JPH09208831A - ポリカルボシラン樹脂組成物及びその製造方法 - Google Patents

ポリカルボシラン樹脂組成物及びその製造方法

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JPH09208831A
JPH09208831A JP1560296A JP1560296A JPH09208831A JP H09208831 A JPH09208831 A JP H09208831A JP 1560296 A JP1560296 A JP 1560296A JP 1560296 A JP1560296 A JP 1560296A JP H09208831 A JPH09208831 A JP H09208831A
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JP
Japan
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inorganic filler
disilacyclobutane
polysilmethylene
silicon
group
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JP1560296A
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Masashi Murakami
正志 村上
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DuPont Toray Specialty Materials KK
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Dow Corning Asia Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 無機充填材と耐熱性ポリシルメチレンとを含
む組成物において、この無機充填材の分散性を向上さ
せ、これによってこの組成物の力学的特性を向上させ
る。 【解決手段】 ケイ素上の置換基の内、少なくとも1個
が芳香族基であるポリシルメチレン100重量部と、予
め式(R1 R2 SiH2 )2 (R1 ,R2 は、芳香族炭
化水素基又はC1 〜C5 の炭化水素基。R1 ,R2 の少
なくとも1つは芳香族炭化水素基)で表されるジシラシ
クロブタンと反応させた(例えばその表面上でジシラシ
クロブタンを重合させた)無機充填材1〜100重量部
とを含むポリカルボシラン樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はポリシルメチレン−
無機充填剤複合樹脂、及びその製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】樹脂に無機充填材を混合し複合化するこ
とにより、樹脂の性能向上を図ろうとすることは汎用樹
脂から高性能エンジニアリングプラスチックに至るまで
よく知られた技術である。一般に、複合化することによ
り、機械的強度が向上するのみならず、耐候性或いは難
燃性の改善が図られることもある。
【0003】ケイ素を主鎖に含む高分子、所謂ケイ素系
高分子は、炭化ケイ素、或いは窒化ケイ素等のセラミッ
クス原料として使用される樹脂として、それ自体を或い
は当該セラミックと混合して樹脂の流動特性を利用して
高濃度セラミックス粒子を含む成形体を成形した後、然
る可き焼成工程をへてセラミックス成形品を得ることが
行われてきた。ポリカルボシラン、ポリシラスチレンで
は多くの検討がすでに行われ、工業化も進んでいる。
【0004】近年、ケイ素系樹脂の有する特徴に注目し
セラミックス原料或いは成形助材としてのみではなく、
これ自体を耐熱性、難燃性を有する高強度材料として使
用する開発が行われている。特に、主鎖がケイ素と炭素
の共有結合鎖を繰り返し単位とするポリシルメチレンで
は、耐熱性が高く、ケイ素上の置換基を変えることで結
晶性熱可塑性樹脂からエラストマーまで広範な性質を付
与できる樹脂が調製されることが見い出されている。こ
れを複合化することにより、高強度、耐熱性の一層向上
した樹脂が期待される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】通常、無機充填材を樹
脂に分散せしめるときには、シランカップリング剤、或
いはチタンカップリング剤といわれる表面処理剤で予め
無機充填材表面の処理を施した後、樹脂に混合すること
が行われる。それにより、樹脂中への分散性、親和性が
向上するため、種々の樹脂特性が改善されることが知ら
れている。ポリシルメチレンは通常のシランカップリン
グ剤として知られている低分子有機ケイ素化合物と反応
もしくは強い相互作用を示すような構造単位が高分子中
に含まれていないため、無機充填材の分散性に問題があ
