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DE3220559C2 - - Google Patents

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DE3220559C2
DE3220559C2 DE3220559A DE3220559A DE3220559C2 DE 3220559 C2 DE3220559 C2 DE 3220559C2 DE 3220559 A DE3220559 A DE 3220559A DE 3220559 A DE3220559 A DE 3220559A DE 3220559 C2 DE3220559 C2 DE 3220559C2
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Germany
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silicon nitride
silazane
base material
ammonia
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Toshikatsu Ohta Tokio/Tokyo Jp Ishikawa
Jun-Ichi Yokohama Kanagawa Jp Tanaka
Haruo Machida Tokio/Tokyo Jp Teranishi
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Nippon Carbon Co Ltd
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers vom Siliciumnitrid-Typ sowie Formkörper in Faserform.
Siliciumnitrid weist eine ausgezeichnete Wärme- und Oxidationsbeständigkeit auf und bietet aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften den Vorteil, daß es eine niedrige Wärmedehnung, eine hohe Wärmeschlagfestigkeit und eine hohe Erosionsbeständigkeit gegen geschmolzene Metalle aufweist. Da Siliciumnitrid solche ausgezeichneten und neuartigen Eigenschaften aufweist, wurde es bisher beispielsweise als elektrisches Hochtemperatur-Isoliermaterial, als Material für elektronische Teile, als feuerfestes Material für die Verwendung in der Metallindustrie, als Material für Hochtemperaturteile von Baukörpern, als Bindemittel zum Sintern, als Beschichtungsmaterial, als abriebsbeständiges Material oder bei der Herstellung von Legierungen verwendet.
Konventionelles Siliciumnitrid wurde bisher durch Erhitzen von pulverförmigem Silicium auf 1200 bis 1300°C in Gegenwart von Stickstoff oder Ammoniak oder durch Erhitzen eines Silicium enthaltenden anorganischen oder organischen Monomeren in Gegenwart von Stickstoff oder Ammoniak hergestellt. Auf diese Weise wurde das konventionelle Siliciumnitrid bisher in der Regel in Form eines Pulvers erhalten.
Bei der Umsetzung zwischen Silicium und Stickstoff entsteht Wärme. Wenn nun pulverförmiges Silicium mit Stickstoff umgesetzt wird, entsteht auf der Oberfläche des pulverförmigen Siliciums ein Siliciumnitridfilm, wodurch die Erzielung einer Nitridbildungsreaktion im Innern des Siliciumpulvers erschwert wird. Das hat zur Folge, daß es schwierig ist, ein Nitrid mit einer hohen Reinheit zu erhalten.
Wenn ein solches Siliciumnitridpulver für die vorstehend angegebenen verschiedenen Verwendungszwecke zu einem Formkörper mit einer vorgegebenen Gestalt geformt wird, haben die dabei erhaltenen Formkörper den Nachteil, daß ihre Festigkeit gering ist. Insbesondere ist ein Bindemittel, wie z. B. Magnesiumoxid, erforderlich, um konventionelles Siliciumnitrid durch Formen in die gewünschte Gestalt zu bringen, da das konventionelle Nitrid in der Regel in Pulverform erhalten wird, und dementsprechend haben die dabei erhaltenen Formkörper den Nachteil, daß ihre verschiedenen Eigenschaften, wie z. B. die Wärmebeständigkeit und die mechanische Festigkeit, schlechter werden.
Bei der Herstellung von konventionellen Siliciumnitrid-Formkörpern aus Siliciumnitridpulver oder Siliciumpulver muß ferner dem Arbeitsgang der Temperatursteigerung sehr viel Aufmerksamkeit geschenkt werden. Es ist somit extrem schwierig, Formkörper mit einer ausgezeichneten Wärmebeständigkeit und ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften herzustellen.
