JPS6149335B2 - - Google Patents
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- JPS6149335B2 JPS6149335B2 JP54080792A JP8079279A JPS6149335B2 JP S6149335 B2 JPS6149335 B2 JP S6149335B2 JP 54080792 A JP54080792 A JP 54080792A JP 8079279 A JP8079279 A JP 8079279A JP S6149335 B2 JPS6149335 B2 JP S6149335B2
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- polycarbosilane
- polytitanosiloxane
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
本発明はポリカルボシラン部分と、ポリチタノ
シロキサン部分とからなる新規な有機金属架橋ブ
ロツク共重合体の製造方法に関する。
主鎖骨格が(―Si―CH2)―よりなり、各ケイ素原
子に2個の側鎖基が結合したポリマーであるポリ
カルボシランは、焼成により無機炭化物SiCに転
換されるため、ポリカルボシランを機維に成形し
ついで焼成することにより、機械的性質及び熱的
性質が良好なSiC繊維が製造できることは公知で
あり、本発明者らはこのような技術を特公昭57―
26527号、特開昭51―139929号等において開示し
た。
本発明者らはまた、特開昭54―61299号におい
て、主鎖骨格が主として(―Si―CH2)―よりなり、
この外に主鎖骨格を構成する成分として小量の)―
Si―O)―を含むポリカルボシランが、SiC繊維の
製造原料として特にすぐれたものであるこをとを
開示した。
本発明者らは、なお有機金属重合体に関する研
究を鋭意続行した結果、今回架橋結合したポリカ
ルボシラン部分とポリチタノシロキサン部分とか
ら成る新規な架橋ブロツク共重合体の製造法を見
出し、且つこの有機金属共重合体は、これを成形
し焼成すると、従来のポリカルボシランから得ら
れたSiC繊維よりも一層性能のすぐれた複合無機
炭化物繊維を得ることができるので、極めて有用
なポリマーであることをを見出した。
本発明の方法により得られる有機金属架橋ブロ
ツク共重合体は、数平均分子量が約500〜10000の
ポリカルボシラン部分(A)と数平均分子量が約500
〜10000のポリチタノシロキサン部分(B)とからな
る数平均分子量が約1000〜50000の有機金属架橋
ブロツク共重合体であつて;該ポリカルボシラン
部分(A)は主として式(―Si―CH2)―の構造単位から
なる主鎖骨格を有し、式中のケイ素原子は水素原
子、低級アルキル基(炭素数1〜4が好ましい)
およびフエニル基からなる群から選ばれた側鎖基
を1個または2個有しており;該ポリチタノシロ
キサン部分(B)はチタノキサン結合単位―(Ti―O
)―及びシロキサン結合単位(―Si―O―)がランダム
に結合している主鎖骨格を有し、且つチタノキサ
ン結合の全数対シロキサン結合の全数の比率が
30:1乃至1:30の範囲内にあり、該シロキサン
結合のケイ素原子の大部分が低級アルキル基(炭
素数1〜4が好ましい)及びフエニル基からなる
群から選ばれた側鎖基を1個または2個有してお
り、該チタノキサン結合のチタン原子の大部分が
側鎖基として低級アルコキシ基(炭素数1〜4が
好ましい)を1個または2個有しており;該ポリ
カルボシラン部分(A)のケイ素原子の少くとも1部
が、該ポリチタノシロキサン部分(B)のケイ素原子
及び/又はチタン原子の少くとも1部と酸素原子
を介して結合し、これによつてポリカルボシラン
部分(A)とポリチタノシロキサン部分(B)とが架橋し
ており、そしてポリカルボシラン部分(A)の(−Si―
CH2―)構造単位の全数対のポリチタノシロキサン
部分の(―Ti―O)―結合単位及び(―Si―O)―結合
単
位の全数の比率が100:1乃至1:100の記載内に
あり;100〜400℃の加熱により溶融し、有機溶媒
に可溶である;ことを特徴とする上記の有機金属
架橋ブロツク共重合体である。
本発明の方法は
(1) 数平均分子量が約500〜10000の、主として式
(―Si―CH2)―の構造単位からなる主鎖骨格を有
し、式中のケイ素原子は実質的に水素原子、低
級アルキル基(炭素数1〜4が好ましい)およ
びフエニル基からなる群から選ばれた側鎖基を
2個有するポリカルボシラン、及び
(2) 数平均分子量が約500〜10000の、チタノキサ
ン結合単位(―Ti―O)―およびシロキサン結合
単位(―Si―O―)がランダムに結合している主鎖
骨格を有し、且つチタノキサン結合単位の全数
対シロキサン結合単位の全数の比率が30:1乃
至1:30の範囲内にあり、該シロキサン結合単
位のケイ素原子の大部分が低級アルキル基(炭
素数1〜4が好ましい)及びフエニル基からな
る群から選ばれた側鎖基を1個または2個有し
ており、該チタノキサン結合単位のチタン原子
の大部分が側鎖基として低級アルコキシ基(炭
素数1〜4が好ましい)を1個または2個有す
るポリチタノシロキサンを、該ポリカルボシラ
ンの)―Si―CH2)―構造単位の全数対該ポリチタ
ノシロキサンの)―Ti―O)―結合単位および―)Si
―O)―結合単位の全数の比率が100:1乃至
4:100の範囲内となる量比で混合し、得られ
た混合物を有機溶媒中で、且つ反応に対して不
活性な雰囲気下において加熱して、該ポリカル
ボシランのケイ素原子の少くとも1部を、該ポ
リチタノシロキサンのケイ素原子及び/又はチ
タン原子の少くとも1部と酸素原子を介して結
合させることを特徴とする架橋したポリカルボ
シラン部分とポリチタノシロキサン部分とから
なる数平均分子量が1000〜50000の有機金属架
橋ブロツク共重合体の製造法である。
以下に、本発明の有機金属架橋ブロツク共重合
体(以下単に有機金属共重合体と云うことがあ
る)及びそれを製造するための本発明の方法をよ
り詳細に説明する。
本発明の有機金属共重合体は、ポリカルボシラ
ンとポリチタノシロキサンとをブロツク共重合に
より架橋させて得られる架橋ブロツク共重合体で
ある。通常のブロツク共重合体は各ブロツクをそ
れぞれの末端で互いに結合させることにより得ら
れるものであり、従つて頭一尾結合によつて連結
された一連のブロツクからなるという構造を有す
るものである。これに対して、本発明の有機金属
共重合体は、ポリカルボシラン部分の主鎖骨格の
中間に存在する構造単位(Si―CH2―)のケイ素
原子の1部が、酸素原子を介して、ポリチタノシ
ロキサン部分の主鎖骨格の中間に存在する構造単
位(―Si―O―及び/又は―Ti―O―)のケイ素
原子及び/又はチタン原子の一部と結合するとい
う構造を有するものである。即ち、本発明の有機
金属共重合体は、ポリカルボシラン部分(A)とポリ
チタノシロキサン部分(B)が、頭―尾結合ではなく
て、主鎖結合の中間において架橋されているとい
う特異な構造の架橋ブロツク共重合体である。
ポリカルボシラン自体及びポリチタノシロキサ
ン自体は公知ポリマーであるが、カルボシランと
チタノシロキサンとからなる共重合体はこれまで
知られていない。いわんや、ポリカルボシランと
ポリチタノシロキサンとが上記の如き特異な結合
様式で結合して成る架橋ブロツク共重合体は従来
全く知られていなかつたものであり、それ故本発
明の有機金属共重合体は新規ポリマーである。
本発明の有機金属共重合体が、ポリカルボシラ
ン部分とポリチタノシロキサン部分とからなる架
橋ブロツク共重合体であることは、ゲルパーミエ
ーシヨンクロマトグラフイぼ(GPC)及び赤外
吸収スペクトル(IR)によつて確認することが
できる。第1図は後述の参考例1の方法で得られ
たポリカルボシランのGPC、第2図は後述の参
考例2の方法で得られたポリチタノシロキサンの
GPC、第3図は後述の実施例1の方法に従が
い、上記のポリカルボシランとポリチタノシロキ
サンとを重量比1:1で反応させることによつて
得られた本発明の有機金属共重合体のGPCであ
る(いずれの場合にも、ポリマー50mgをテトラヒ
ドロフラン10mlに溶かした溶液を測定に供し
た)。また、第4図は上記ポリカルボシランとポ
リチタノシロキサンの単なる混合物(重量比1:
1)のGPCである(測定に使用した溶液は、各
ポリマー25mgからなる50mgのポリマー混合物をテ
トラヒドロフラン10mlに溶解したもの)。第4図
に示される2種ポリマーの単なる混合物のGPC
は、第1図のGPCと第2図のGPCを重ね合わせ
たものと一致する。然るに、第3図に示される共
重合体のGPCでは、横軸の溶出量8.1mlにおい
て、第1,2及び4図のいずれのGPCにも見ら
れない新たなピークが出現している。これはポリ
カルボシランとポリチタノシロキサンがブロツク
共重合することによつて分子量が大きくなつたこ
とを意味するものである(GPCではピークの横
軸(溶出量)の数値が低い程、それに対応する分
子量は高い)。また第1図及び第2図のGPCに見
られる溶出量10mlにおけるピークに着目すると、
第3図のGPCではこのピークの高さが非常に小
さくなつている。これはブロツク共重合体におけ
る低分子量物の含有量が著しく減少したことを意
味するものである。上記の如く、GPCの実験結
果は、本発明の有機金属重合体がポリカルボシラ
ンとポリチタノシロキサンの単なる混合物ではな
く、上記2種のポリマーが結合することによつて
高分子量化したブロツク共重合体であることを示
している。
次に赤外吸収スペクトル(IR)について説明
すると、第5図は参考例1に記載のポリカルボシ
ランのIR、第6図は参考例2に記載のポリチタ
ノシロキサンのIR、第7図は実施例1に記載の
本発明の有機金属共重合体のIRである。そして
