JPH0625422A - セラミック前駆体 - Google Patents
セラミック前駆体Info
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- JPH0625422A JPH0625422A JP5025677A JP2567793A JPH0625422A JP H0625422 A JPH0625422 A JP H0625422A JP 5025677 A JP5025677 A JP 5025677A JP 2567793 A JP2567793 A JP 2567793A JP H0625422 A JPH0625422 A JP H0625422A
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- Japan
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- sic
- aln
- block copolymer
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped 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
- C04B35/56—Shaped 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
- C04B35/565—Shaped 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
- C04B35/571—Shaped 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
-
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped 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
- C04B35/58—Shaped 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 borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/581—Shaped 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 borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on aluminium nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G77/00—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
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G79/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing atoms other than silicon, sulfur, nitrogen, oxygen, and carbon with or without the latter elements in the main chain of the macromolecule
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L83/16—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers in which all the silicon atoms are connected by linkages other than oxygen atoms
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- Silicon Polymers (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】高強度、高温時の機械特性保持能、低い熱およ
び電気伝導度、硬度、耐摩耗性、および化学的不活性さ
を有する高分子量窒化アルミニウム/炭化珪素セラミッ
ク前駆体を提供する。 【構成】高分子量窒化アルミニウム/炭化珪素セラミッ
ク前駆体であって、式(1)及び(2)又は(3)の構
造を有する複合ブロックユニットを有する。ここでx>
1,y>1であり、xおよびyのブロックはSi−N−
Al結合を介して結合され、R1およびR2は同一または
異った基であり、シクロアルキル、アルケニル、シクロ
アルケニルおよびアリール基から選ばれ、R3,R4およ
びR5は同一または異った基であり、水素、飽和または
不飽和のアルキル、シクロアルキル、アルケニル、シク
ロアルケニル、アルキニルおよびアリール基から選ば
れ、R1,R2,R3,R4、およびR5のすべてが水素で
はなく、AはOまたはSである。
び電気伝導度、硬度、耐摩耗性、および化学的不活性さ
を有する高分子量窒化アルミニウム/炭化珪素セラミッ
ク前駆体を提供する。 【構成】高分子量窒化アルミニウム/炭化珪素セラミッ
ク前駆体であって、式(1)及び(2)又は(3)の構
造を有する複合ブロックユニットを有する。ここでx>
1,y>1であり、xおよびyのブロックはSi−N−
Al結合を介して結合され、R1およびR2は同一または
異った基であり、シクロアルキル、アルケニル、シクロ
アルケニルおよびアリール基から選ばれ、R3,R4およ
びR5は同一または異った基であり、水素、飽和または
不飽和のアルキル、シクロアルキル、アルケニル、シク
ロアルケニル、アルキニルおよびアリール基から選ば
れ、R1,R2,R3,R4、およびR5のすべてが水素で
はなく、AはOまたはSである。
Description
【0001】本発明は、窒化アルミニウムを含む炭化珪
素セラミックスのための高分子量前駆体に関する。
素セラミックスのための高分子量前駆体に関する。
【0002】セラミックス材料は種々の高温、高性能用
途において非常に重要な材料である。これらの用途に
は、たとえば高強度、高温時の機械特性保持能、低い熱
および電気伝導度、硬度、耐摩耗性、および化学的不活
性さのような種々の特性のユニークな組合わせが要求さ
れる。
途において非常に重要な材料である。これらの用途に
は、たとえば高強度、高温時の機械特性保持能、低い熱
および電気伝導度、硬度、耐摩耗性、および化学的不活
性さのような種々の特性のユニークな組合わせが要求さ
れる。
【0003】炭化珪素は非常に硬いセラミックスであ
り、短期間では高温時でも高い強度を示す。空気中では
ゆっくりと酸化され、約1500℃までは使用できる。
炭化珪素は高い耐腐食性、低いかさ密度、優れた耐クリ
ープ性、耐摩耗性を有する。しかし、加熱時における微
細構造の不安定さが、多くの用途においてSiCの長期
間の使用を制限していた。低温で作られたSiCのモル
ホロジーは立方体(ベータSiC、3C)である。
り、短期間では高温時でも高い強度を示す。空気中では
ゆっくりと酸化され、約1500℃までは使用できる。
炭化珪素は高い耐腐食性、低いかさ密度、優れた耐クリ
ープ性、耐摩耗性を有する。しかし、加熱時における微
細構造の不安定さが、多くの用途においてSiCの長期