り、その分散性を改善することが必要であった。
【0006】
【課題を解決するための手段】一般に、構造の異なる高
分子同志の溶解分散は極めて困難であることは周知であ
るが、同種の高分子の分散溶解は前者に比較すると容易
である。したがってかかる課題は、1つのケイ素原子上
の置換基のうち、少なくとも1個が芳香族基であるポリ
シルメチレン100重量部に、予めジシラシクロブタン
と反応させた無機充填材を1〜100重量部配合するこ
とによって解決できることを本発明者は見出した。
【0007】前記ポリシルメチレンは、ケイ素に結合す
る置換基の内、少なくとも1個が、有機又は無機の置換
基を有し又は有しない芳香族炭化水素基であり、この芳
香族炭化水素基以外の置換基は炭素数1〜5の炭化水素
基である。尚、有機又は無機の置換基を有し又は有しな
い前記芳香族炭化水素基は、ヘテロ原子を含み又は含ま
ないものであり、以下にその好適な例を挙げるがこれら
に限定されるものではない。ヘテロ原子を含まない場合
の例としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、エ
チルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基などが代表
的に挙げられる。ヘテロ原子を含む無機又は有機の置換
基を有する芳香族基の例として、フルオロフェニル基、
クロロフェニル基、ブロモフェニル基のごとき、フッ
素、塩素、臭素等のハロゲンが含まれているもの、ニト
ロフェニル基、ニトロソフェニル基、アミノフェニル
基、置換アミノフェニル基等に代表される芳香核に直接
窒素原子が結合したアリール基、シアノフェニル基、置
換オキシカルボニルフェニル基等に代表される芳香核に
直接炭素原子が結合したアリール基、メトキシフェニル
基、フェノキシフェニル基、トリメチルシロキシフェニ
ル基等によって代表される芳香核に直接酸素原子が結合
したアリール基、トリメチルシリルフェニル基、トリメ
トキシシリルフェニル基、ペンタメチルジシラニルフェ
ニル基等によって代表される芳香核に直接ケイ素原子が
結合したアリール基を挙げることができる。また前記炭
素数1〜5の炭化水素基の例としては、メチル、エチ
ル、プロピル、ブチル、ペンチル等が挙げられる。
【0008】前記ジシラシクロブタンは、式(R1 R2
SiCH2 )2 で表されるものである。この式中、R1
及びR2 は有機又は無機の置換基を有し又は有しない芳
香族炭化水素基、炭素原子数1〜5の炭化水素基から選
ばれるが、R1 及びR2 の少なくとも1つは前記芳香族
炭化水素基である。前記有機又は無機の置換基及び炭化
水素基の例としては前記ポリシルメチレンについて例示
したのと同じものが挙げられる。
【0009】本発明に用いることのできるポリシルメチ
レンは、少なくとも1つの水素原子を芳香族基で置換さ
れたジクロロシランとジハロメチレンの脱ハロゲンによ
る重縮合(B. van Aefferden, W. Habel, P. Sartori,
Chemiker-Ztg, 114, 367 (1990) ; B. van Aefferden,
W. Habel, P. Sartori, Chemiker-Ztg, 115,173 (199
1)) 、ケイ素原子上の置換基のうち少なくとも1つが芳
香族炭化水素であるジシラシクロブタンの開環重合によ
る方法のいずれによって製造されるものであってもよい
が、重縮合法ではナトリウム金属などを用いるため反応
が苛酷であり、必ずしもケイ素−炭素の結合のみが形成
されるのではなく、炭素−炭素、ケイ素−ケイ素結合も
生成する。開環重合ではモノマーとなる環状化合物の環
歪エネルギー、及びケイ素原子、炭素原子の置換基によ
る立体的、電子的効果が反応性を支配するが、生成する
ポリシルメチレンの構造は一義的である。
【0010】環状モノマーとして前記ジシラシクロブタ
ンを用いるとき、加熱するだけで開環重合するものもあ
るが、触媒の種類、反応温度等の重合条件に大きく左右
されることは知られている。1,1,3,3−テトラメ
チル−1,3−ジシラシクロブタンは、180℃以上に
加熱すると分子量数十万以上のポリマーを与え、また、
1,3−ジメチル−1,3−ジフェニル−1,3−ジシ
ラシクロブタンは190℃以上で熱重合することがしら
れている(N. S. Nametkin, V. M. Vdovin, V.Zavyalo
v, Akad. Nauk SSSR., 162 (4) 824 (1965))。
【0011】本発明に使用されるポリシルメチレンの合
成に使用されるジシラシクロブタン化合物は、一般的な
アニオン重合触媒であるアルカリ金属塩また、白金、ロ
ジウム、ニッケル、パラジウム等のヒドロシリル化触媒
を始めとして、銀、銅、水銀、インジウム、ビスマス等
のハロゲン化物でも開環重合を起こすことが知られてい
る (V. A. Poletaev, V. M. Vdovin, N. S. Nametkin,