第5図のIRにおける1250cm-1及び2100cm-1の吸収
はそれぞれ、出現原料のポリカルボシランに存在
するSi―CH3及びSi―Hに対応する吸収である
(第6図のポリチタノシロキサンのIRでは、これ
らの吸収は存在しない)。第7図に示される共重
合体のIRにおいても、上記2つの吸収は存在す
るが、Si―H吸収強度(2100cm−1)/Si―C
H3吸収強度(1250cm−1)の比率につい
て第5図と第7図を比較すると、第5図のIRで
は上記の比率が0.690であるのに対して、第7図
では0.568とかなり減少している。このことは、
ポリカルボシランとポリチタノシロキサンとの反
応により、ポリカルボシラン中のSi―H結合の一
部が消失し、それによつてポリカルボシランとポ
リチタノシロキサンのブロツク共重合体が得られ
ることを示している。即ち、本発明の有機金属共
重合体(ブロツク共重合体)は、ポリカルボシラ
ンの主鎖骨格中に存在する構造単位(―Si―CH2
―)のケイ素原子に側鎖基として結合している水
素原子の一部が脱離し、そのケイ素原子やポリチ
タノシロキサンの主鎖骨格中に存在する構造単位
(―Si―O―及び/又はTi―O―)のケイ素原子
及び/又はチタン原子の1部と酸素原子を介して
架橋結合することによつて生成するものである。
上記のIRのデータに基いて、実施例1の有機金
属共重合体の架橋率を計算すると17.7%である
(但し架橋はSi―H結合の消失のみによつて起る
と仮定する)。
本発明の有機金属共重合体を製造するための本
発明の方法は、ポリカルボシランとポリチタノシ
ロキサンとの混合物を、有機溶媒中で且つ反応に
対して不活性な雰囲気下において加熱し、ポリカ
ルボシランのケイ素原子の少くとも1部をポリチ
タノシロキサンのケイ素原子及び/又はチタン原
子の少くとも1部と酸素原子を介して結合させる
方法である。有機溶媒は反応を円滑に行ない且つ
ゲル状物の如き副生物の生成を抑制するために使
用するものであり、好ましい溶媒として例えばベ
ンゼン、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラ
ン等をあげることができる。
また反応に対して不活性なガス(例えば、窒
素、アルゴン、水素の如き)の雰囲気下におい
て、反応を行なうことが必要であり、空気中の如
き酸化性雰囲気中で行なうと、原料のポリカルボ
シラン及びポリチタノシロキサンの酸化が生じる
ため好ましくない。
反応温度は広い範囲にわたつて変更することが
でき、例えば使用する有機溶媒の沸点以下の温度
に加熱してもよいが、高い架橋率の共重合体を得
る場合には、有機溶媒の沸点以上に加熱して有機
溶媒を留出させて架橋反応を行なうことが好まし
い。反応温度は一般に500℃以下にすることが好
ましい。反応時間は特に重要でないが、通常1〜
10時間程度である。反応は一般に常圧付近で行な
うことが好ましく、真空中や高い減圧中で反応を
行なうと、低分子成分が系外に留出するため収率
が低下するので好ましくない。本発明の方法を実
施するためには、不活性ガスを反応部に気流とし
て送りこみながら反応を行なうことが好ましく、
その理由は、これにより反応器内の圧力がほぼ常
圧に保たれ、温度上昇や反応中に放出される炭化
水素ガス、例えばメタンのようなガスによる圧力
上昇を防ぐことができるからである。
本発明の方法において、有機金属共重合体を製
造するための出発原料の一つとして使用するポリ
カルボシランは、数平均分子量が約500〜10000
の、主として式(―Si―CH2)―の構造単位からなる
主鎖骨格を有し、式中のケイ素原子は実質的に水
素原子、低級アルキル基およびフエニル基からな
る群から選ばれた側鎖基を2個有するポリカルボ
シランである。ポリカルボシランの末端基のケイ
素原子には上記の側鎖基のほかに、OH基が結合
していることもある。
ポリカルボシランの製造法自体は公知であり、
本発明で出発原料として使用する上記のポリカル
ボシランはそのような公知方法によつて製造する
ことができる。例えば、モノシランをそのまま重
合することによつてポリカルボシランを製造する
方法がFritz;Angew.Chem.79p.657(1967)に
よつて開示されており、またモノシランを一旦ポ
リシランとした後これを重合することによりポリ
カルボシランを製造する方法が、本出願人によつ
て出願された特公昭57―26527号、特開昭52―
74000号、特開昭52―112700号において開示され
ている。本発明で使用するポリカルボシランのう
ちで、主鎖骨格が実質的に(―Si―CH2)―の構造単
位のみからなるポリカルボシランは、上記の公知
方法によつて製造することができる。
本発明で出発原料として使用するのに特に適し
たポリカルボシランは、本出願人によつて出願さ
れた特開昭54―61299号に記載の方法によつて製
造される改質ポリカルボシラン、即ちシロキサン
結合を一部含むポリカルボシランである。この改
質ポリカルボシランは、下記(A)および(B)なる構造
単位から主としてなり、
(A):
The present invention relates to a method for producing a novel organometallic crosslinked block copolymer comprising a polycarbosilane moiety and a polytitanosiloxane moiety. Polycarbosilane, which is a polymer with a main chain skeleton of (-Si-CH 2 )- and two side chain groups bonded to each silicon atom, is converted into an inorganic carbide SiC by baking, so polycarbosilane It is well known that SiC fibers with good mechanical and thermal properties can be produced by forming SiC fibers into fibers and firing them.
It was disclosed in No. 26527, Japanese Unexamined Patent Publication No. 139929/1983, etc. The present inventors also disclosed in JP-A-54-61299 that the main chain skeleton mainly consists of (-Si-CH 2 )-,
In addition to this, a small amount of components constituting the main chain skeleton)
It has been disclosed that polycarbosilane containing Si-O)- is particularly excellent as a raw material for producing SiC fibers. The present inventors continued their research on organometallic polymers, and as a result, they discovered a method for producing a new crosslinked block copolymer consisting of a crosslinked polycarbosilane moiety and a polytitanosiloxane moiety, and This organometallic copolymer is an extremely useful polymer because, when molded and fired, it is possible to obtain composite inorganic carbide fibers that have even better performance than SiC fibers obtained from conventional polycarbosilane. I discovered that. The organometallic crosslinked block copolymer obtained by the method of the present invention comprises a polycarbosilane portion (A) having a number average molecular weight of approximately 500 to 10,000 and a polycarbosilane portion (A) having a number average molecular weight of approximately 500 to 10,000.
-10,000 polytitanosiloxane moiety (B) and a number average molecular weight of about 1,000 to 50,000; the polycarbosilane moiety (A) mainly has the formula (-Si-CH 2 ) It has a main chain skeleton consisting of structural units, and the silicon atom in the formula is a hydrogen atom or a lower alkyl group (preferably 1 to 4 carbon atoms).