間の使用を制限していた。低温で作られたSiCのモル
ホロジーは立方体(ベータSiC、3C)である。
【0004】高温で作られた場合には、ヘキサゴナル
(アルファSiC、2H、4H、6H)またはランボヘ
ドラル(アルファSiC、15R、21R)のモルホロ
ジーを有するアルファSiCが得られる。高温時には、
ベータSiCもアルファSiCに変換される。これらの
種々のポリタイプは1400から2200℃の間で一ま
たは複数の相変換を起こし、しばしば過大なグレイン成
長をもたらす。そのようなグレイン成長は構造に負荷が
かかったときにセラミックスを脆いものとする。
(アルファSiC、2H、4H、6H)またはランボヘ
ドラル(アルファSiC、15R、21R)のモルホロ
ジーを有するアルファSiCが得られる。高温時には、
ベータSiCもアルファSiCに変換される。これらの
種々のポリタイプは1400から2200℃の間で一ま
たは複数の相変換を起こし、しばしば過大なグレイン成
長をもたらす。そのようなグレイン成長は構造に負荷が
かかったときにセラミックスを脆いものとする。
【0005】ホットプレスされたSiCサンプルにおい
て1%以上のAlNが存在する場合には、グレインサイ
ズが減少し、微細構造の均一性が改善された焼結体が得
られることが知られている。この現象は、SiCセラミ
ックス中にAlNの固溶体を形成するために利用され
る。SiCとAlNの粉末の混合体から緻密なSiC/
AlN固溶体を製造する場合には、粉末の強い焼結の他
に、AlNがSiC微細構造中に固体状態で拡散してゆ
くことが必要とされる。それゆえに、高い融点と固体状
態での低い拡散率とを有するAlNとSiCでは、固溶
体SiC/AlNセラミックスの用途は制限されてい
た。その結果、典型的な特性を有する焼結サンプルは、
多くの場合、比較的高い温度(2100℃)で、加圧下
で圧密(たとえば、ホットプレス)して製造されてい
た。そのような方法はエネルギー効率が悪く、繊維化に
際しての複合化において厳しい制限をもたらす。
て1%以上のAlNが存在する場合には、グレインサイ
ズが減少し、微細構造の均一性が改善された焼結体が得
られることが知られている。この現象は、SiCセラミ
ックス中にAlNの固溶体を形成するために利用され
る。SiCとAlNの粉末の混合体から緻密なSiC/
AlN固溶体を製造する場合には、粉末の強い焼結の他
に、AlNがSiC微細構造中に固体状態で拡散してゆ
くことが必要とされる。それゆえに、高い融点と固体状
態での低い拡散率とを有するAlNとSiCでは、固溶
体SiC/AlNセラミックスの用途は制限されてい
た。その結果、典型的な特性を有する焼結サンプルは、
多くの場合、比較的高い温度(2100℃)で、加圧下
で圧密(たとえば、ホットプレス)して製造されてい
た。そのような方法はエネルギー効率が悪く、繊維化に
際しての複合化において厳しい制限をもたらす。
【0006】固溶体を含むSiC/AlNセラミックス
を製造するために、ポリマー前駆体も使用されていた。
たとえば、米国特許4,730,026号は、架橋され
たポリシラザンであって、シラザンユニットが少なくと
もひとつの、シラザン繰り返し単位の窒素原子に結合し
た−MR’n−の構造を有する橋により互いに結合され
たポリシラザンを開示する。なお、ここでMは周期表の
IIIA、IIB、IVBおよびIIA族から選ばれる
金属である。また、W.R.Schmidtらは単一成
分前駆体からのSiC/AlNの製造であって、1,
3,5ートリビニルシクロトリシラザンをトリエチルア
ルミニウムで処理する方法を開示する。シラザンユニッ
トはAl(C2H5)−ユニットで架橋される(The Seco
nd Intenational Ceramic Science and Technology Con
gress,1990年11月12ー15日、オーランド、
フロリダ)。
を製造するために、ポリマー前駆体も使用されていた。
たとえば、米国特許4,730,026号は、架橋され
たポリシラザンであって、シラザンユニットが少なくと
もひとつの、シラザン繰り返し単位の窒素原子に結合し
た−MR’n−の構造を有する橋により互いに結合され
たポリシラザンを開示する。なお、ここでMは周期表の
IIIA、IIB、IVBおよびIIA族から選ばれる
金属である。また、W.R.Schmidtらは単一成
分前駆体からのSiC/AlNの製造であって、1,
3,5ートリビニルシクロトリシラザンをトリエチルア
ルミニウムで処理する方法を開示する。シラザンユニッ
トはAl(C2H5)−ユニットで架橋される(The Seco
nd Intenational Ceramic Science and Technology Con
gress,1990年11月12ー15日、オーランド、
フロリダ)。
【0007】上記の高分子量AlN/SiCセラミック
前駆体のいずれも、 で表される繰り返し単位と で表される繰り返し単位との交互ブロック体(ここでx
およびyは1以上である)、または後者の単位により架
橋されたブロック体ではない。さらに、上記のいずれも
低温において調節された条件下で、液体から不溶性固体
に硬化させる可能性にも言及していない。
前駆体のいずれも、 で表される繰り返し単位と で表される繰り返し単位との交互ブロック体(ここでx
およびyは1以上である)、または後者の単位により架
橋されたブロック体ではない。さらに、上記のいずれも
低温において調節された条件下で、液体から不溶性固体
に硬化させる可能性にも言及していない。
【0008】本発明にかかるブロック共重合体は、以下
の構造式を有する複合ブロックユニット、 および、以下の構造式を有する複合ブロックユニット、 または ここでx>1、y>1であり、xおよびyのブロックは
Si−N−Al結合を介して結合され、R1およびR2は
同一または異なった基であり、水素、飽和または不飽和
の炭素数1−12のアルキル、炭素数3−12のシクロ
アルキル、炭素数2−12のアルケニル、炭素数3−1
2のシクロアルケニル、およびアリール基から選ばれる
基であり、R3、R4およびR5は同一または異なった基
であり、水素、飽和または不飽和の炭素数1−6のアル
キル、炭素数3−6のシクロアルキル、炭素数3−6の
アルケニル、炭素数3−6のシクロアルケニル、炭素数
2−6のアルキニル、およびアリール基から選ばれる基
であり、R1、R2、R3、R4、およびR5の全てが水素
ではなく、AはOまたはSである、を含む。
の構造式を有する複合ブロックユニット、 および、以下の構造式を有する複合ブロックユニット、 または ここでx>1、y>1であり、xおよびyのブロックは
Si−N−Al結合を介して結合され、R1およびR2は
同一または異なった基であり、水素、飽和または不飽和
の炭素数1−12のアルキル、炭素数3−12のシクロ
アルキル、炭素数2−12のアルケニル、炭素数3−1
2のシクロアルケニル、およびアリール基から選ばれる
基であり、R3、R4およびR5は同一または異なった基
であり、水素、飽和または不飽和の炭素数1−6のアル
キル、炭素数3−6のシクロアルキル、炭素数3−6の
アルケニル、炭素数3−6のシクロアルケニル、炭素数
2−6のアルキニル、およびアリール基から選ばれる基
であり、R1、R2、R3、R4、およびR5の全てが水素
ではなく、AはOまたはSである、を含む。
【0009】好ましい実施態様においては、シラザンユ
ニットは(チオ)ユリア変性シラザンから誘導される。