Aus der DE-OS 26 46 694 ist ein Verfahren zur Herstellung von Metallnitridsinterkörpern bekannt. Bei diesem Verfahren werden hochmolekulare Organosiliciumverbindungen, die unter anderem Silazangruppen enthalten können, zusammen mit Metallnitridpulver zur Bildung von Metallnitridsinterkörpern erhitzt. Unter den gewählten Reaktionsbedingungen werden die Organosiliciumverbindungen thermisch zersetzt, während verbleibender Kohlenstoff und Silicium unter Bildung von Siliciumcarbid reagieren. Letzteres dient als Bindemittel für die Metallnitride.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers vom Siliciumnitridtyp mit einer ausgezeichneten Wärmebeständigkeit, ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften und verbesserter Oxidationsbeständigkeit sowie Formkörper in Faserform mit den entsprechenden Eigenschaften zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß ein Verfahren, das durch die folgenden Stufen gekennzeichnet ist, verwendet wird.
Umsetzen (1) eines Vertreters, ausgewählt aus der Gruppe der Siliciumhalogenide und der Organohalogensilane, die eine polymerisierbare Gruppe enthalten können gemäß der allgemeinen Formel
R(4-n)-Si-X n
worin X ein Halogenatom, n eine ganze Zahl von 4 bis 1 und R ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, eine Alkylengruppe, eine Allylgruppe, eine Vinylgruppe oder eine Arylgruppe bedeuten,
(2) eines Vertreters, ausgewählt aus der Gruppe der mit der polymerisierbaren Gruppe copolymerisierbaren Monomeren, der eine Vielzahl von polymerisierbaren Gruppen enthaltenden Monomeren und Glycerin oder Glykolen, und (3) eines Vertreters, ausgewählt aus der Gruppe Ammoniakgas und der Ammoniak bildenden Verbindungen, miteinander zur Herstellung einer Verbindung mit einer Silazangruppe, die mit der polymerisierbaren Gruppe copolymerisiert ist,
thermisches Verformen eines Vertreters, ausgewählt aus der Gruppe (A) der erhaltenen, die Silazangruppe enthaltenden Verbindungen, (B) der Verbindungen, die eine Silazangruppe enthalten, zusammen mit einem Polyhydroxyalkohol, (C) der Mischungen der Verbindungen (A) und (B) und (D) der Mischungen jeder der Verbindungen (A) bis (C) mit einem Basismaterial zur Herstellung eines Formkörpers mit einer vorgegebenen Gestalt und
anschließendes Erhitzen des erhaltenen Formkörpers in einer Stickstoffgas- oder in einer Ammoniakatmosphäre zur Herstellung des Formkörpers vom Siliciumnitrid-Typ.
Das Verfahren ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das als Zwischenprodukt für Siliciumnitrid synthetisierte Produkt, das eine Silazangruppe und eine Vinyl- oder Glyderidgruppe enthält, eine Harzverbindung ist. Die synthetisierte Verbindung kann dann beispielsweise geformt oder schmelzgesponnen werden, um den gewünschten Formkörper daraus herzustellen. Die eine Silazangruppe enthaltende Harzverbindung kann auch in ein Basismaterial, wie z. B. Kohlefasern, ein Kohlenstoffmaterial, ein mit Kohlefasern verstärktes Kohlenstoffmaterial, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, ein Metalloxid, wie Aluminiumoxid, ein Keramikmaterial oder ein faserverstärktes Keramikmaterial eingearbeitet werden, oder dieses Basismaterial kann mit der Harzverbindung imprägniert werden und dann in einer Ammoniak- oder Stickstoffatmosphäre erhitzt werden unter Bildung von Siliciumnitrid in dem Basismaterial.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es wichtig, daß eine Verbindung, die eine Silazangruppe enthält, die mit einer polymerisierbaren Gruppe copolymerisiert ist, eine Verbindung, die eine Polysaccharid- und Silazangruppe enthält, eine Mischung dieser Verbindungen oder ein damit imprägniertes Basismaterial erhitzt wird, um sie durch Formen in die vorgegebene Gestalt zu bringen, und dann in einer Stickstoff- oder Ammoniakatmosphäre erhitzt wird zur Herstellung einer Verbindung vom Siliciumnitrid-Typ in Form des vorgegebenen Formkörpers.
Durch Erhitzen eines solchen eine Silazangruppe enthaltenden Polykondensats bis zum Schmelzen und anschließendes Extrudieren des auf diese Weise geschmolzenen Polykondensats durch Düsen kann auch eine Verbindung vom Siliciumnitrid-Typ in der Faserform erhalten werden.
Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß das geschmolzene Polykondensat zum Imprägnieren des Basismaterials verwendet wird, um einen Formkörper aus imprägniertem Basismaterial herzustellen.