The polytitanosiloxane moiety (B) has one or two side chain groups selected from the group consisting of phenyl and phenyl groups;
)- and siloxane bond units (-Si-O-) are randomly bonded, and the ratio of the total number of titanoxane bonds to the total number of siloxane bonds is
30:1 to 1:30, and most of the silicon atoms in the siloxane bond are side chain groups selected from the group consisting of lower alkyl groups (preferably having 1 to 4 carbon atoms) and phenyl groups. most of the titanium atoms in the titanoxane bond have one or two lower alkoxy groups (preferably 1 to 4 carbon atoms) as side chain groups; the polycarbosilane At least one part of the silicon atoms of the part (A) is bonded to at least one part of the silicon atoms and/or titanium atoms of the polytitanosiloxane part (B) via an oxygen atom, thereby forming a polytitanosiloxane part (B). The carbosilane part (A) and the polytitanosiloxane part (B) are crosslinked, and the polycarbosilane part (A) (-Si-
Within the description that the ratio of the total number of pairs of (-Ti-O)-bonding units and (-Si-O)-bonding units of the polytitanosiloxane moiety of the total number of pairs of CH 2 -) structural units is 100:1 to 1:100. The organometallic crosslinked block copolymer described above is characterized in that: it melts when heated at 100 to 400°C and is soluble in organic solvents. The method of the present invention has (1) a main chain skeleton mainly composed of structural units of the formula (-Si-CH 2 )- with a number average molecular weight of about 500 to 10,000, in which the silicon atoms are substantially hydrogen. (2) a titanoxane having a number average molecular weight of about 500 to 10,000; It has a main chain skeleton in which bonding units (-Ti-O)- and siloxane bonding units (-Si-O-) are randomly bonded, and the ratio of the total number of titanoxane bonding units to the total number of siloxane bonding units is 30. :1 to 1:30, and most of the silicon atoms of the siloxane bonding unit are side chain groups selected from the group consisting of lower alkyl groups (preferably having 1 to 4 carbon atoms) and phenyl groups. polytitanosiloxane, which has one or two lower alkoxy groups (preferably 1 to 4 carbon atoms), and most of the titanium atoms in the titanoxane bonding unit have one or two lower alkoxy groups (preferably 1 to 4 carbon atoms) as side chain groups. The total number of )-Si-CH 2 )- structural units of the polycarbosilane versus the )-Ti-O)-bonding units and -)Si of the polytitanosiloxane.
-O)- Mix in a quantitative ratio such that the ratio of the total number of bonding units is within the range of 100:1 to 4:100, and the resulting mixture is placed in an organic solvent and under an atmosphere inert to the reaction. Crosslinking characterized by heating to bond at least one part of the silicon atoms of the polycarbosilane to at least one part of the silicon atoms and/or titanium atoms of the polytitanosiloxane via oxygen atoms. This is a method for producing an organometallic crosslinked block copolymer having a number average molecular weight of 1,000 to 50,000, which is composed of a polycarbosilane part and a polytitanosiloxane part. Below, the organometallic crosslinked block copolymer of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as organometallic copolymer) and the method of the present invention for producing the same will be explained in more detail. The organometallic copolymer of the present invention is a crosslinked block copolymer obtained by crosslinking polycarbosilane and polytitanosiloxane by block copolymerization. A typical block copolymer is obtained by bonding each block to each other at each end, and therefore has a structure consisting of a series of blocks connected by head-to-tail bonds. On the other hand, in the organometallic copolymer of the present invention, a part of the silicon atoms of the structural unit (Si-CH 2 -) existing in the middle of the main chain skeleton of the polycarbosilane moiety is bonded via an oxygen atom. , has a structure in which it is bonded to a part of the silicon atom and/or titanium atom of the structural unit (-Si-O- and/or -Ti-O-) existing in the middle of the main chain skeleton of the polytitanosiloxane moiety. It is something. That is, the organometallic copolymer of the present invention is unique in that the polycarbosilane moiety (A) and the polytitanosiloxane moiety (B) are crosslinked in the middle of the main chain bond, rather than in a head-to-tail bond. It is a crosslinked block copolymer with a unique structure. Although polycarbosilane itself and polytitanosiloxane themselves are known polymers, a copolymer consisting of carbosilane and titanosiloxane has not been known so far. Needless to say, a crosslinked block copolymer in which polycarbosilane and polytitanosiloxane are bonded in the above-mentioned unique bonding manner has never been known, and therefore, the organometallic copolymer of the present invention Coalescence is a new polymer. The fact that the organometallic copolymer of the present invention is a crosslinked block copolymer consisting of a polycarbosilane part and a polytitanosiloxane part shows that it has a gel permeation chromatography (GPC) and an infrared absorption spectrum ( IR). Figure 1 shows the GPC of polycarbosilane obtained by the method of Reference Example 1 described below, and Figure 2 shows the GPC of polytitanosiloxane obtained by the method of Reference Example 2 described later.
GPC, FIG. 3 shows the organometallic compound of the present invention obtained by reacting the above polycarbosilane and polytitanosiloxane at a weight ratio of 1:1 according to the method of Example 1 described later. GPC of the polymer (in each case, a solution of 50 mg of polymer dissolved in 10 ml of tetrahydrofuran was used for the measurement). Moreover, FIG. 4 shows a simple mixture of the above-mentioned polycarbosilane and polytitanosiloxane (weight ratio 1:
1) (the solution used in the measurement was a 50 mg polymer mixture consisting of 25 mg of each polymer dissolved in 10 ml of tetrahydrofuran). GPC of a simple mixture of two polymers shown in Figure 4
matches the superposition of the GPC in Figure 1 and the GPC in Figure 2. However, in the GPC of the copolymer shown in FIG. 3, a new peak that is not seen in any of the GPCs in FIGS. 1, 2, and 4 appears at an elution volume of 8.1 ml on the horizontal axis. This means that the molecular weight has increased due to the block copolymerization of polycarbosilane and polytitanosiloxane (in GPC, the lower the value on the horizontal axis (elution amount) of the peak, the higher the molecular weight is high). Also, if we focus on the peak at an elution volume of 10 ml seen in the GPC of Figures 1 and 2,
In the GPC shown in Figure 3, the height of this peak is extremely small. This means that the content of low molecular weight substances in the block copolymer was significantly reduced. As mentioned above, the GPC experimental results show that the organometallic polymer of the present invention is not a mere mixture of polycarbosilane and polytitanosiloxane, but is a block compound with a high molecular weight due to the combination of the above two types of polymers. This indicates that it is a polymer. Next, to explain the infrared absorption spectra (IR), Fig. 5 shows the IR of the polycarbosilane described in Reference Example 1, Fig. 6 shows the IR of the polytitanosiloxane described in Reference Example 2, and Fig. 7 shows the IR of the polycarbosilane described in Reference Example 1. 1 is an IR of the organometallic copolymer of the present invention described in Example 1. The absorptions at 1250 cm -1 and 2100 cm -1 in the IR in Figure 5 are absorptions corresponding to Si--CH 3 and Si--H present in polycarbosilane, the raw material that appears (in Figure 6, the absorption In the IR of siloxane, these absorptions are not present). In the IR of the copolymer shown in Figure 7, the above two absorptions exist, but Si-H absorption intensity (2100 cm -1 )/Si-C
Comparing Figures 5 and 7 with respect to the ratio of H 3 absorption intensity (1250 cm -1 ), the ratio is 0.690 in the IR of Figure 5, while it is considerably reduced to 0.568 in Figure 7. ing. This means that
The reaction between polycarbosilane and polytitanosiloxane causes some of the Si--H bonds in polycarbosilane to disappear, thereby producing a block copolymer of polycarbosilane and polytitanosiloxane. It shows. That is, the organometallic copolymer (block copolymer) of the present invention has structural units (-Si-CH 2 ) present in the main chain skeleton of polycarbosilane.
Some of the hydrogen atoms bonded as side chain groups to the silicon atoms of ) are removed, and the silicon atoms and the structural units (-Si-O- and/or It is produced by crosslinking with a part of the silicon atoms and/or titanium atoms of Ti—O—) through oxygen atoms.