ニットは(チオ)ユリア変性シラザンから誘導される。
【0010】本発明によれば、ブロック共重合体はAl
ーCまたはAl−Hを有するアルミニウムー窒素ポリマ
ーとシラザンまたは(チオ)ユリアシラザンポリマーと
を反応させることにより得られ、副生成物としてC−H
またはH−H結合が形成され、炭化水素または水素が得
られる。アルケニルまたはアルキニル基を有するブロッ
ク共重合体はフリーラジカル生成剤の存在下で硬化され
ることができる。硬化されたブロック共重合体を非酸化
性雰囲気で熱分解することにより緻密なSiC/AlN
セラミックスが得られる。
ーCまたはAl−Hを有するアルミニウムー窒素ポリマ
ーとシラザンまたは(チオ)ユリアシラザンポリマーと
を反応させることにより得られ、副生成物としてC−H
またはH−H結合が形成され、炭化水素または水素が得
られる。アルケニルまたはアルキニル基を有するブロッ
ク共重合体はフリーラジカル生成剤の存在下で硬化され
ることができる。硬化されたブロック共重合体を非酸化
性雰囲気で熱分解することにより緻密なSiC/AlN
セラミックスが得られる。
【0011】SiCとAlNを含む種々の組成のセラミ
ックスが、ブロック共重合体製造時のシラザンまたは
(チオ)ユリアシラザンポリマーとアルミニウムー窒素
ポリマーとの比率を調節することにより得られる。前記
の高分子液体は、塗布、押出し、紡糸のような公知のプ
ラスチック成形方法により加工することにより、種々の
複雑な形状の耐熱性物品を作ることができる。加工後、
不飽和有機基を含むブロック共重合体は硬化されて固体
にされ、熱分解においても立体的形状を保持するように
される。そのようなポリマーを使用する他の利点は、こ
れらの熱分解時の化学的反応性にある。セラミックス生
成物中において必要とされる、C、Al、およびNに対
するSiの化学量論量は合成工程における分子レベルで
決定される。
ックスが、ブロック共重合体製造時のシラザンまたは
(チオ)ユリアシラザンポリマーとアルミニウムー窒素
ポリマーとの比率を調節することにより得られる。前記
の高分子液体は、塗布、押出し、紡糸のような公知のプ
ラスチック成形方法により加工することにより、種々の
複雑な形状の耐熱性物品を作ることができる。加工後、
不飽和有機基を含むブロック共重合体は硬化されて固体
にされ、熱分解においても立体的形状を保持するように
される。そのようなポリマーを使用する他の利点は、こ
れらの熱分解時の化学的反応性にある。セラミックス生
成物中において必要とされる、C、Al、およびNに対
するSiの化学量論量は合成工程における分子レベルで
決定される。
【0012】したがって、粉末混合物からSiC/Al
N固溶体を製造する際にしばしば必要とされる、固体状
態での拡散を促進するための熱分解後の高温後処理は必
要としない。
N固溶体を製造する際にしばしば必要とされる、固体状
態での拡散を促進するための熱分解後の高温後処理は必
要としない。
【0013】本発明に係るブロック共重合体は、Al−
CまたはAl−H結合を含むアルミニウムー窒素ポリマ
ーと、N−H結合を含むシラザンまたは(チオ)ユリア
シラザンポリマーとを400℃未満、好ましくは90か
ら220℃で反応させることにより得られる。Al−N
ポリマーのAlまたはN、またはシラザンもしくは(チ
オ)ユリアシラザンポリマーのSiに結合する有機基は
不飽和部分を含まなくてもよく、またそれらの一部が不
飽和であってもよい。
CまたはAl−H結合を含むアルミニウムー窒素ポリマ
ーと、N−H結合を含むシラザンまたは(チオ)ユリア
シラザンポリマーとを400℃未満、好ましくは90か
ら220℃で反応させることにより得られる。Al−N
ポリマーのAlまたはN、またはシラザンもしくは(チ
オ)ユリアシラザンポリマーのSiに結合する有機基は
不飽和部分を含まなくてもよく、またそれらの一部が不
飽和であってもよい。
【0014】米国特許第3,853,567、4,482,669、4,612,38
3、4,675,424、4,689,252、および4,722,988号に開示され
ているようにポリシラザンは公知である。ポリシラザン
をイソシアネート、イソチオシアネート、ケテン、チオ
ケテン、カルボジイミド、または二硫化炭素で処理する
ことにより合成されるポリシラザンの付加ポリマーも使
用することができる。これらの付加ポリマーの合成は米
国特許4,929,704号に開示されている。
3、4,675,424、4,689,252、および4,722,988号に開示され
ているようにポリシラザンは公知である。ポリシラザン
をイソシアネート、イソチオシアネート、ケテン、チオ
ケテン、カルボジイミド、または二硫化炭素で処理する
ことにより合成されるポリシラザンの付加ポリマーも使
用することができる。これらの付加ポリマーの合成は米
国特許4,929,704号に開示されている。
【0015】Al−CまたはAl−H結合を含むアルミ
ニウムー窒素ポリマーをポリシラザンと反応させると、 の構造を有するユニットと、 の構造を有するユニット、ここで、x、y、R1、R2、
R3、およびR4は後述の通りである、とを含むブロック
共重合体が得られる。
ニウムー窒素ポリマーをポリシラザンと反応させると、 の構造を有するユニットと、 の構造を有するユニット、ここで、x、y、R1、R2、
R3、およびR4は後述の通りである、とを含むブロック
共重合体が得られる。
【0016】好ましいポリマーは、N−H結合を有する
ポリシラザンをイソ(チオ)シアネートで処理して得ら
れるポリ(チオ)ユリアシラザンである。(チオ)ユリ
アシラザンの用語は、ユリアシラザンまたはチオユリア
シラザンを意味するものとして使用される。(チオ)ユ
リアシラザンポリマーはAl−C結合またはAl−H結
合を有するアルミニウムー窒素ポリマーと反応させら
れ、以下の構造を有するユニットと、 以下の構造を有するユニット、 ここでx>1、y>1であり、xおよびyのブロックは
Si−N−Al結合を介して結合され、R1およびR2は
同一または異なった基であり、水素、飽和または不飽和
の炭素数1−12のアルキル、炭素数3−12のシクロ
アルキル、炭素数2−12のアルケニル、炭素数3−1
2のシクロアルケニル、およびアリール基から選ばれる
基であり、R3、R4およびR5は同一または異なった基
であり、水素、飽和または不飽和の炭素数1−6のアル
キル、炭素数3−6のシクロアルキル、炭素数2−6の
アルケニル、炭素数3−6のシクロアルケニル、炭素数
2−6のアルキニル、およびアリール基から選ばれる基
であり、R1、R2、R3、R4、およびR5の全てが水素
ではなく、AはOまたはSである、を含む、複数のブロ
ックを有するブロック共重合体が得られる。
ポリシラザンをイソ(チオ)シアネートで処理して得ら
れるポリ(チオ)ユリアシラザンである。(チオ)ユリ
アシラザンの用語は、ユリアシラザンまたはチオユリア
シラザンを意味するものとして使用される。(チオ)ユ
リアシラザンポリマーはAl−C結合またはAl−H結
合を有するアルミニウムー窒素ポリマーと反応させら
れ、以下の構造を有するユニットと、 以下の構造を有するユニット、 ここでx>1、y>1であり、xおよびyのブロックは
Si−N−Al結合を介して結合され、R1およびR2は
同一または異なった基であり、水素、飽和または不飽和
の炭素数1−12のアルキル、炭素数3−12のシクロ
アルキル、炭素数2−12のアルケニル、炭素数3−1