Eine Verbindung, die eine Silazangruppe enthält, die mit einer polymerisierbaren Gruppe copolymerisiert ist, kann durch Erhitzen in einer Stickstoff- oder Ammoniakatmosphäre in Siliciumnitrid umgewandelt werden. Ein solches Siliciumnitrid kann insbesondere erhalten werden durch Umsetzung eines Organohalogensilans der oben genannten Formel, das eine polymerisierbare Gruppe, wie z. B. eine Vinylgruppe, enthalten kann, in einem organischen Lösungsmittel mit einem mit der polymerisierbaren Gruppe copolymerisierbaren Monomeren oder mit einem Monomeren, das eine Vielzahl von polymerisierbaren Gruppen enthält, in Gegenwart von Ammoniakgas oder einer Ammoniak bildenden Verbindung.
Zu geeigneten polymerisierbaren Monomeren gehören Vinylverbindungen, Styrol, Divinylbenzol, Vinylchlorid, Vinyliden-chlorid, Acrylnitril, Vinylacetat, Acrylsäure, Methylacrylat, Äthylacrylat, andere Acrylsäureester, Methylmethacrylat, Äthylmethacrylat und 2-Äthylhexylmethacrylat.
Als organisches Lösungsmittel können erfindungsgemäß verwendet werden Methylalkohol, Äthylalkohol, Propylalkohol, andere aliphatische Alkohole, Polyhydroxyalkohole, Xylol, n-Hexan und andere organische Lösungsmittel.
Die obengenannte, eine Silazangruppe enthaltende Verbindung wird erhalten, indem man in einem Lösungsmittel ein Organohalogensilan der oben genannten Formel, das eine polymerisierbare Gruppe enthält ein mit der polymerisierbaren Gruppe copolymerisierbares Monomeres oder ein Monomeres, das eine Vielzahl von polymerisierbaren Gruppen enthält, und Ammoniakgas oder eine Ammoniak bildende Verbindung miteinander umsetzt. Die Reaktionstemperatur variiert in Abhängigkeit von der Art der Ausgangsmaterialien und sie kann innerhalb des Bereiches von Raumtemperatur bis 90°C, vorzugsweise von 30 bis 80°C, liegen.
Die Verbindung, die eine Silazangruppe enthält, die mit einem Polyhydroxyalkohol umgesetzt worden ist, wird erhalten durch gemeinsame Umsetzung des Organohalogensilans der oben genannten Formel, des Polyhydroxyalkohols und Ammoniakgas oder einer Ammoniak bildenden Verbindung. Zu geeigneten Polyhydroxyalkoholen gehören Glycerin und Glykole.
Formkörper, die aus der Silazan enthaltenden Verbindung oder einem damit imprägnierten Material bestehen, werden in einer Ammoniak- oder Stickstoffatmosphäre auf 1000 bis 1800°C, vorzugsweise 1500 bis 1600°C, erhitzt, um sie in solche umzuwandeln, die aus Siliciumnitrid bestehen. Wenn in diesem Falle die Formkörper aus der eine Silazangruppe enthaltenden Verbindung, d. h. aus einem Polykondensat, abrupt auf eine hohe Temperatur erhitzt würden, würden sie einen Wärmeschock erleiden und es würde abrupt eine Zersetzungsreaktion einsetzen mit der Gefahr der Beschädigung ihrer ursprünglichen Gestalt. Sie werden daher vorzugsweise mit einer Temperatursteigerungsgeschwindigkeit von 5 bis 10°C/Std. erhitzt, bis ihre Temperatur 600 bis 700°C erreicht hat, und danach können sie mit einer höheren Temperatursteigerungsgeschwindigkeit erhitzt werden.