Based on the above IR data, the crosslinking rate of the organometallic copolymer of Example 1 is calculated to be 17.7% (assuming that crosslinking occurs only due to the disappearance of Si--H bonds). The method of the present invention for producing the organometallic copolymer of the present invention comprises heating a mixture of polycarbosilane and polytitanosiloxane in an organic solvent and under an atmosphere inert to the reaction; This is a method in which at least part of the silicon atoms of polycarbosilane is bonded to at least part of the silicon atoms and/or titanium atoms of polytitanosiloxane via oxygen atoms. The organic solvent is used to carry out the reaction smoothly and to suppress the production of by-products such as gel-like substances, and preferred solvents include benzene, toluene, xylene, tetrahydrofuran, and the like. In addition, it is necessary to carry out the reaction in an atmosphere of an inert gas (e.g. nitrogen, argon, hydrogen, etc.), and if it is carried out in an oxidizing atmosphere such as air, This is not preferred because oxidation of silane and polytitanosiloxane occurs. The reaction temperature can be varied over a wide range; for example, it may be heated to a temperature below the boiling point of the organic solvent used, but if a copolymer with a high crosslinking rate is to be obtained, it may be heated to a temperature above the boiling point of the organic solvent. It is preferable to carry out the crosslinking reaction by heating to distill off the organic solvent. The reaction temperature is generally preferably 500°C or lower. The reaction time is not particularly important, but it is usually 1~
It takes about 10 hours. It is generally preferable to carry out the reaction near normal pressure; carrying out the reaction in vacuum or under high reduced pressure is not preferable because low molecular weight components will distill out of the system and the yield will decrease. In order to carry out the method of the present invention, it is preferable to carry out the reaction while feeding an inert gas into the reaction part as a gas stream,
This is because the pressure inside the reactor is thereby maintained at approximately normal pressure, thereby preventing pressure increases due to temperature increases and hydrocarbon gases released during the reaction, such as gases such as methane. In the method of the present invention, the polycarbosilane used as one of the starting materials for producing the organometallic copolymer has a number average molecular weight of about 500 to 10,000.
has a main chain skeleton mainly consisting of structural units of the formula (-Si-CH 2 )-, in which the silicon atom is substantially a side selected from the group consisting of a hydrogen atom, a lower alkyl group, and a phenyl group. It is a polycarbosilane having two chain groups. In addition to the above-mentioned side chain groups, an OH group may be bonded to the silicon atom of the terminal group of polycarbosilane. The method for producing polycarbosilane itself is well known;
The above polycarbosilane used as a starting material in the present invention can be produced by such known methods. For example, Fritz; Angew. Chem. 79 p. 657 (1967) discloses a method for producing polycarbosilane by directly polymerizing monosilane; A method for producing polycarbosilane by the above method is disclosed in Japanese Patent Publication No. 57-26527 and Japanese Patent Application Laid-open No. 52-1989 filed by the present applicant.
No. 74000 and JP-A-52-112700. Among the polycarbosilanes used in the present invention, polycarbosilanes whose main chain skeleton consists essentially only of (-Si-CH 2 )- structural units can be produced by the above-mentioned known method. . Polycarbosilanes particularly suitable for use as starting materials in the present invention include modified polycarbosilanes prepared by the method described in JP-A-54-61299 filed by the applicant; That is, it is a polycarbosilane partially containing siloxane bonds. This modified polycarbosilane mainly consists of the following structural units (A) and (B), (A):
【式】(B):[Formula] (B):
【式】
(ここに、R1,R2,R3及びR4はそれぞれ独立
に水素原子、低級アルキル基またはフエニル基で
ある)
(A)と(B)の比率が5:1〜200:1であり、数平均
分子量が500〜10000のシロキサン結合を一部含む
ポリカルボシランである。この改質ポリカルボシ
ランは、[Formula] (Here, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a lower alkyl group or a phenyl group) The ratio of (A) and (B) is 5:1 to 200: 1, and is a polycarbosilane partially containing siloxane bonds with a number average molecular weight of 500 to 10,000. This modified polycarbosilane is
【式】なる構造を有するポリシラン
に対して(ここに、n≧3,R1及びR2は上記と
同じ意味を有する)、骨格成分がB,SiおよびO
よりなりSiの側鎖の少なくとも1部にフエニル基
を有するポリボロシロキサンを、0.01〜15重量%
添加混合し、反応に対して不活性な雰囲気下にお
いて、前記ポリマーの混合物を通常250℃以上、
好ましくは300〜500℃で加熱して、通常8〜10時
間重合させることによつて製造することができ
る。
本発明の方法において、有機金属共重合体を製
造するための他の出発原料として使用するポリチ
タノシロキサンは、数平均分子量が約500〜10000
の、チタノキサン結合単位(―Ti―O)―およびシ
ロキサン結合単位―)Si―O)―からなる主鎖骨格を
有し、且つチタノキサン結合単位の全数対シロキ
サン結合単位の全数の比率が30:1乃至1:30の
範囲内にあり、該シロキサン結合単位のケイ素原
子の大部分が低級アルキル基及びフエニル基から
なる群から選ばれた側鎖基を1個または2個有し
ており、該チタノキサン結合単位のチタン原子の
大部分が側鎖基として低級アルコキシ基を1個ま
たは2個有するポリチタノシロキサンである。ポ
リチタノシロキサンの末端基として存在するケイ
素原子あるいはチタン原子には、上記のそれぞれ
の側鎖基のほかに、OH基が結合していることも
ある。
ポリチタノシロキサンの製造自体は公知であ
り、本発明で出発原料として使用する上記のポリ
チタノシロキサンはそのような公知の合成法によ
つて製造することができる。代表的な合成法とし
ては、例えば
(イ) オルガノクロルシランとチタンアルコキシド
の共加水分解による合成法
(ロ) オルガノシラノールとチタン塩化物の脱塩酸
縮合反応による合成法
あるいは
(ハ) オルガノシラノールとチタンアルコキシドの
脱アルコール縮合反応による合成法
をあげることができる。
上記(イ)〜(ハ)の合成法によつて、本発明で使用す
るポリチタノシロキサンを合成する場合、―Si―
O―Ti―O―結合の生成を式で示せば下記の如
くである。For polysilanes having the structure [formula] (where n≧3, R 1 and R 2 have the same meanings as above), the skeleton components are B, Si and O
0.01 to 15% by weight of polyborosiloxane having a phenyl group in at least a part of the Si side chain.
The mixture of polymers is heated at 250°C or higher under an atmosphere inert to the reaction.
It can be produced by heating preferably at 300 to 500°C and polymerizing usually for 8 to 10 hours. In the method of the present invention, the polytitanosiloxane used as another starting material for producing the organometallic copolymer has a number average molecular weight of about 500 to 10,000.
has a main chain skeleton consisting of titanoxane bonding units (-Ti-O)- and siloxane bonding units (Si-O)-, and the ratio of the total number of titanoxane bonding units to the total number of siloxane bonding units is 30:1. 1:30, most of the silicon atoms of the siloxane bonding unit have one or two side chain groups selected from the group consisting of lower alkyl groups and phenyl groups, and the titanoxane Most of the titanium atoms in the bonding units are polytitanosiloxanes having one or two lower alkoxy groups as side chain groups. In addition to the above-mentioned side chain groups, an OH group may be bonded to the silicon atom or titanium atom that exists as a terminal group of polytitanosiloxane. The production of polytitanosiloxane itself is known, and the above-mentioned polytitanosiloxane used as a starting material in the present invention can be produced by such a known synthesis method. Typical synthesis methods include (a) a synthesis method by cohydrolysis of organochlorosilane and titanium alkoxide, (b) a synthesis method by dehydrochloric acid condensation reaction of organosilanol and titanium chloride, or (c) a synthesis method using organosilanol and titanium chloride. A synthesis method using a dealcoholization condensation reaction of an alkoxide can be mentioned. When synthesizing the polytitanosiloxane used in the present invention by the synthesis methods (a) to (c) above, -Si-
The formation of the O--Ti--O- bond is expressed as follows.
【表】
ポリチタノシロキサンの合成法は、例えば、
Inorganic Polymers(F.G.A.Stone,Academic
Press.1962)に記載されており、また本出願人に
よつて出願された特願昭54―58004号明細書に記
載されている。
本発明で出発原料として使用するポリチタノシ
ロキサンは数平均分子量が500〜10000であり、有
機溶媒(例えばベンゼン、トルエン、キシレン、
アセトン、テトラヒドロフラン等)に可溶なポリ
マーである。
本明細書では慣用の記述法に従つて、主鎖骨格
中に存在するシロキサン結合単位を―(Si―O)―と
いう簡略式で表わすが、当業者には周知の如く、
上記の式で表わされたシロキサン結合単位は、二
官能性基[Table] Synthesis methods for polytitanosiloxane include, for example,
Inorganic Polymers (FGAStone, Academic
Press. 1962), and also in the specification of Japanese Patent Application No. 58004/1983 filed by the applicant. The polytitanosiloxane used as a starting material in the present invention has a number average molecular weight of 500 to 10,000, and has an organic solvent such as benzene, toluene, xylene,
It is a polymer soluble in acetone, tetrahydrofuran, etc.). In this specification, the siloxane bonding unit present in the main chain skeleton is expressed by the simplified formula -(Si-O)- according to the conventional writing method, but as is well known to those skilled in the art,
The siloxane bonding unit represented by the above formula is a difunctional group.