2のシクロアルケニル、およびアリール基から選ばれる
基であり、R3、R4およびR5は同一または異なった基
であり、水素、飽和または不飽和の炭素数1−6のアル
キル、炭素数3−6のシクロアルキル、炭素数2−6の
アルケニル、炭素数3−6のシクロアルケニル、炭素数
2−6のアルキニル、およびアリール基から選ばれる基
であり、R1、R2、R3、R4、およびR5の全てが水素
ではなく、AはOまたはSである、を含む、複数のブロ
ックを有するブロック共重合体が得られる。
【0017】最も好ましいものは、実施例Cにおいて説
明される、N−H結合を有するビニル置換ポリシラザン
とフェニルイソシアネートとを反応させて得られるポリ
ユリアシラザンである。
明される、N−H結合を有するビニル置換ポリシラザン
とフェニルイソシアネートとを反応させて得られるポリ
ユリアシラザンである。
【0018】本発明の実施に際して使用できるアルミニ
ウムー窒素ポリマーは、溶解性または不溶解性の固体、
または種々の粘度を有する液体であることができ、アル
ニウムを含む基と窒素を含む基を交互に有するバックボ
ーンを有するものである。
ウムー窒素ポリマーは、溶解性または不溶解性の固体、
または種々の粘度を有する液体であることができ、アル
ニウムを含む基と窒素を含む基を交互に有するバックボ
ーンを有するものである。
【0019】適当なポリマーにはアルミニウムアミドポ
リマー、アルミニウムイミドポリマー、アルミニウムイ
ミンポリマー、およびポリアミノアラン(polyam
inoalanes)がある。本発明の目的に適するア
ルミニウムー窒素結合を含むポリマーは、以下のポリマ
ーからなる群より選ばれる一般式を有する。
リマー、アルミニウムイミドポリマー、アルミニウムイ
ミンポリマー、およびポリアミノアラン(polyam
inoalanes)がある。本発明の目的に適するア
ルミニウムー窒素結合を含むポリマーは、以下のポリマ
ーからなる群より選ばれる一般式を有する。
【0020】1)以下の一般式を有する構造ユニットを
含むポリマー、 n≧2、R、R’、R’’、およびR’’’はアルキ
ル、シクロアルキル、アルケニル、アリール、および水
素から成る群より選ばれる、 2)以下の一般式を有する構造ユニットを含むポリマ
ー、 n≧2、R’’はイミン基であり、R、およびR’はア
ルキル、シクロアルキル、アルケニル、アリール、およ
び水素から成る群より選ばれる、 3)以下の一般式を有する構造ユニットを含むポリマ
ー、 n≧2、R、およびR’はアルキル、シクロアルキル、
アルケニル、アリール、および水素から成る群より選ば
れる。
含むポリマー、 n≧2、R、R’、R’’、およびR’’’はアルキ
ル、シクロアルキル、アルケニル、アリール、および水
素から成る群より選ばれる、 2)以下の一般式を有する構造ユニットを含むポリマ
ー、 n≧2、R’’はイミン基であり、R、およびR’はア
ルキル、シクロアルキル、アルケニル、アリール、およ
び水素から成る群より選ばれる、 3)以下の一般式を有する構造ユニットを含むポリマ
ー、 n≧2、R、およびR’はアルキル、シクロアルキル、
アルケニル、アリール、および水素から成る群より選ば
れる。
【0021】好ましいアルミニウムー窒素ポリマーは、
ジアルキルアルミニウムハイドライドと有機ニトリルと
の反応生成物を加熱することにより得られる。最も好ま
しいポリマーは、実施例Aで示されるアセトニトリルと
ジイソブチルアルミニウムハイドライドから製造される
アルミニウムー窒素ポリマーである。
ジアルキルアルミニウムハイドライドと有機ニトリルと
の反応生成物を加熱することにより得られる。最も好ま
しいポリマーは、実施例Aで示されるアセトニトリルと
ジイソブチルアルミニウムハイドライドから製造される
アルミニウムー窒素ポリマーである。
【0022】少なくともひとつの有機不飽和サイトを有
するブロック共重合体は架橋させることができ、たとえ
ばエネルギーを供給してフリーラジカルをさせて架橋さ
せることができる。シリコンにアルケニルまたはアルキ
ニル基が結合したブロック共重合体は、フリーラジカル
生成剤の存在下で加熱することにより架橋させることが
できる。たとえば、実施例1のブロック共重合体は、過
酸化物やアゾ化合物のようなラジカル源の0.1から8
重量%の存在下で加熱することができる。硬化されたブ
ロック共重合体は熱分解によってもその形態を保つ不溶
性固体であり、一般的な有機溶剤に不溶解性である。
するブロック共重合体は架橋させることができ、たとえ
ばエネルギーを供給してフリーラジカルをさせて架橋さ
せることができる。シリコンにアルケニルまたはアルキ
ニル基が結合したブロック共重合体は、フリーラジカル
生成剤の存在下で加熱することにより架橋させることが
できる。たとえば、実施例1のブロック共重合体は、過
酸化物やアゾ化合物のようなラジカル源の0.1から8
重量%の存在下で加熱することができる。硬化されたブ
ロック共重合体は熱分解によってもその形態を保つ不溶
性固体であり、一般的な有機溶剤に不溶解性である。
【0023】適当な過酸化物としては、たとえば、ジベ
ンゾイルパーオキサイド、ジーpークロロベンゾイルパ
ーオキサイド、ビスー2,4−ジクロロベンゾイルパー
オキサイドのようなジアロイルパーオキサイド、2,5
−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキ
サン、ジ−t−ブチルパーオキサイドのようなジアルキ
ルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイドのようなジ
アラルキルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキ
サイド、1,4−ビス(t−ブチル−パーオキシイソプ
ロピル)ベンゼンのようなアルキルアラルキルパーオキ
サイド、アルキルアロイルパーオキサイド、t−ブチル
パーベンゾエート、t−ブチルパーアセテート、t−ブ
チルパーオクトエートのようなアルキルアシルパーオキ
サイドがあり、ジクミルパーオキサイドが好ましい。
ンゾイルパーオキサイド、ジーpークロロベンゾイルパ
ーオキサイド、ビスー2,4−ジクロロベンゾイルパー
オキサイドのようなジアロイルパーオキサイド、2,5
−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキ
サン、ジ−t−ブチルパーオキサイドのようなジアルキ
ルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイドのようなジ
アラルキルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキ
サイド、1,4−ビス(t−ブチル−パーオキシイソプ
ロピル)ベンゼンのようなアルキルアラルキルパーオキ
サイド、アルキルアロイルパーオキサイド、t−ブチル
パーベンゾエート、t−ブチルパーアセテート、t−ブ
チルパーオクトエートのようなアルキルアシルパーオキ
サイドがあり、ジクミルパーオキサイドが好ましい。
【0024】適当なアゾ化合物としては、たとえば、
2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、
2,2’−アゾジメチル−4−メトキシバレロニトリ
ル、1−シアノ−1−(t−ブチルアゾ)シクロヘキサ
ン、および2−(t−ブチルアゾ)−イソブチロニトリ
