800℃まで加熱したの
ち測定した。
【表】 実施例 6 受容体としてピリジンを用い、クロロシラン化
合物としてジメチルジクロロシランを三量体1モ
ルに対して1.5モルを用いて実施例1と同様にし
て環状ポリメチルシラザン構造を有する重合体を
得た。 この生成物は無色透明液体であり、分子量は
600であつた。また収率は42%、熱重量減少率は
92%であつた。この生成物の赤外線吸収スペクト
ルは第2図に示すように、1030cm-1のSi−N(三
量体の環の外)の吸収を生じ、N−Hの吸収が減
少している。また、この生成物の構造式は下記の
とおりであると推定される。ただし、式中Me2
2つのメチル基がケイ素原子に結合していること
を表す。以下同様である。
【化】 実施例 7 受容体としてピリジンを用い、クロロシラン化
合物としてテトラクロロシランを三量体1モルに
対して0.75モル用いて、実施例1と同様にして環
状ポリメチルシラザン構造を有する重合体を得
た。 この生成物は淡黄色の粘稠液体であり、分子量
は840であつた。また、収率は36%、熱重量減少
率は90%であつた。この生成物の赤外線吸収スペ
クトルを第3図に示した。またこの生成物の構造
式は下記のとおりであると推定される。
【化】 実施例 8 受容体としてDMACを用い、クロロシラン化
合物としてテトラクロロシランを三量体1モルに
対して0.75モルを用いて実施例1と同様にして環
状ポリメチルシラザン構造を有する重合体を得
た。 この生成物はゼラチン状であつた。収率は73
%、熱重量減少率は41%であつた。この生成物の
赤外線吸収スペクトルを第4図に示した。また、
この生成物の構造式は、下記のとおりであると推
定される。
【化】 参考例 1 実施例5で得られた環状ポリメチルシラザン構
造を有する重合体を用いてセラミツクスを製造し
た。 メチルシクロポリシラザンを所望の成形型に充
填したのち、窒素ガス雰囲気中で5℃/分の割合
で1000℃まで加熱・昇温せしめる。その後、さら
にこの温度で2時間保持せしめることにより、焼
成した。 このセラミツクスの表面は、SEM観察により
均一な平滑面を有していた。また、ビツカース硬
度は1250Kg/mm2であつた。このことからこのセラ
ミツクスは空孔の少ない緻密な構造を有している
ことがわかつた。 参考例 2 実施例7で得られた環状ポリメチルシラザン構
造を有する重合体を用いて、参考例1と同様にし
てセラミツクスを製造した。ただし、昇温速度は
5℃/分であり、1400℃まで加熱した。また、昇
温後の保持時間は2時間であつた。 このセラミツクスの表面は、SEM観察により
均一な平滑面を有していた。また、ビツカーズ硬
度は1930Kg/mm2であつた。このことからこのセラ
ミツクスは空孔の少ない緻密な構造を有している
ことがわかつた。 [発明の効果] 以上説明したとおり本発明の製造方法によれ
ば、生成物である環状ポリメチルシラザン構造を
有する重合体の分子量を自由にコントロールする
ことができ、これにより焼成後のセラミツクスの
品質を一定化することができる。また、得られた
環状ポリメチルシラザン構造を有する重合体は有
機溶媒に可溶であることから成形が容易であり、
したがつて所望の形状の、特に複雑な形状のセラ
ミツクスを得ることができる。さらに、この環状
ポリメチルシラザン構造を有する重合体は緩やか
な条件(常圧、焼成温度800℃以上)で焼成する
ことにより、高硬度で、かつ緻密な構造を有する
セラミツクスを得ることができ、したがつて種々
の分野への適用が可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は三量体の赤外線吸収スペクトルを、第
2〜第4図はそれぞれ実施例6〜8で得られた環
状ポリシラザン構造を有する重合体の赤外線吸収
スペクトルを示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (A) ヘキサメチルシクロトリシラザン;およ
    び (B) 式(CH3aSiCl4-a(ただし、式中aは0,1
    または2である)で示されるクロロシラン化合
    物;を塩化水素受容体の存在下で加熱・重合せ
    しめたのち、前記塩化水素受容体を除いた残部
    にアンモニアを反応させることを特徴とする環
    状ポリメチルシラザン構造を有する重合体の製
    造方法。 2 塩化水素受容体がN,N−ジメチルアセトア
    ミドである特許請求の範囲第1項記載の製造方
    法。 3 クロロシラン化合物がテトラクロロシランで
    ある特許請求の範囲第1項記載の製造方法。
JP4146786A 1986-02-28 1986-02-28 環状ポリメチルシラザン構造を有する重合体の製造方法 Granted JPS62199623A (ja)

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FR2590584B1 (fr) * 1985-11-28 1988-03-04 Rhone Poulenc Spec Chim Procede de preparation, en deux etapes, de reticulats d'organopolysilazanes de tenue thermique amelioree pouvant servir notamment comme precurseur ceramique

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