【式】三官能性基[Formula] Trifunctional group
【式】及び四官能性基[Formula] and tetrafunctional group
【式】(式中のRは側鎖有機基である)
の3種のシロキサン結合単位を包含している。そ
してこれら3種のシロキサン結合単位はいずれ
も、本発明で使用するポリチタノシロキサンの主
鎖骨格を形成する構造単位となることができる。
然しながら、四官能性シロキサン結合単位の含有
量が多くなると、一般にポリマーは架橋構造に富
んだものとなり、有機溶媒に対し不溶となるの
で、本発明で使用するポリチタノシロキサンにお
いては、シロキサン結合単位の大部分が二官能性
または三官能性のシロキサン結合単位であり、四
官能性シロキサン単位は小量であることが必要で
ある。従つて、本発明で出発原料として使用する
ポリチタノシロキサンは、シロキサン結合単位(―
Si―OZ―のケイ素原子の大部分が1個または2個
の側鎖有機基R(低級アルキル基またはフエニル
基)を結合すべきである。即ち、本発明で使用す
るポリチタノシロキサンは四官能性シロキサン結
合単位を小量なら含んでもよいが、その含有量は
有機溶媒に対するポリマーの溶解性を阻害しない
限度内でなければならない。本発明で使用するポ
リチタノシロキサン結合単位は、実質的に二官能
性及び/又は三官性シロキサン結合単位からなる
ことが好ましい。
上記と同様に、式(―Ti―O)―で表わしたチタ
ノキサン結合単位も、二官能性基、三官能性基、
四官能性基を包含しているが、上に述べたと同じ
理由により、本発明で使用するポリチタノシロキ
サンにおいてはチタノキサン結合の大部分が、側
鎖有機基(低級アルコキシ基)を2個有するもの
(二官能性基)であるか、または1個有するもの
(三官能性基)であることが必要であり、そして
チタノキサン結合単位が実質的に二官能性及び/
又は三官能性チタノキサン結合単位であることが
好ましい。
本発明で使用するポリチタノシロキサンにおい
て、チタノキサン結合の全数体シロキサン結合の
全数の比率は30:1乃至1:30の範囲内にある。
本発明で使用するポリチタノシロキサンは、上
記のようなシロキサン結合(―Si―O―)とチタノキ
サン結合(―Ti―O―)とがランダムに結合した骨
格からなるポリマーであり、鎖状、環状、はしご
状、かご状、または網目状の種々の構造を取り得
るものである。
本発明の方法においては、上記のポリカルボシ
ランとポリチタノシロキサンとを、ポリカルボシ
ランの(―Si―CH2―)構造単位の全数対ポリチタノ
シロキサンの(―Ti―O―)結合単位および(―Si―O
―)結合単位の全数の比率が100:1乃至1:100の
範囲内となる量比で混合し、得られた混合物を反
応させ、それによつて2種のポリマー間に架橋結
合を生成させる。先に説明したように、架橋反応
は主として、ポリカルボシランの主鎖骨格中の構
造単位(―Si―CH2―)のケイ素原子のうちで、側鎖
基として結合していた水素原子が脱離したケイ素
原子が、ボリチタノシロキサンの主鎖骨格中のシ
ロキサン結合単位及び/又はチタノキサン結合単
位のケイ素原子及び/又はチタン原子の1部と、
酸素を介して結合する反応であり、かくして架橋
ブロツク共重合体である本発明の有機金属重合体
が主成する。従つて、ブロツク共重合体のポリカ
ルボシラン部分に着目すると、架橋結合に関与し
ている主鎖骨格中のケイ素原子は、架橋反応前で
は2個の側鎖基を有していたが、架橋反応後では
1個の側鎖基を有しており、そして架橋結合に関
与していない主鎖骨格中のケイ素原子は、実質的
に、水素原子、低級アルキル基及びフエニル基か
ら選ばれた2個の側鎖基を有している。
以上説明した方法によつて製造される本発明の
有機金属重合体は、本発明で特定した前記のポリ
ガルボシランとポリチタノシロキサンが架橋結合
した、分子量が1000〜50000のブロツク共重合体
であり、そして、通常、50〜400℃の加熱により
溶融する熱可塑性物質であり、またベンゼン、ト
ルエン、キシレン、テトラヒドロフラン等の溶媒
である。
第7図に実施例1の方法で得られた本発明の有
機金属共重合体の赤外吸収スペクトル(IR)が
示されているが、この実施例1に記載の共重合体
は、ポリジメチルシランとポリボロジフエニルシ
ロキサンとから得られるシロキサン結合を一部含
むポリカルボシランと、ジフエニルシランジオー
ルとチタンテトラブトキシドとから得られるポリ
チタノシロキサンとから成るブロツク共重合体で
ある。第5図及び第6図に示される出発原料(ポ
リカルボシラン及びポリチタノシロキサン)の
IRを考慮に入れた上で、第7図のブロツク共重
合体のIRの帰属を判定すると次の如くである。
500cm-1、700cm-1付近のSi―C6H5;800cm-1付
近、1250cm-1のSi―CH3:920cm-1のSi―O―Ti;
1020〜1030cm-1のSi―CH2―Si:1050cm-1、1120
cm-1のSi―O;1430cm-1のSi―C6H5;2100cm-1の
Si―H;2850〜2940cm-1のTi―OC4H9におけるC
―H;2900cm-1、2950cm-1のC―H;3050cm-1付
近のC6H5におけるC―Hの各結合に対応する吸
収が第7図のIRに示されている。
以上説明したように、本発明の有機金属共重合
体は新規な構造の架橋ブロツク重合体であるが、
この共重合体は、不活性ガス雰囲気中または非酸
化性ガス雰囲気中での焼成により、従来のSiCに
比べて機械的強度に優れ、また従来のTiCに比べ
て高温での耐酸化性に優れた特性を有する、主と
してTiC,SiC,TiCとSiCの固溶体およびTiC1-x
(ただし0<x<1)からなる複合炭化物に転換
することができる。また、加熱により溶融し、ま
た有機溶媒に可溶であるから、様々な形状を有す
る成型体とすることができ、これを不活性雰囲気
中又は非酸化性雰囲気中で、700℃以上の温度で
加熱焼成して、性能の極めて優秀な上記構造の複
合炭化物の成形体を得ることができる。
このような成形体の例としては、主としてこの
複合炭化物よりなる連続繊維、フイルム、被覆
膜、粉末などがあげられる。また本発明の有機金
属共重合体は、前記複合炭化物製品の他に、焼結
用結合剤や含浸剤としても用いることがべき、更
に耐熱性に優れているので、ポリマーのままでも
種々の用途を有するものと期待される。
以下実施例によつて本発明を説明する。
参考例 1
5の三口フラスコに無水キシレン2.5とナ
トリウム400gとを入れ、窒素ガス気流下でキシ
レンの沸点まで加熱し、ジメチルジロロシラン1
を1時間で滴下した。滴下終了後、10時間加熱
還流し沈澱物を生成させた。この沈澱を過し、
まずメタノールで洗浄した後、水で洗浄しで白色
粉末のポリジメチルシラン420gを得た。
他方、ジフエニルジクロロシラン759gとホウ
酸124gを窒素ガス雰囲気下、n―ブチルエーテ
ル中、100〜120℃の温度で加熱し、生成した白色
樹脂状物を、さらに真空中400℃で1時間加熱す
ることによつて530gのポリボロジフエニルシロ
キサンを得た。
次に、上記のポリジメチルシラン250gに上記
のポリボロジフエニルシロキサン0.125gを添加
混合し、還流管を備えた2の石英管中で、窒素
気流下で350℃まで加熱し、3時間重合し、本発
明の共重合体の原料として用いるポリカルボシラ
ンを得た。室温で放冷後キシレンを加えて溶液と
して取り出し、キシレンを蒸発させ、300℃まで
窒素気流下で濃縮して84gの固体を得た。このポ
リマーの数平均分子量は蒸気圧浸透圧法(VPO
法)により測定したところ1500であつた。この物
質のIRスペクトルを測定したところ第5図に示
す如く、800cm-1付近と1250cm-1にSi―CH3の吸
収、1400、2900、2950cm-1にC―Hの吸収、2100
cm-1にSi―Hの吸収、1020、1350cm-1にSi―CH2
―Siの吸収、1050cm-1付近にSi―Oの吸収、
700、1120、1430cm-1にSi―C6H5の吸収が認めら
れ、得られたポリマーは、構成する要素が
It contains three types of siloxane bonding units: [Formula] (R in the formula is a side chain organic group). All of these three types of siloxane bonding units can serve as structural units forming the main chain skeleton of the polytitanosiloxane used in the present invention.