ルのような対称または非対称アゾ化合物がある。これら
の化合物は公知であり、たとえば米国特許2,492,763号
および2,515,628号で述べられている。
2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、
2,2’−アゾジメチル−4−メトキシバレロニトリ
ル、1−シアノ−1−(t−ブチルアゾ)シクロヘキサ
ン、および2−(t−ブチルアゾ)−イソブチロニトリ
ルのような対称または非対称アゾ化合物がある。これら
の化合物は公知であり、たとえば米国特許2,492,763号
および2,515,628号で述べられている。
【0025】有機不飽和サイトを含む本発明のブロック
共重合体は、ポリマーを紫外線または電子線ビーム放射
で露光することにより硬化させることができる。適当な
紫外線硬化剤としては、たとえば、α、α−ジメトキシ
−α−フェニルアセトフェノン(DMPAP)があり、
紫外線硬化を促進する。
共重合体は、ポリマーを紫外線または電子線ビーム放射
で露光することにより硬化させることができる。適当な
紫外線硬化剤としては、たとえば、α、α−ジメトキシ
−α−フェニルアセトフェノン(DMPAP)があり、
紫外線硬化を促進する。
【0026】ブロック共重合体は金属またはセラミック
スフィラーと混合することができる。適当なフィラーと
しては、たとえば、SiC、AlN、Ai3N4、SiO
2、BN、Al2O3、TiN、TiC、Si、Ti、Z
r、Al、ZrC、ZrO2、B4C、TiB2、Hf
C、Y2O3があり、これらは粉末、ウィスカーあるいは
小板の形態で使用されることができる。SiCとAlN
の固溶体を含む粉末、ウィスカーあるいは小板もフィラ
ーとして使用することができる。SiCとAlNが好ま
しいフィラーであり、ポリマーとSiC混合物の総重量
の約5から98重量%の範囲で使用でき、SiCが最も
好ましいフィラーである。α−SiC、β−SiCおよ
びその混合物を使用することができる。
スフィラーと混合することができる。適当なフィラーと
しては、たとえば、SiC、AlN、Ai3N4、SiO
2、BN、Al2O3、TiN、TiC、Si、Ti、Z
r、Al、ZrC、ZrO2、B4C、TiB2、Hf
C、Y2O3があり、これらは粉末、ウィスカーあるいは
小板の形態で使用されることができる。SiCとAlN
の固溶体を含む粉末、ウィスカーあるいは小板もフィラ
ーとして使用することができる。SiCとAlNが好ま
しいフィラーであり、ポリマーとSiC混合物の総重量
の約5から98重量%の範囲で使用でき、SiCが最も
好ましいフィラーである。α−SiC、β−SiCおよ
びその混合物を使用することができる。
【0027】ブロック共重合体とフィラーとの混合物は
通常のセラミックス混合物製造装置で製造することがで
き、たとえば、ボールミル、遊星ミキサー、3本ロー
ル、シグマブレードミキサー、リボンブレンダー、押出
し機、および他の当業者公知の装置が使用できる。ブロ
ック共重合体バインダーとフィラーとの混合物は、たと
えば、ドライプレス、テープキャスト、アイソスタテイ
ックプレス、押出し、または射出成形等により成形する
ことができる。
通常のセラミックス混合物製造装置で製造することがで
き、たとえば、ボールミル、遊星ミキサー、3本ロー
ル、シグマブレードミキサー、リボンブレンダー、押出
し機、および他の当業者公知の装置が使用できる。ブロ
ック共重合体バインダーとフィラーとの混合物は、たと
えば、ドライプレス、テープキャスト、アイソスタテイ
ックプレス、押出し、または射出成形等により成形する
ことができる。
【0028】硬化または未硬化のブロック共重合体を6
00から2200℃、好ましくは1000から2000
℃で、非酸化性雰囲気下で熱分解することにより、炭化
珪素/窒化アルミニウム含有セラミックス材料を得るこ
とができる。非酸化性雰囲気は、たとえばアルゴンまた
はヘリウムのような窒素を含まないもの、またはたとえ
ば高温でNH3で処理し、次いで窒素で処理するような
窒素を含む雰囲気であることができる。該雰囲気が窒素
を含む場合には、窒化珪素がセラミックス生成物中に存
在する。2000℃以上の温度が典型的には緻密化のた
めに使用される。熱分解の時に形成されるSiCとAl
Nの量はブロック共重合体のシラザン成分として導入さ
れるSiと、アラザン成分として導入されるAlとの初
期の比率に依存する。粉末X線回折とエネルギーディス
パーシブX線分析により、SiCとAlNの両者の存在
が確認された。これらの相はAlN/SiC固溶体また
はAlN/SiC微細構造でありうる。微細構造とは、
不連続相としての粒状領域のAlNとSiCが均一にミ
クロンまたはサブミクロンレベルで互いに分散された構
造を意味する。
00から2200℃、好ましくは1000から2000
℃で、非酸化性雰囲気下で熱分解することにより、炭化
珪素/窒化アルミニウム含有セラミックス材料を得るこ
とができる。非酸化性雰囲気は、たとえばアルゴンまた
はヘリウムのような窒素を含まないもの、またはたとえ
ば高温でNH3で処理し、次いで窒素で処理するような
窒素を含む雰囲気であることができる。該雰囲気が窒素
を含む場合には、窒化珪素がセラミックス生成物中に存
在する。2000℃以上の温度が典型的には緻密化のた
めに使用される。熱分解の時に形成されるSiCとAl
Nの量はブロック共重合体のシラザン成分として導入さ
れるSiと、アラザン成分として導入されるAlとの初
期の比率に依存する。粉末X線回折とエネルギーディス
パーシブX線分析により、SiCとAlNの両者の存在
が確認された。これらの相はAlN/SiC固溶体また
はAlN/SiC微細構造でありうる。微細構造とは、
不連続相としての粒状領域のAlNとSiCが均一にミ
クロンまたはサブミクロンレベルで互いに分散された構
造を意味する。
【0029】本発明の高分子量セラミック前駆体は、繊
維、フィルム、塗膜およびモノリスプリフォーム構造の
インフィルトレーション、接着剤またはシーラント、セ
ラミックスまたは金属粉末のバインダーとして使用する
ことができる。
維、フィルム、塗膜およびモノリスプリフォーム構造の
インフィルトレーション、接着剤またはシーラント、セ
ラミックスまたは金属粉末のバインダーとして使用する
ことができる。
【0030】実施例A アルミニウムー窒素ポリマーが以下の様にして合成され
た。
た。
【0031】250mlのシェルレン丸底フラスコに均
圧滴下ろうとが取り付けられ、パージされた。50ml
(946mmol)のアセトニトリルがフラスコに加え
られた。ろうとに100ml(1.0Mトルエン溶液、
100mmol)のジイソブチルアルミニウムハイドラ
イドが投入され、フラスコは0℃に冷却された。ジイソ
ブチルアルミニウムハイドライドは30分以上にわたっ
て滴下され、0℃でさらに1時間撹拌された。フラスコ
は室温に暖められ、無色の溶液が一晩撹拌された。溶媒
は真空下で除去され、18gの黄色の液体が得られた。
この液体は窒素中で300℃に2時間以上かかって加熱
され、300℃に6時間保持され、 が形成された。冷却して、10.6gの固形ポリマーが
得られた。
圧滴下ろうとが取り付けられ、パージされた。50ml
(946mmol)のアセトニトリルがフラスコに加え
られた。ろうとに100ml(1.0Mトルエン溶液、
100mmol)のジイソブチルアルミニウムハイドラ
イドが投入され、フラスコは0℃に冷却された。ジイソ
ブチルアルミニウムハイドライドは30分以上にわたっ