Die eine Silazangruppe enthaltende Verbindung kann auf eine Temperatur erhitzt werden, die höher ist als ihr Schmelzpunkt, um sie zu verflüssigen oder in einen halbgeschmolzenen Zustand zu überführen, und sie kann dann zu Fasern, Filmen, Folien, Platten und anderen gewünschten Formkörpern geformt werden durch Anwendung eines üblichen Formgebungsverfahrens. Diese Verbindung kann mit Kohlefasern, Graphitpulver, Metalloxidpulver, wie z. B. Aluminiumoxidpulver, oder Keramikpulver, wie z. B. Siliciumnitrid- oder Siliciumcarbidpulver, gemischt und dann geformt werden zur Herstellung eines Formkörpers aus einer Verbindung vom Siliciumnitrid-Typ. Außerdem können Kohlefasern, mit Kohlefasern verstärktes Kohlenstoff- bzw. Kohleverbundmaterial, Keramikmaterial oder ein mit Keramikfasern verstärktes Material mit der Silazan enthaltenden Verbindung imprägniert und dann zu einem Formkörper aus einer Verbindung vom Siliciumnitrid-Typ geformt werden. Diese Formkörper aus der Verbindung vom Siliciumnitrid-Typ werden ohne Verwendung eines Bindemittels erhalten im Gegensatz zu konventionellen Siliciumnitrid-Formkörpern und sie weisen daher eine ausgezeichnete Reinheit, mechanische Festigkeit, Wärme- und Oxidationsbeständigkeit auf.
Das faserförmige Siliciumnitrid kann zum Verstärken von Kunststoffen und Kautschuken, wie z. B. Polyestern, Epoxyharzen, Phenolpolyimiden und Kautschuken, von einer Metallmatrix, wie z. B. einer Aluminium-, Kupfer-, Titan- oder Magnesiummatrix, und von Kohlenstoff (Kohle), Glas, Siliciumnitrid oder verschiedenen anderen Materialien verwendet werden.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiel näher erläutert.
Beispiel 1
100 g Vinylmethyldichlorsilan als Organochlorsilan, 100 g Glycerin und 5 g Methylacrylat-Monomeres, das 0,05 g Benzoylperoxid als Polymerisationsinitiator enthielt, wurden miteinander gemischt. In die dabei erhaltene Mischung wurde in kleinen Portionen bei 30°C Ammoniumcarbamat als Ammoniak-bildende Verbindung eingearbeitet, um das Organochlorsilan mit dem Methylacrylat-Monomeren zu copolymerisieren, wobei man ein Copolymeres erhielt, das dann mit Ammoniak umgesetzt wurde unter Bildung eines Polymeren, das eine Silazangruppe enthielt. Die Reaktion wurde 1 Std. bei 30 bis 50°C und dann 3 Std. bei 60 bis 70°C durchgeführt. Das Reaktionsprodukt enthielt zwei Schichten, von denen die obere Schicht aus einem weiß gefärbten flüssigen Material, das als Nebenprodukt Ammoniumchlorid enthielt, bestand und die untere Schicht aus einem weiß gefärbten harzartigen Feststoff bestand.
Das Reaktionsprodukt wurde auf 80°C erhitzt, um das als Nebenprodukt darin enthaltene Ammoniumchlorid in Glycerin zu lösen, um dadurch den weiß gefärbten harzartigen Feststoff von dem Ammoniumchlorid zu trennen. Der dabei erhaltene harzartige Feststoff wurde erhitzt und durch Düsen extrudiert, wobei man daraus bestehende Fasern erhielt.
Die erhaltenen Fasern wurden in einem Ammoniakgas oder -strom in einem rohrförmigen Elektroofen mit einer Geschwindigkeit von 5°C/Std. auf 1000°C erhitzt und dann wurden sie für 10 Minuten in einem weiteren Elektroofen bei 1500°C einer weiteren Wärmebehandlung unterzogen, wobei man gelbgrünlichschwarz gefärbte Fasern erhielt.
Die erhaltenen Fasern wurden eine Röntgenbeugung unterworfen, wodurch bestätigt wurde, daß sie hauptsächlich aus α-Siliciumnitrid bestanden. Außerdem hatten sie eine Zugfestigkeit von 1471,5 N/mm².
Beispiel 2
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, wobei diesmal 115 g Vinylmethyldichlorsilan anstelle von 100 g verwendet wurden, wobei man faserförmiges Siliciumnitrid erhielt. Das faserförmige Siliciumnitrid wurde einer Röntgenbeugung unterworfen, wodurch bestätigt wurde, daß es hauptsächlich aus α-Siliciumnitrid bestand.