However, as the content of tetrafunctional siloxane bonding units increases, the polymer generally becomes rich in crosslinked structures and becomes insoluble in organic solvents. It is necessary that the majority be di- or tri-functional siloxane bonding units and only a small amount of tetra-functional siloxane units. Therefore, the polytitanosiloxane used as a starting material in the present invention has a siloxane bonding unit (-
Most of the silicon atoms of Si-OZ- should be bonded to one or two side chain organic groups R (lower alkyl or phenyl groups). That is, the polytitanosiloxane used in the present invention may contain a small amount of tetrafunctional siloxane bonding units, but the content must be within a limit that does not inhibit the solubility of the polymer in organic solvents. The polytitanosiloxane bonding units used in the present invention preferably consist essentially of difunctional and/or trifunctional siloxane bonding units. Similarly to the above, the titanoxane bonding unit represented by the formula (-Ti-O)- can also be a difunctional group, a trifunctional group,
Although it contains a tetrafunctional group, for the same reason as stated above, most of the titanoxane bonds in the polytitanosiloxane used in the present invention have two side chain organic groups (lower alkoxy groups). (a difunctional group) or one (a trifunctional group), and the titanoxane bonding unit is substantially difunctional and/or has one (trifunctional group).
Or a trifunctional titanoxane bonding unit is preferred. In the polytitanosiloxane used in the present invention, the ratio of the total number of titanoxane bonds to the total number of siloxane bonds is within the range of 30:1 to 1:30. The polytitanosiloxane used in the present invention is a polymer consisting of a skeleton in which the above-mentioned siloxane bonds (-Si-O-) and titanoxane bonds (-Ti-O-) are randomly bonded. It can take various structures such as annular, ladder-like, cage-like, or mesh-like. In the method of the present invention, the above-mentioned polycarbosilane and polytitanosiloxane are bonded to the total number of (-Si-CH 2 -) structural units of the polycarbosilane to the (-Ti-O-) bond of the polytitanosiloxane. Unit and (-Si-O
-) Mix in a quantitative ratio such that the ratio of the total number of bonding units is within the range of 100:1 to 1:100, and the resulting mixture is reacted, thereby forming a crosslink between the two polymers. As explained earlier, the crosslinking reaction mainly involves the elimination of hydrogen atoms bonded as side chain groups among the silicon atoms of the structural unit (-Si-CH 2 -) in the main chain skeleton of polycarbosilane. The separated silicon atom is a part of the silicon atom and/or titanium atom of the siloxane bond unit and/or titanoxane bond unit in the main chain skeleton of polytitanosiloxane,
This reaction involves bonding via oxygen, and thus the organometallic polymer of the present invention, which is a crosslinked block copolymer, is the main constituent. Therefore, when focusing on the polycarbosilane moiety of the block copolymer, the silicon atoms in the main chain skeleton involved in crosslinking had two side chain groups before the crosslinking reaction, but After the reaction, the silicon atoms in the main chain skeleton that have one side chain group and do not participate in crosslinking are substantially 2 atoms selected from hydrogen atoms, lower alkyl groups, and phenyl groups. It has 3 side chain groups. The organometallic polymer of the present invention produced by the method described above is a block copolymer with a molecular weight of 1,000 to 50,000, in which the polygarbosilane and polytitanosiloxane specified in the present invention are crosslinked. It is a thermoplastic substance that melts when heated at 50 to 400°C, and is a solvent such as benzene, toluene, xylene, and tetrahydrofuran. FIG. 7 shows the infrared absorption spectrum (IR) of the organometallic copolymer of the present invention obtained by the method of Example 1. It is a block copolymer consisting of a polycarbosilane partially containing siloxane bonds obtained from silane and polyborodiphenylsiloxane, and polytitanosiloxane obtained from diphenylsilanediol and titanium tetrabutoxide. The starting materials (polycarbosilane and polytitanosiloxane) shown in Figures 5 and 6
Taking IR into consideration, the assignment of IR to the block copolymer shown in FIG. 7 is determined as follows. Si-C 6 H 5 around 500cm -1 and 700cm -1 ; Si-CH 3 around 800cm -1 and 1250cm -1 : Si-O-Ti at 920cm -1 ;
1020~1030cm -1 Si―CH 2 -Si: 1050cm -1 , 1120
cm -1 Si-O; 1430 cm -1 Si-C 6 H 5 ; 2100 cm -1
Si—H; C in Ti—OC 4 H 9 from 2850 to 2940 cm -1
-H; C-H at 2900 cm -1 and 2950 cm -1 ; Absorption corresponding to each C-H bond at C 6 H 5 near 3050 cm -1 is shown in the IR in FIG. As explained above, the organometallic copolymer of the present invention is a crosslinked block polymer with a novel structure;
When fired in an inert gas atmosphere or a non-oxidizing gas atmosphere, this copolymer has superior mechanical strength compared to conventional SiC and superior oxidation resistance at high temperatures compared to conventional TiC. Mainly TiC, SiC, solid solutions of TiC and SiC, and TiC 1-x
(However, 0<x<1) can be converted into a composite carbide. In addition, since it melts when heated and is soluble in organic solvents, it can be molded into various shapes. By heating and firing, it is possible to obtain a composite carbide compact having the above-mentioned structure and having extremely excellent performance. Examples of such molded bodies include continuous fibers, films, coatings, powders, etc. mainly made of this composite carbide. In addition to the above-mentioned composite carbide products, the organometallic copolymer of the present invention can also be used as a binder for sintering or as an impregnating agent.Furthermore, since it has excellent heat resistance, it can be used in various applications even as a polymer. It is expected that the The present invention will be explained below with reference to Examples. Reference Example 1 Put 2.5 g of anhydrous xylene and 400 g of sodium into a three-necked flask and heat it under a nitrogen gas stream to the boiling point of xylene.
was added dropwise over 1 hour. After the dropwise addition was completed, the mixture was heated under reflux for 10 hours to form a precipitate. After this precipitation,
First, the mixture was washed with methanol and then with water to obtain 420 g of white powder polydimethylsilane. On the other hand, 759 g of diphenyldichlorosilane and 124 g of boric acid are heated at a temperature of 100 to 120°C in n-butyl ether under a nitrogen gas atmosphere, and the resulting white resinous material is further heated at 400°C in vacuum for 1 hour. This yielded 530 g of polyborodiphenylsiloxane. Next, 0.125 g of the above polyborodiphenylsiloxane was added and mixed to 250 g of the above polydimethylsilane, and the mixture was heated to 350°C under a nitrogen stream in a quartz tube equipped with a reflux tube for 3 hours to polymerize. , a polycarbosilane to be used as a raw material for the copolymer of the present invention was obtained. After cooling at room temperature, xylene was added to take out the solution, xylene was evaporated, and the mixture was concentrated to 300° C. under a nitrogen stream to obtain 84 g of solid. The number average molecular weight of this polymer was determined by vapor pressure osmosis (VPO).
It was 1500 when measured by the method). When we measured the IR spectrum of this material, as shown in Figure 5, we found Si-CH 3 absorption near 800 cm -1 and 1250 cm -1 , C-H absorption at 1400, 2900, and 2950 cm -1 , and C-H absorption at 2100 cm -1.