て滴下され、0℃でさらに1時間撹拌された。フラスコ
は室温に暖められ、無色の溶液が一晩撹拌された。溶媒
は真空下で除去され、18gの黄色の液体が得られた。
この液体は窒素中で300℃に2時間以上かかって加熱
され、300℃に6時間保持され、 が形成された。冷却して、10.6gの固形ポリマーが
得られた。
【0032】実施例B ポリシラザンが以下の様にして合成された。5リットル
の3首フラスコに、上方からのメカニカルスターラー、
ドライアイス/アセトンコンデンサー(−78℃)、ア
ンモニア/窒素入口チューブおよび温度計が取り付けら
れた。装置は窒素でパージされ、その後4Aモレキュラ
ーシーブで乾燥された1760mlのヘキサン、209
ml(230.9g、2.0モル)のメチルジクロロシ
ラン、および64ml(69.6g、0.5モル)のビ
ニルメチルジクロロシランが投入された。アンモニアは
3.5リットル/分(9.37モル)の速度で1時間に
わたって加えられた。添加の間、反応系の温度は25℃
から69℃に上昇した。1時間後、アンモニアの流れは
停止され、反応混合物は室温まで冷却された。反応混合
物はガラスフリットろうとで、ろかされ、沈殿された塩
化アンモニウムが除去された。ろか物からヘキサンが減
圧下(28mmHg、60℃)で除去され、 の無色の油(150.76g、2.34モル、収率95
%)が得られた。得られた油は25℃で43cpの粘度
であった。
の3首フラスコに、上方からのメカニカルスターラー、
ドライアイス/アセトンコンデンサー(−78℃)、ア
ンモニア/窒素入口チューブおよび温度計が取り付けら
れた。装置は窒素でパージされ、その後4Aモレキュラ
ーシーブで乾燥された1760mlのヘキサン、209
ml(230.9g、2.0モル)のメチルジクロロシ
ラン、および64ml(69.6g、0.5モル)のビ
ニルメチルジクロロシランが投入された。アンモニアは
3.5リットル/分(9.37モル)の速度で1時間に
わたって加えられた。添加の間、反応系の温度は25℃
から69℃に上昇した。1時間後、アンモニアの流れは
停止され、反応混合物は室温まで冷却された。反応混合
物はガラスフリットろうとで、ろかされ、沈殿された塩
化アンモニウムが除去された。ろか物からヘキサンが減
圧下(28mmHg、60℃)で除去され、 の無色の油(150.76g、2.34モル、収率95
%)が得られた。得られた油は25℃で43cpの粘度
であった。
【0033】実施例C ポリユリアシラザンが米国特許第4,929,704号
に開示されている方法で製造された。すなわち、実施例
Bで作られたポリシラザン 1451.8gを6.62mlのフェニルイソシアネー
トで処理し、混合物を70℃で1時間加熱することによ
り製造した。
に開示されている方法で製造された。すなわち、実施例
Bで作られたポリシラザン 1451.8gを6.62mlのフェニルイソシアネー
トで処理し、混合物を70℃で1時間加熱することによ
り製造した。
【0034】実施例1 実施例Bで製造されたポリシラザン 10.0gと実施例Aで製造されたアルミニウム−窒素
ポリマー 7.2gを混合し、窒素雰囲気下で110℃で5時間加
熱してブロック共重合体が合成された。イソブタンが反
応の副生成物として得られた。得られたブロック共重合
体はオレンジ色の液体であった。
ポリマー 7.2gを混合し、窒素雰囲気下で110℃で5時間加
熱してブロック共重合体が合成された。イソブタンが反
応の副生成物として得られた。得られたブロック共重合
体はオレンジ色の液体であった。
【0035】実施例2 実施例1のブロック共重合体サンプル6.0gが0.1
gのジクミルパーオキサイドと窒素雰囲気下で混合され
た。サンプルは150℃で15分間加熱され、硬化され
た不溶性の固体が得られた。
gのジクミルパーオキサイドと窒素雰囲気下で混合され
た。サンプルは150℃で15分間加熱され、硬化され
た不溶性の固体が得られた。
【0036】実施例3 実施例1の液体のブロック共重合体サンプル1.0gが
0.02gのアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)
と窒素雰囲気下で混合された。サンプルは145℃で3
0分間加熱され、硬化された硬い固体が得られた。
0.02gのアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)
と窒素雰囲気下で混合された。サンプルは145℃で3
0分間加熱され、硬化された硬い固体が得られた。
【0037】実施例4 実施例2の硬化されたブロック共重合体1.13gがグ
ラファイト容器中で、アルゴン雰囲気下、室温から16
00℃まで10℃/分で昇温され、1600℃で2時間
保持され、燃焼された。得られたセラミックスは0.6
4gであり、粉末X線回折により、結晶性α−SiC/
AlNであることがわかった。2Hα−SiCが唯一の
探知されたポリタイプのSiCであった。
ラファイト容器中で、アルゴン雰囲気下、室温から16
00℃まで10℃/分で昇温され、1600℃で2時間
保持され、燃焼された。得られたセラミックスは0.6
4gであり、粉末X線回折により、結晶性α−SiC/
AlNであることがわかった。2Hα−SiCが唯一の
探知されたポリタイプのSiCであった。
【0038】実施例4 実施例2の硬化されたブロック共重合体1.0gが、ム
ライトチューブ炉中のアルミナ容器中で、アンモニア雰
囲気下、室温から1000℃昇温され100℃に2時間
保持されて燃焼された。その後窒素雰囲気に変更され、
温度は1600℃まで10℃/分の速度で急激に昇温さ
れた。サンプルは1600℃で2時間保持された。得ら
れたセラミックスはX線回折により、Si3N4、Al
N、およびSiCを含むことが分った。
ライトチューブ炉中のアルミナ容器中で、アンモニア雰
囲気下、室温から1000℃昇温され100℃に2時間
保持されて燃焼された。その後窒素雰囲気に変更され、
温度は1600℃まで10℃/分の速度で急激に昇温さ
れた。サンプルは1600℃で2時間保持された。得ら
れたセラミックスはX線回折により、Si3N4、Al
N、およびSiCを含むことが分った。
【0039】実施例6 実施例1の液体ブロック共重合体1gが炭化珪素粉末
0.5gと混合された。ジクミルパーオキサイド0.0
2g(ポリマーに対して0.2重量%)が混合物に加え
られ、窒素雰囲気下で、160℃で5分間加熱され、硬
い硬化された固体が得られた。
0.5gと混合された。ジクミルパーオキサイド0.0
2g(ポリマーに対して0.2重量%)が混合物に加え
られ、窒素雰囲気下で、160℃で5分間加熱され、硬
い硬化された固体が得られた。
【0040】実施例7 実施例1のブロック共重合体0.5gが窒素雰囲気下で
石英フラスコに移され、チバガイギーからIRGACU
RE651の商品名で販売されている、紫外線硬化剤で
ある、α,αージメトキシ−αーフェニルアセトフェノ
ン、0.02gと混合された。フラスコは減圧下、水銀
ランプで4時間露光された。固体の硬化ポリマーが得ら
れた。
石英フラスコに移され、チバガイギーからIRGACU
RE651の商品名で販売されている、紫外線硬化剤で
ある、α,αージメトキシ−αーフェニルアセトフェノ
ン、0.02gと混合された。フラスコは減圧下、水銀
ランプで4時間露光された。固体の硬化ポリマーが得ら
れた。
【0041】実施例8 実施例Cの手順により合成されたイソシアネート変性ポ