Beispiel 3
100 g Vinylmethyldichlorsilan als eine polymerisierbare Gruppe enthaltendes Organohalogensilan, 200 g Glycerin und 15 g Divinylbenzol, das 1 Gew.-% Benzoylperoxid enthielt, wurden miteinander gemischt zur Herstellung einer Mischung, in die bei 30°C 10 g Ammoniumcarbamat in kleinen Portionen eingearbeitet wurden. Die erhaltene Mischung wurde für 4 Std. auf 65°C zur Vervollständigung der Reaktion erhitzt. In diesem Falle wurde mit fortschreitender Reaktion das Ammoniumcarbamat unter Entwicklung von Ammoniak pyrolysiert, was zur Folge hatte, daß sich ein weiß gefärbtes, harzartiges Material bildet.
Das gebildete weiß gefärbte, harzartige Material wurde von dem Lösungsmittel Glycerin und dem Nebenprodukt Ammoniumchlorid getrennt. Das auf diese Weise abgetrennte harzartige Material wurde auf 90°C erhitzt, wobei man eine viskose Flüssigkeit erhielt, die dann zu einen Film geformt wurde. Der geformte Film wurde in ein Porzellanschiffchen gelegt, in einen zylindrischen Elektroofen eingeführt und danach in einer Ammoniakatmosphäre mit einer Geschwindigkeit von 50°C/Std. auf 1000°C erhitzt und weiterhin in einer Stickstoffgasatmosphäre auf 1500°C erhitzt, wobei man einen gelb-grünlichschwarz gefärbten Film erhielt.
Der erhaltene Film wurde unter Verwendung von Röntgenstrahlen untersucht, was bestätigte, daß er hauptsächlich aus Siliciumnitrid vom α-Typ mit einer winzigen Menge an Siliciumcarbid vom β-Typ bestand.
Außerdem wurde der Film mit einer Geschwindigkeit von 10°C/Std. auf 1300°C erhitzt und für 2 Std. bei dieser Temperatur gehalten in einem Luftstrom unter Verwendung eines handelsüblichen Differentialkalorimeters gehalten, was zur Folge hatte, daß die Gewichtszunahme des Films 2,1 mg/cm² betrug.
Beispiel 4
100 g Vinylmethyldichlorsilan wurden mit 20 g Methylacrylat, das 1% Benzoylperoxid enthielt, gemischt zur Herstellung einer Mischung, die mit 15 g Ammoniumcarbamat in Xylol umgesetzt wurde. Die Reaktion wurde für 4 Std. bei 65°C durchgeführt, danach wurde das Xylol aus der Reaktionsmischung entfernt, wobei man ein weiß gefärbtes kautschukartiges, elastisches Harz erhielt. Das erhaltene Harz wurde mit zerhackten Siliciumcarbidfasern einer Länge von 3 mm in einer Menge von 35 Gew.-% des Harzes gemischt und dann zu einem folienartigen bzw. plattenartigen Körper einer Größe von 30 mm × 50 mm × 5 mm geformt. Der so erhaltene Formkörper wurde in einem Ammoniakgas mit einer Geschwindigkeit von 3°C/Std. auf 1000°C erhitzt und in einem N₂-Gas einer weiteren Wärmebehandlung bei 1500°C unterzogen. Das erhaltene Produkt hatte eine Biegefestigkeit von 45,1 MN/m². Außerdem wurde das Produkt für 1 Std. in einem Luftstrom bei 700°C wärmebehandelt, wobei die Änderung des Gewichtes des Produktes vernachlässigbar gering war.
Beispiel 5
100 g Siliciumtetrachlorid wurden mit 100 g Glycerin gemischt zur Herstellung einer Mischung, in die 20 g Ammoniumcarbamat eingearbeitet wurden. Das Ganze wurde zuerst bei Raumtemperatur gerührt, wobei die Polykondensation fortschritt, allmählich wurde die Temperatur auf 65°C erhöht und für 3 Std. bei dieser Temperatur gehalten. Die erhaltene Reaktionsmischung wurde von dem Glycerin und dem als Nebenprodukt erhaltenen NH₄Cl befreit, wobei man ein weiß gefärbtes viskoses Harz erhielt.