Si-H absorption at cm -1 , Si-CH 2 at 1020, 1350 cm -1
-Si absorption, Si-O absorption near 1050cm -1 ,
Absorption of Si-C 6 H 5 was observed at 700, 1120, and 1430 cm -1 , and the resulting polymer showed that the constituent elements were
【式】【formula】
【式】であるポリカルボシ
ランである。
参考例 2
ジフエニルシランジオール864gとチタンテト
ラブトキシド340gを秤取し、これにキシレンを
加え窒素ガス下で、150℃1時間還流反応を行な
つた。反応終了後不溶物は過し、また溶媒のキ
シレンをエバポレーターで除去した後、得られた
中間生成物をさらに300℃窒素ガス下で1時間加
熱重合して、本発明の共重合体の原料として用い
るポリチタノシロキサンで、チタノキサン結合の
全数対シロキサン結合の全数の比率が1:4であ
るポリマーを得た。数平均分子量はVPO法によ
り1600であつた。この物質の赤外線吸収スペクト
ルを測定したところ第6図に示す如く〜3600cm-1
付近にわずかにSi―OHの吸収、2900cm-1付近に
C4H9の吸収、1600cm-11400cm-1付近にベンゼン核
の吸収、1150〜1000cm-1にSi―Oの吸収、900cm
-1付近にTi―O―Siの結合におけるTi―Oの吸収
が認められ、得られたポリマーは、Ti,Si,Oを
骨格とし、Siの側鎖にフエニル基、Tiの側鎖にブ
トキシ基を有するポリマーである。
実施例 1
参考例1で得られたポリカルボシラン40gと、
参考例2で得られたポリチタノシロキサン40gと
を秤取し、この混合物にキシレン400mlを加えて
均一相からなる混合溶液とし、窒素ガス雰囲気下
で、130℃時間撹拌しながら還流反応行なつた。
還流反応終了後、さらに温度を200℃まで上昇さ
せて、溶媒のキシレンを留出させたのち、200℃
で2時間重合を行ない、有機金属共重合体を得
た。このポリマーの数平均分子量はVPO法によ
り3550であつた。第3図に示されるこの物質のゲ
ルパーミエーシヨンクロマトグラフの結果と、第
4図に示される参考例1のポリカルボシランと、
参考例2のポリチタノシロキサンとを単に混合し
たもののゲルパーミエーシヨンクロマトグラフの
結果の対比から明らかなように、ここで得られた
ポリマーは、上記のポリカルボシランとポリチタ
ノシロキサンが単に混合されたものではなく、該
原料両ポリマーが反応して高分子量化した共重合
体である。また第7図に示されるこの物質のIR
スペクトルと、第5図、第6図に示されるボリカ
ルボシラン、ポリチタノシロキサンのIRスペク
トルとの対比から明らかなように、ここで得られ
たポリマーは、ポリカルボシラン部分とポリチタ
ノシロキサン部分とからなり、該ポリカルボシラ
ン部分中のSi―H結合が一部消失し、この部分が
該ポリチタノシロキサン部分のケイ素原子及び/
又はチタン原子の少なくとも1部と酸素原子を介
して結合し、これによつてポリカルボシラン部分
とポリチタノシロキサン部分とが架橋した共重合
体である。ポリカルボシラン部分の―Si―CH2―
結合の全数対ポリチタノシロキサン部分の)―Ti
―O―)結合の全数の比率は7:2である。
ここで得られた共重合体を、窒素雰囲気中で、
1700℃まで8.5時間で加熱し、1700℃で1時間焼
成して、黒色の固体を得た。この物質のX線粉末
回折測定を行なつたところ、第8図に示す如く、
2θ=35.8゜にβ―SiCの(111)回折線、2θ=
60.1゜にβ―SiCの(220)回折線および2θ=
72.1゜にβ―SiCの(311)回折線が、また2θ=
A2.4゜にTiCの(200)回折線、2θ=36.4゜に
TiCの(111)回折線、2θ=61.4゜にTiCの
(220)回折線および2θ=73.5゜にTiCの
(113)回折線が認められた。特にPiCの各回折線
はいずれも従来のTiCに観察される各回折線の2
θよりも高角度側にシフトしており、従来のTiC
と格子定数が異なることから、得られた物質は、
主としてβ―SiC,TiC,β―SiCとTiCの固溶体
およびTiC1-x(ただし0<x<1)からなる複
合炭化物であると推定される。
実施例 2
ジフエニルシランジオール600gとチタンテト
ライノプロポキシド394gを秤取しこれにキシレ
ンを加え溶媒除去後250℃で30分間反応させるこ
と以外は、参考例2と同様に反応させて、本発明
の共重合体の原料として用いる数平均分子量が
960でチタノキサン結合の全数対シロキサン結合
の全数の比率が1:2であるポリチタノシロキサ
ンを得た。このポリマー80gと参考例1で得られ
たポリカルボシラン40gを秤取し、この混合物に
キシレン500mlを加えて均一相からなる混合溶液
とし、窒素ガス雰囲気下で130℃で2時間撹拌し
ながら還流反応を行つた。還流反応終了後、さら
に温度を200℃まで上昇させて溶媒のキシレンを
留出させた後、200℃で2時間重合を行い数平均
分子量5700の有機金属共重合体を得た。このポリ
マーのポリカルボシラン部分の―Si―CH2―結合
の全数対ポリチタノシロキサン部分の(―Ti―O
―)結合及び(―Si―O)―結合の全数の比率は約7:
4である。
実施例 3
参考例1で合成したポリカルボシラン72gと、
参考例2で合成したポリチタノシロキサン8gと
を秤取しこの混合物にベンゼン400mlを加えて均
一相からなる混合溶液とし、窒素雰囲気下で70℃
で5時間撹拌しながら還流反応を行なつた。還流
反応終了後さらに加熱しベンゼンを留出させた後
250℃で1時間重合を行ない、数平均分子量8200
の有機金属共重合体を得た。得られたポリマーは
均一透明な樹脂状物であつた。この樹脂状物のポ
リカルボシラン部分の―Si―CH2―結合の全数対
ポリチタノシロキサン部分の(―Ti―O―)結合及
び(―Si―O―)結合の全数の比率は約31:1であ
る。It is a polycarbosilane with the formula: Reference Example 2 864 g of diphenylsilanediol and 340 g of titanium tetrabutoxide were weighed out, xylene was added thereto, and a reflux reaction was carried out at 150° C. for 1 hour under nitrogen gas. After the reaction was completed, the insoluble matter was filtered off, and the solvent xylene was removed using an evaporator, and the resulting intermediate product was further polymerized by heating at 300°C for 1 hour under nitrogen gas to be used as a raw material for the copolymer of the present invention. Using the polytitanosiloxane used, a polymer was obtained in which the ratio of the total number of titanoxane bonds to the total number of siloxane bonds was 1:4. The number average molecular weight was 1600 by the VPO method. When we measured the infrared absorption spectrum of this material, it was ~3600 cm -1 as shown in Figure 6.
Slight absorption of Si-OH near 2900cm -1
Absorption of C 4 H 9 , 1600 cm -1 Absorption of benzene nuclei near 1400 cm -1 , absorption of Si-O at 1150 to 1000 cm -1 , 900 cm
Absorption of Ti-O in the Ti-O-Si bond was observed near -1 , and the resulting polymer had a skeleton of Ti, Si, and O, with a phenyl group in the Si side chain and a butoxy group in the Ti side chain. It is a polymer having groups. Example 1 40g of polycarbosilane obtained in Reference Example 1,
Weigh out 40 g of the polytitanosiloxane obtained in Reference Example 2, add 400 ml of xylene to this mixture to make a mixed solution consisting of a homogeneous phase, and perform a reflux reaction under nitrogen gas atmosphere at 130°C while stirring for an hour. Ta.
After the reflux reaction was completed, the temperature was further raised to 200℃ to distill off the solvent xylene, and then the temperature was raised to 200℃.
Polymerization was carried out for 2 hours to obtain an organometallic copolymer. The number average molecular weight of this polymer was determined to be 3550 by the VPO method. The results of gel permeation chromatography of this material shown in FIG. 3, and the polycarbosilane of Reference Example 1 shown in FIG.
As is clear from the comparison of gel permeation chromatography results obtained by simply mixing the polycarbosilane and polytitanosiloxane of Reference Example 2, the polymer obtained here is a mixture of the polycarbosilane and polytitanosiloxane described above. It is not a mixture, but a copolymer in which both of the raw material polymers react and have a high molecular weight. Also, the IR of this substance shown in Figure 7
As is clear from the comparison between the spectrum and the IR spectra of polycarbosilane and polytitanosiloxane shown in Figures 5 and 6, the polymer obtained here has a polycarbosilane moiety and polytitanosiloxane. The Si--H bond in the polycarbosilane part disappears, and this part becomes the silicon atom and/or the polytitanosiloxane part.
Alternatively, it is a copolymer in which a polycarbosilane portion and a polytitanosiloxane portion are crosslinked by bonding to at least a portion of titanium atoms via an oxygen atom. -Si-CH 2 - of polycarbosilane part
total number of bonds vs. polytitanosiloxane moiety)—Ti
-O-) The ratio of the total number of bonds is 7:2. The copolymer obtained here was heated in a nitrogen atmosphere.
The mixture was heated to 1700°C for 8.5 hours and calcined at 1700°C for 1 hour to obtain a black solid. When X-ray powder diffraction measurements were performed on this substance, as shown in Figure 8,
(111) diffraction line of β-SiC at 2θ=35.8°, 2θ=
(220) diffraction line of β-SiC at 60.1° and 2θ=
There is a (311) diffraction line of β-SiC at 72.1°, and 2θ=
(200) diffraction line of TiC at A2.4°, 2θ=36.4°
A (111) diffraction line of TiC, a (220) diffraction line of TiC at 2θ = 61.4°, and a (113) diffraction line of TiC at 2θ = 73.5° were observed. In particular, each diffraction line of PiC is two times smaller than each diffraction line observed for conventional TiC.
It is shifted to a higher angle than θ, which is different from conventional TiC.