リシラザン10.0gと、実施例Aの手順により合成さ
れた構造式、 を有するアラザンポリマー7.2gとを一緒にし、窒素
雰囲気下、100℃で4時間加熱した。副生成物として
イソブタンが生成された。得られたブロック共重合体は
オレンジ色の液体であった。
リシラザン10.0gと、実施例Aの手順により合成さ
れた構造式、 を有するアラザンポリマー7.2gとを一緒にし、窒素
雰囲気下、100℃で4時間加熱した。副生成物として
イソブタンが生成された。得られたブロック共重合体は
オレンジ色の液体であった。
【0042】実施例9 実施例8のブロック共重合体2.1gとジクミルパーオ
キサイド0.04g(2重量%)が、窒素雰囲気下でガ
ラス瓶中で混合された。サンプルは150℃で15分間
加熱され、硬化された不溶解性の固体が得られた。
キサイド0.04g(2重量%)が、窒素雰囲気下でガ
ラス瓶中で混合された。サンプルは150℃で15分間
加熱され、硬化された不溶解性の固体が得られた。
【0043】実施例10 実施例8の液体ブロック共重合体2.1gとアゾビスイ
ソブチロニトリル0.04gが、窒素雰囲気下でガラス
瓶中で混合された。サンプルは150℃で30分間加熱
され、硬化された硬い固体が得られた。
ソブチロニトリル0.04gが、窒素雰囲気下でガラス
瓶中で混合された。サンプルは150℃で30分間加熱
され、硬化された硬い固体が得られた。
【0044】実施例11 実施例8のブロック共重合体0.5gが窒素雰囲気下で
石英フラスコに移され、チバガイギーからIRGACU
RE651の商品名で販売されている、紫外線硬化剤で
ある、α,αージメトキシ−αーフェニルアセトフェノ
ン、0.02gと混合された。フラスコは減圧下、水銀
ランプで4時間露光された。固体の硬化ポリマーが得ら
れた。
石英フラスコに移され、チバガイギーからIRGACU
RE651の商品名で販売されている、紫外線硬化剤で
ある、α,αージメトキシ−αーフェニルアセトフェノ
ン、0.02gと混合された。フラスコは減圧下、水銀
ランプで4時間露光された。固体の硬化ポリマーが得ら
れた。
【0045】実施例12 実施例9の硬化されたブロック共重合体1.0gがアル
ミナ容器中で、アルゴン雰囲気下、室温から1500℃
まで10℃/分で昇温され、1500℃で2時間保持さ
れ、燃焼された。得られたセラミックスは0.23gで
あり、粉末X線回折により、結晶性α−SiC/AlN
であることがわかった。2Hα−SiCが唯一の探知さ
れたポリタイプのSiCであった。
ミナ容器中で、アルゴン雰囲気下、室温から1500℃
まで10℃/分で昇温され、1500℃で2時間保持さ
れ、燃焼された。得られたセラミックスは0.23gで
あり、粉末X線回折により、結晶性α−SiC/AlN
であることがわかった。2Hα−SiCが唯一の探知さ
れたポリタイプのSiCであった。
【0046】実施例13 実施例8の液体ブロック共重合体2.0gと炭化珪素粉
末1.0gと混合された。ジクミルパーオキサイド0.
04g(ポリマーに対して2重量%)が加えられ、窒素
雰囲気下、160℃で5分間加熱され、硬い、硬化され
た固体が得られた。
末1.0gと混合された。ジクミルパーオキサイド0.
04g(ポリマーに対して2重量%)が加えられ、窒素
雰囲気下、160℃で5分間加熱され、硬い、硬化され
た固体が得られた。
【0047】実施例14 本実施例はブロック共重合体がポリシラザンとアルミニ
ウムー窒素ポリマーとの反応で生成されることを示す。
窒素原子が重水素でラベルされた重水素化ポリシラザン
が、マグネティックスターラー、ドライアイス/イソプ
ロパノールコンデンサー(−78℃)、アンモニア/窒
素入口チューブ、および温度計を設けた500mlの3
首フラスコを使用して、実施例Bの手順にしたがって合
成された。装置は窒素で置換され、その後4Aモレキュ
ラーシーブで乾燥された175mlのヘキサン、5.5
ml(0.053モル)のメチルジクロロシラン、およ
び1.69ml(0.013モル)のビニルメチルジク
ロロシランが投入された。溶液はアイスバス中で0℃に
冷却され、d3ーアンモニア(5リットル、0.20モ
ル)が撹拌下、30分にわたって加えられた。反応混合
物はガラスフリットろうとで、ろかされ、沈殿された塩
化アンモニウムが除去された。ろか物からヘキサンが減
圧下で除去され、 の無色の油が得られた。
ウムー窒素ポリマーとの反応で生成されることを示す。
窒素原子が重水素でラベルされた重水素化ポリシラザン
が、マグネティックスターラー、ドライアイス/イソプ
ロパノールコンデンサー(−78℃)、アンモニア/窒
素入口チューブ、および温度計を設けた500mlの3
首フラスコを使用して、実施例Bの手順にしたがって合
成された。装置は窒素で置換され、その後4Aモレキュ
ラーシーブで乾燥された175mlのヘキサン、5.5
ml(0.053モル)のメチルジクロロシラン、およ
び1.69ml(0.013モル)のビニルメチルジク
ロロシランが投入された。溶液はアイスバス中で0℃に
冷却され、d3ーアンモニア(5リットル、0.20モ
ル)が撹拌下、30分にわたって加えられた。反応混合
物はガラスフリットろうとで、ろかされ、沈殿された塩
化アンモニウムが除去された。ろか物からヘキサンが減
圧下で除去され、 の無色の油が得られた。
【0048】実施例Aと同様に製造された、 で表されるアラザン(0.72g)が、1.0gの重水
素化ポリシラザン に溶解された。
素化ポリシラザン に溶解された。
【0049】上記のポリマー混合物0.5gがアルゴン
雰囲気下、加熱乾燥されたガラス瓶に移され、隔膜でシ
ールされた。サンプルは110℃で3.5時間乾燥さ
れ、その後室温に冷却された。上部のガスがガスクロマ
トグフィー/フーリエ変換赤外吸収測定装置で分析され
た。d1ーイソブタンが既知のGC標準との比較と、赤
外吸収による2160cm-1におけるC−D伸縮バンド
により同定された。d1ーイソブタンはシラザンのSi
−N−D結合とアラザンのAl−C4H9基との反応によ
ってのみ生成され、Si−N−Al結合の生成の副生成
物として得られる。
雰囲気下、加熱乾燥されたガラス瓶に移され、隔膜でシ
ールされた。サンプルは110℃で3.5時間乾燥さ
れ、その後室温に冷却された。上部のガスがガスクロマ
トグフィー/フーリエ変換赤外吸収測定装置で分析され
た。d1ーイソブタンが既知のGC標準との比較と、赤
外吸収による2160cm-1におけるC−D伸縮バンド
により同定された。d1ーイソブタンはシラザンのSi
−N−D結合とアラザンのAl−C4H9基との反応によ
ってのみ生成され、Si−N−Al結合の生成の副生成
物として得られる。
【0050】実施例15 液体ポリシラザン[CH3Si(H)NH]xが実施例
Bの方法にしたがって、メチルジクロロシランとアンモ
ニアとを使用して製造された。実施例Aの方法にしたが
って製造された が、3.0gの[CH3Si(H)NH]xに溶解され
た。ポリマー溶液は窒素雰囲気下、200℃で4時間加
熱された。イソブタンが反応副生成物として形成され
た。190℃で溶液粘度は減少し始め、最終的には不飽
和の有機基を含まない固体の黒色ブロック共重合体が得
られた。 実施例16 実施例15の黒色固体共重合体1.0gがアルゴン雰囲
気下、ムライトチューブ炉内のアルミナボート上で、室
温から1500℃まで5℃/分の速度で昇温され、燃焼
された。サンプルは1500℃で2時間保持され、0.