Akad. Nauk SSSR., 208 (5) 1112 (1973))。1,1,
3,3−テトラフェニル−1,3−ジシラシクロブタン
は銅、或いは銅化合物を重合開始剤とする開環重合が報
告されている(村上正志、産業科学技術研究開発第2回
ケイ素系高分子材料シンポジウム、予稿集p−99(1
994))。
【0012】本発明はジシラシクロブタンの重合特性を
利用したものである。ジシラシクロブタンは開環重合に
よってポリシルメチレンを与えることから、無機充填材
をジシラシクロブタン中に分散させ、予めジシラシクロ
ブタンを開環重合させて無機充填材表面に担持させある
いは表面を被覆させればよい。そのような方法として
は、無機充填材をジシラシクロブタンの開環重合温度以
上に熱し、ジシラシクロブタンと接触させることにより
行うことができる。加熱方法として、遠赤外線、超音波
を照射して無機充填材を加熱することも好ましい方法と
して挙げられる。叉、他の方法として、摩擦等で無機充
填材表面に重合活性種を誘起し、これによりモノマーを
重合させ無機充填材表面に高分子被膜を形成させること
が知られている(坂口真人、高分子、42巻、413ペ
ージ、1993)。本発明においてもジシラシクロブタ
ンを充填材の表面において摩擦等機械的手段により発生
させた活性種により重合させ、ポリシルメチレンを無機
充填材の表面にこれに結合した高分子を被覆してもよ
い。ポリシルメチレンをこれを溶解しうる溶媒に溶解さ
せて無機充填材に付着被覆せしめることは通常行われる
手段であり、本発明においてはポリジフェニルシルメチ
レンでは、ジフェニルスルホン、ジフェニルエーテル等
の溶媒にポリジフェニルシルメチレンを溶解させて同様
に行うことができる。ジシラシクロブタンの重合触媒
を、加えようとする無機充填材に予め担持させて無機充
填材表面で重合を開始させて無機充填材表面を被覆する
こともできる。
【0013】無機充填材表面を覆うポリシルメチレンの
量は、無機充填材表面を必ずしも完全に覆い尽くす必要
はなく、無機充填材のポリシルメチレンに対する分散性
が満たされる程度で良い。無機充填材の粒径、粒径分
布、比表面積によっても異なるが、無機充填材100重
量部に対してポリシルメチレン1−35重量部が好まし
い範囲として挙げられる。
【0014】本発明に用いることのできる無機充填材と
しては、ポリシルメチレン無機複合材の目的用途に応じ
て適宜選択できるが、本発明においては、ジシラシクロ
ブタンの重合を阻害しないかぎり特に限定されない。ポ
リシルメチレンの化学的安定性を考慮すると、塩基性或
いは酸性を示すものは好ましくはなく、ポリシルメチレ
ンとの混和性を考慮するとケイ素或いは炭素を分子構成
成分として含む無機充填材が好ましい。そのような無機
充填材としては、炭化ケイ素、窒化ケイ素、二酸化ケイ
素、炭素、グラファイト等を挙げることができる。
【0015】用いることの可能な充填材の形状は特に制
限されず、球形、針状、破砕体等のいずれであってもよ
い。
【0016】上記のようにして得たポリシルメチレン被
覆された無機充填材をポリシルメチレンに分散する方法
としては、公知の方法が適用可能であり、所望量の無機
充填材とポリシルメチレンを混合し、ロールミル、バン
バリミキサ、押し出し機で混練りした後、圧縮成形、射
出成形等の手段を用いて成形することができる。また、
本発明の組成物は、ジシラシクロブタンに無機充填材を
所望量添加した状態でジシラシクロブタンの重合を行う
ことによっても製造することができる。ジシラシクロブ
タンをバルクで或いは溶液に無機充填材と共に加え重合
温度以上に加熱することによって製造することができ
る。この時、銅或いはこれを含む化合物を触媒として系
中に加えることができ、その際に、添加しようとする無
機充填材に予めこれら触媒を担持させることもできる。
【0017】本発明でポリシルメチレンに添加させうる
無機充填材の重量としては、ポリシルメチレンが無機充
填材表面を被覆しているときはそのポリシルメチレンを
含めた樹脂100重量部に対して1〜100重量部の範
囲で加えることができる。無機充填材以外の添加物とし
ては、紫外線吸収剤、酸化安定剤、可塑剤等の使用を妨
げるものではない。
【0018】
【実施例】次に、本発明を実施例につきさらに説明する
が、本発明はこれにより限定されるものではない。な
お、実施例中の各種物性値は次の方法によって測定し
た。DSC測定はTSA−200型測定機(使用モジュ
ールDSC−3230D、理学電気(株)製)をもちい
てJIS K 7123記載の方法に準じて行った。曲
げ弾性率は万能材料試験機(4301型、インストロン
社製)をもちいてJIS K 7055記載の方法に準
じて測定した。
【0019】(実施例1)1.0gの炭化ケイ素ウイス
カー(TWS−100、東海カーボン社製)と0.1g
の1,1,3,3−テトラフェニル−1,3−ジシラシ
クロブタンをフラスコ中に入れかき混ぜながら200℃
に6時間加熱した。これを熱トルエンで洗浄して未反応