Since the lattice constant is different from
It is estimated to be a composite carbide mainly consisting of β-SiC, TiC, a solid solution of β-SiC and TiC, and TiC 1-x (0<x<1). Example 2 The present invention was carried out in the same manner as in Reference Example 2, except that 600 g of diphenylsilanediol and 394 g of titanium tetrainopropoxide were weighed, xylene was added thereto, the solvent was removed, and the reaction was carried out at 250°C for 30 minutes. The number average molecular weight used as the raw material for the copolymer is
960, a polytitanosiloxane in which the ratio of the total number of titanoxane bonds to the total number of siloxane bonds was 1:2 was obtained. Weigh out 80 g of this polymer and 40 g of polycarbosilane obtained in Reference Example 1, add 500 ml of xylene to this mixture to make a mixed solution consisting of a homogeneous phase, and reflux with stirring at 130°C for 2 hours under a nitrogen gas atmosphere. The reaction was carried out. After the reflux reaction was completed, the temperature was further raised to 200°C to distill off the xylene solvent, and then polymerization was carried out at 200°C for 2 hours to obtain an organometallic copolymer with a number average molecular weight of 5,700. The total number of -Si-CH 2 - bonds in the polycarbosilane portion of this polymer versus (-Ti-O
The ratio of the total number of -) bonds and (-Si-O) bonds is approximately 7:
It is 4. Example 3 72g of polycarbosilane synthesized in Reference Example 1,
Weigh out 8 g of polytitanosiloxane synthesized in Reference Example 2, add 400 ml of benzene to this mixture to make a mixed solution consisting of a homogeneous phase, and heat at 70°C under a nitrogen atmosphere.
The reflux reaction was carried out while stirring for 5 hours. After the reflux reaction is completed, further heating is performed to distill off benzene.
Polymerization was performed at 250℃ for 1 hour, and the number average molecular weight was 8200.
An organometallic copolymer was obtained. The obtained polymer was a uniform transparent resinous material. The ratio of the total number of -Si-CH 2 - bonds in the polycarbosilane part of this resin-like material to the total number of (-Ti-O-) bonds and (-Si-O-) bonds in the polytitanosiloxane part is approximately 31. :1.
第1図は参考例1のポリカルボシランのゲルバ
ーミエーシヨンクロマトグラフイー(GPC)、第
2図は参考例2のポリチタノシロキサンの
GPC、第3図は実施例1の本発明の有機金属共
重合体のGPC、第4図は参考例1のポリカルボ
シランと参考例2のポリチタノシロキサンの重量
比1:1の混合物のGPCである。第5図は参考
例1のポリカルボシランの赤外吸収スペクトル
(IR)、第6図は参考例2のポリチタノシロキサ
ンのIR、第7図は実施例1の本発明の有機金属
共重合体のIRである。第8図は実施例1の本発
明の有機金属共重合体を窒素雰囲気中で1700℃で
焼成することによつて得られた複合炭化物のX線
粉末回折図である。
Figure 1 shows gel permeation chromatography (GPC) of the polycarbosilane of Reference Example 1, and Figure 2 shows the gel permeation chromatography of the polytitanosiloxane of Reference Example 2.
GPC, Figure 3 shows the GPC of the organometallic copolymer of the present invention in Example 1, and Figure 4 shows the GPC of the polycarbosilane of Reference Example 1 and the polytitanosiloxane of Reference Example 2 in a weight ratio of 1:1. It is GPC. Figure 5 shows the infrared absorption spectrum (IR) of the polycarbosilane of Reference Example 1, Figure 6 shows the IR of the polytitanosiloxane of Reference Example 2, and Figure 7 shows the organometallic copolymer of the present invention in Example 1. This is a combined IR. FIG. 8 is an X-ray powder diffraction diagram of a composite carbide obtained by firing the organometallic copolymer of the present invention of Example 1 at 1700° C. in a nitrogen atmosphere.
Claims (1)
(―Si―CH2―)の構造単位からなる主鎖骨格を有
し、式中のケイ素原子は実質的に水素原子、低級
アルキル基およびフエニル基からなる群から選ば
れた側鎖基を2個有するポリカルボシラン、及び 2 数平均分子量が約500〜10000の、チタノキサ
ン結合単位(―Ti―O―)およびシロキサン結合単
位(―Si―O)―がランダムに結合している主鎖骨格
を有し、且つチタノキサン結合単位の全数対シロ
キサン結合単位の全数の比率が30:1乃至1:30
の範囲内にあり、該シロキサン結合単位のケイ素
原子の大部分が低級アルキル基及びフエニル基か
らなる群から選ばれた側鎖基を1個または2個有
し、そして該チタノキサン結合単位のチタン原子
の大部分が側鎖基として低級アルコキシ基を1個
または2個有するポリチタノシロキサンを、該ポ
リカルボシランの(―Si―CH2―)構造単位の全数対
該ポリチタノシロキサンの―(Ti―O)―結合単位
および(―Si―O―)結合単位の全数の比率が100:
1乃至1:100の範囲内となる量比で混合し、得
られた混合物を有機溶媒中で、且つ反応に対して
不活性な雰囲気下において加熱して、該ポリカル
ボシランのケイ素原子の少くとも1部を、該ポリ
チタノシロキサンのケイ素原子及び/又はチタン
原子の少くとも1部と酸素原子を介して結合させ
ることを特徴とする、架橋したポリカルボシラン
部分とポリチタノシロキサン部分とからなる数平
均分子量が約1000〜50000の有機金属架橋ブロツ
ク共重合体の製造方法。[Claims] 1. Has a main chain skeleton mainly composed of structural units of the formula (-Si-CH 2 -) with a number average molecular weight of approximately 500 to 10,000, in which the silicon atoms are substantially hydrogen atoms. , a polycarbosilane having two side chain groups selected from the group consisting of a lower alkyl group and a phenyl group, and 2 a titanoxane bonding unit (-Ti-O-) and a siloxane bond having a number average molecular weight of about 500 to 10,000. It has a main chain skeleton in which units (-Si-O)- are randomly bonded, and the ratio of the total number of titanoxane bonding units to the total number of siloxane bonding units is 30:1 to 1:30.
most of the silicon atoms in the siloxane bonding unit have one or two side chain groups selected from the group consisting of lower alkyl groups and phenyl groups, and the titanium atoms in the titanoxane bonding unit A polytitanosiloxane, most of which has one or two lower alkoxy groups as side chain groups, is combined with the total number of (-Si-CH 2 -) structural units of the polycarbosilane versus the -( of the polytitanosiloxane). The ratio of the total number of Ti-O)- bond units and (-Si-O-) bond units is 100:
The resulting mixture is heated in an organic solvent in an atmosphere inert to the reaction to reduce the amount of silicon atoms in the polycarbosilane. A crosslinked polycarbosilane moiety and a polytitanosiloxane moiety, characterized in that one part of each is bonded to at least one part of silicon atoms and/or titanium atoms of the polytitanosiloxane via oxygen atoms. A method for producing an organometallic crosslinked block copolymer having a number average molecular weight of about 1,000 to 50,000.
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP8079279A JPS565828A (en) | 1979-06-28 | 1979-06-28 | Organometallic copolymer and its preparation |
| US06/160,516 US4347347A (en) | 1979-06-28 | 1980-06-18 | Crosslinked organometallic block copolymers and process for production thereof |
| EP80302177A EP0023096B1 (en) | 1979-06-28 | 1980-06-27 | Organometallic copolymers, process for their preparation, and shaped articles of an inorganic carbide obtained therefrom |
| CA000355008A CA1151792A (en) | 1979-06-28 | 1980-06-27 | Organometallic siloxane block copolymers and preparation thereof |
| DE8080302177T DE3069064D1 (en) | 1979-06-28 | 1980-06-27 | Organometallic copolymers, process for their preparation, and shaped articles of an inorganic carbide obtained therefrom |
| US06/337,236 US4455414A (en) | 1979-06-28 | 1982-01-06 | Process for producing an organometallic copolymer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8079279A JPS565828A (en) | 1979-06-28 | 1979-06-28 | Organometallic copolymer and its preparation |
Related Child Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP7827383A Division JPS5936136A (en) | 1983-05-06 | 1983-05-06 | Organometallic copolymer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS565828A JPS565828A (en) | 1981-01-21 |
| JPS6149335B2 true JPS6149335B2 (en) | 1986-10-29 |
Family
ID=13728294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP8079279A Granted JPS565828A (en) | 1979-06-28 | 1979-06-28 | Organometallic copolymer and its preparation |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS565828A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56151732A (en) * | 1980-04-28 | 1981-11-24 | Satoshi Yajima | Polycarbosilane containing metalloxane bond partly and its preparation |
| JPS63250012A (en) * | 1987-04-07 | 1988-10-17 | 昭和電線電纜株式会社 | Heat resisting insulated wire |
| JPH01167379A (en) * | 1987-12-23 | 1989-07-03 | Sharp Corp | Self-cleaning film material |
-
1979
- 1979-06-28 JP JP8079279A patent/JPS565828A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS565828A (en) | 1981-01-21 |
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