89gの燃焼生成物が得られた。粉末X線回折によれ
ば、燃焼生成物はα−SiCおよびAlNの結晶であっ
た。
Bの方法にしたがって、メチルジクロロシランとアンモ
ニアとを使用して製造された。実施例Aの方法にしたが
って製造された が、3.0gの[CH3Si(H)NH]xに溶解され
た。ポリマー溶液は窒素雰囲気下、200℃で4時間加
熱された。イソブタンが反応副生成物として形成され
た。190℃で溶液粘度は減少し始め、最終的には不飽
和の有機基を含まない固体の黒色ブロック共重合体が得
られた。 実施例16 実施例15の黒色固体共重合体1.0gがアルゴン雰囲
気下、ムライトチューブ炉内のアルミナボート上で、室
温から1500℃まで5℃/分の速度で昇温され、燃焼
された。サンプルは1500℃で2時間保持され、0.
89gの燃焼生成物が得られた。粉末X線回折によれ
ば、燃焼生成物はα−SiCおよびAlNの結晶であっ
た。
【0051】実施例17 実施例Bと同様の方法で製造された6.4gのポリシラ
ザン と、実施例Aと同様の方法で製造された3.8gのアル
ミニウム−窒素ポリマー を混合し、窒素雰囲気下で110℃に4時間加熱してブ
ロック共重合体が製造された。イソブタンが反応副生成
物として得られた。0.3gのブロック共重合体と0.
01gのジクミルパーオキサイドを混合してスピンドー
プが作られた。繊維がスピンドープから引出され、窒素
中で180℃に加熱され、架橋され、寸法安定性が付与
され、その後アルゴン雰囲気下で、1500℃に10℃
/分の速度で昇温され、燃焼された。繊維は燃焼後もそ
の形状を保持していた。繊維の粉末X線回折によれば、
燃焼生成物はα−SiCおよびAlNの結晶であった。
ザン と、実施例Aと同様の方法で製造された3.8gのアル
ミニウム−窒素ポリマー を混合し、窒素雰囲気下で110℃に4時間加熱してブ
ロック共重合体が製造された。イソブタンが反応副生成
物として得られた。0.3gのブロック共重合体と0.
01gのジクミルパーオキサイドを混合してスピンドー
プが作られた。繊維がスピンドープから引出され、窒素
中で180℃に加熱され、架橋され、寸法安定性が付与
され、その後アルゴン雰囲気下で、1500℃に10℃
/分の速度で昇温され、燃焼された。繊維は燃焼後もそ
の形状を保持していた。繊維の粉末X線回折によれば、
燃焼生成物はα−SiCおよびAlNの結晶であった。
Claims (17)
- 【請求項1】高分子量窒化アルミニウム/炭化珪素セラ
ミック前駆体であって、以下の構造式を有する複合ブロ
ックユニット、 および、以下の構造式を有する複合ブロックユニット、 または ここでx>1、y>1であり、xおよびyのブロックは
Si−N−Al結合を介して結合され、R1およびR2は
同一または異なった基であり、水素、飽和または不飽和
の炭素数1−12のアルキル、炭素数3−12のシクロ
アルキル、炭素数2−12のアルケニル、炭素数3−1
2のシクロアルケニル、およびアリール基から選ばれる
基であり、R3、R4およびR5は同一または異なった基
であり、水素、飽和または不飽和の炭素数1−6のアル
キル、炭素数3−6のシクロアルキル、炭素数3−6の
アルケニル、炭素数3−6のシクロアルケニル、炭素数
2−6のアルキニル、およびアリール基から選ばれる基
であり、R1、R2、R3、R4、およびR5の全てが水素
ではなく、AはOまたはSである、を含む前記前駆体。 - 【請求項2】Al−CまたはAl−H結合を含むアルミ
ニウムおよび窒素含有基を交互に含むバックボーンを有
するポリマーと、N−H結合を含むシラザンまたは(チ
オ)ユリアシラザンポリマーとを400℃未満で反応さ
せることを特徴とする請求項1記載の高分子量セラミッ
ク前駆体の製造方法。 - 【請求項3】前記温度が90から220℃である請求項
2記載の方法。 - 【請求項4】少なくともR1、R2、R3、R4、およびR
5のひとつは有機不飽和基である請求項1記載の高分子
量セラミック前駆体にエネルギーを供給し、フリーラジ
カルを生成させることを特徴とする、架橋ブロックコポ
リマーを製造するための請求項1記載の高分子量セラミ
ック前駆体の使用。 - 【請求項5】前記有機不飽和基がビニル基である、請求
項4記載の使用。 - 【請求項6】フリーラジカル生成源がさらに存在し、供
給されるエネルギーが熱であることを特徴とする請求項
4記載の使用。 - 【請求項7】フリーラジカル生成源が過酸化物である、
請求項6記載の使用。 - 【請求項8】フリーラジカル生成源がアゾ化合物であ
る、請求項6記載の使用。 - 【請求項9】供給されるエネルギーが紫外線放射または
電子線放射であることを特徴とする請求項4記載の使
用。 - 【請求項10】架橋の前に、高分子量セラミック前駆体
をフィラーと混合することを特徴とする請求項4記載の
使用。 - 【請求項11】フィラーが炭化珪素であることを特徴と
する請求項10記載の使用。 - 【請求項12】フィラーが窒化アルミニウムであること
を特徴とする請求項10記載の使用。 - 【請求項13】コポリマーを非酸化性雰囲気で熱分解す
ることを特徴とする、AlN/SiC含有セラミックを
製造するための、請求項4から12記載のいずれか1項
記載の架橋ブロックコポリマーの使用。 - 【請求項14】繊維を製造するための、請求項4から1
2記載のいずれか1項記載の架橋コポリマーの使用。 - 【請求項15】繊維を熱分解してセラミックを製造する
ことを特徴とする請求項14記載の使用。 - 【請求項16】セラミックがSiCとAlNを含むこと
を特徴とする請求項15記載の使用。 - 【請求項17】SiCとAlNが固溶体として存在する
ことを特徴とする、請求項16記載の使用。
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