1,1,3,3−テトラフェニル−1,3−ジシラシク
ロブタンを除去した。これをDSCで熱測定を行ったと
ころ、350℃にポリジフェニルシルメチレンの融点が
観測された以外は、熱ピークは観測されなかった。
【0020】ポリジフェニルシルメチレンで被覆された
炭化ケイ素ウイスカー1g、1,1,3,3−テトラフ
ェニル−1,3−ジシラシクロブタン2gをガラスアン
プルにいれ、封管して300℃で5時間加熱した。熱キ
シレンで洗浄してポリジフェニルシルメチレン/炭化ケ
イ素ウイスカー複合樹脂をえた。これを温度360℃で
プレス成形し、万能試験器で3点支持曲げ弾性率を測定
したところ、4.5GPa であり、曲げ強度52MPa であ
った。
【0021】(実施例2)1,3−ジメチル−1,3−
ジフェニル−1,3−ジシラシクロブタンを用い、実施
例1と同様にして炭化ケイ素ウイスカー表面をポリメチ
ルフェニルシルメチレンで被覆し、このポリメチルフェ
ニルシルメチレンで被覆した炭化ケイ素ウイスカー1重
量部に対して15重量部のポリメチルフェニルシルメチ
レンを加え、熱プレスで試験片を作成し曲げ弾性率を測
定したところ、0.8GPa 、曲げ強度33MPa であっ
た。
【0022】(実施例3)銅アセチルアセトネートをベ
ンゼン中に溶解させ、窒化ケイ素(Nu−30、昭和電
工製)を分散させて1時間撹拌し、濾過分離し、乾燥後
重量を測定した。0.3%の重量増加が認められた。こ
れを炭化ケイ素ウイスカーの代わりに用い、反応温度が
200℃で反応させたほかは実施例1と同様に行い、窒
化ケイ素/ポリジフェニルシルメチレン複合体を得た。
曲げ弾性率は3.8GPa 、曲げ強度は40MPa であっ
た。
【0023】(比較例1)ポリジフェニルシルメチレン
で被覆されていない炭化ケイ素を使用したほかは実施例
1と同様に行った。得られた炭化ケイ素/ポリジフェニ
ルシルメチレン複合体の曲げ弾性率は3.7GPa であ
り、曲げ強度は7MPa であった。
【0024】
【発明の効果】無機充填材をポリシルメチレンで被覆し
てポリシルメチレンに容易に分散しうるようにさせるこ
とにより、ポリシルメチレン樹脂に対する無機充填材の
混和性が改善され、より、力学特性が優れた高強度耐熱
性材料が得られるようになった。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケイ素上の置換基のうち、少なくとも1
    個が芳香族基であるポリシルメチレン100重量部と、
    予めジシラシクロブタンと反応させた無機充填材の1〜
    100重量部とを含むことを特徴とするポリカルボシラ
    ン樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 ケイ素上の置換基のうち少なくとも1個
    が芳香族基であるジシラシクロブタンにこのジシラシク
    ロブタンが開環する温度以上の温度で無機充填材を接触
    させて後、ポリシルメチレンと混合させることを特徴と
    するポリカルボシラン樹脂組成物の製造方法。
  3. 【請求項3】 ケイ素上の置換基のうち少なくとも1個
    が芳香族基であるジシラシクロブタンと無機充填材を混
    合し、ジシラシクロブタンの重合温度以上の温度に加熱
    してポリシルメチレンを生成させるポリカルボシラン樹
    脂組成物の製造方法。
  4. 【請求項4】 無機充填材がケイ素を主成分として含む
    ことを特徴とする請求項2又は3のポリカルボシラン樹
    脂組成物の製造方法。
JP1560296A 1996-01-31 1996-01-31 ポリカルボシラン樹脂組成物及びその製造方法 Pending JPH09208831A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0973049A1 (en) * 1998-07-13 2000-01-19 Dow Corning Asia Limited Composite material containing fine particles of metal dispersed in polysilylenemethylene and process for the preparation thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0973049A1 (en) * 1998-07-13 2000-01-19 Dow Corning Asia Limited Composite material containing fine particles of metal dispersed in polysilylenemethylene and process for the preparation thereof

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