Ein getrennt hergestelltes kreisförmiges Verbundmaterial mit einer mit Kohlefasern verstärkten Kohlenstoff- bzw. Kohlematrix einer Größe von 10 mm (Dicke) × 100 mm (Durchmesser) wurde unter vermindertem Druck mit dem viskosen Harz imprägniert, in einer Ammoniak-Atmosphäre bei 1000°C wärmebehandelt und dann in einer N₂-Atmosphäre bei 1500°C weiter wärmebehandelt. Die Imprägnierung und die Wärmebehandlung bei 1500°C wurden 3mal wiederholt. Das auf diese Weise behandelte Verbundmaterial hatte eine Biegefestigkeit von 63,8 MN/m², was einer Zunahme der Festigkeit um etwa 20% entsprach.
Beispiel 6
50 g Methyltrichlorsilan (CH₃SiCl₃) wurden in 100 g Glycerin eingearbeitet, wobei man eine Mischung erhielt, in die 7,5 g Ammoniumcarbamat in kleinen Portionen eingearbeitet wurde und die dann für 4 Std. bei 30°C umgesetzt wurde. Die Reaktion lief unter gleichzeitigem starkem Schäumen ab, wobei man ein weiß gefärbtes, harzartiges Material erhielt. Die gebildete Reaktionsmischung wurde von dem überschüssigen Glycerin befreit, wobei man ein weiß gefärbtes, viskoses Harz erhielt, das zum Imprägnieren von Kohlenstoff- bzw. Kohlematerial oder Keramikmaterial, geeignet war.
Das vorstehend beschriebene Verfahren wurde wiederholt, wobei diesmal 150 g Xylol anstelle des Glycerins verwendet wurden, wobei ein Silazan gebildet wurde, was durch Infrarotanalyse bestätigt wurde, aber es war ein weiß gefärbtes festes Sediment gebildet worden, das nicht harzartig war. Es war daher erforderlich, Glycerin zu verwenden für die Umwandlung in ein Harz in dem Falle zu verwenden, in dem solche funktionellen Gruppen vorhanden waren.
Beispiel 7
100 g Dimethyldichlorsilan ((CH₃)₂SiCl₂) wurden mit 100 g Glycerin gemischt zur Herstellung einer Mischung, in die bei 30°C 15 g Ammoniumcarbamat für die Reaktion eingearbeitet wurden. Dann wurde die Reaktion für 4,5 Std. bei 60°C fortgesetzt, wobei man ein weiß gefärbtes gelartiges Harz erhielt.
In das dabei erhaltene Harz wurde gepulvertes Aluminiumoxid in einer Gewichtsmenge eingearbeitet, die dem 2,5fachen der Harzmenge entsprach, beide wurden gründlich miteinander gemischt, in eine 10 mm dicke, 50 mm breite und 80 mm lange Metallform eingeführt und dann unter Wärme und unter Druck geformt. Der erhaltene Formkörper wurde in einem Stickstoffgas bei 1300°C gebrannt, wobei man einen starren, rechteckigen Formkörper mit einer Biegefestigkeit von 37,3 MN/m² erhielt.
Beispiel 8
Die in der folgenden Tabelle angegebenen Verbindungen wurden unter den ebenfalls in der folgenden Tabelle angegebenen Reaktionsbedingungen zur Herstellung von eine Silazangruppe enthaltenden Verbindungen miteinander umgesetzt. Die dabei erhaltenen, eine Silazangruppe enthaltenden Verbindungen wurden zu den in der folgenden Tabelle angegebenen jeweiligen Formkörpern geformt und unter den ebenfalls in der folgenden Tabelle angegebenen Bedingungen wärmebehandelt, wobei man Formkörper vom Siliciumnitrid-Typ mit den in der folgenden Tabelle angegebenen Eigenschaften erhielt.
Tabelle

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers vom Siliciumnitrid-Typ, gekennzeichnet durch die folgenden Stufen:
Umsetzen (1) eines Vertreters, ausgewählt aus der Gruppe der Siliciumhalogenide und der Organohalogensilane, die eine polymerisierbare Gruppe enthalten können, gemäß der allgemeinen Formel R(4-n) -Si-X n worin X ein Halogenatom, n eine ganze Zahl von 4 bis 1 und R ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe, eine Alkylengruppe, eine Allylgruppe, eine Vinylgruppe oder eine Arylgruppe bedeuten,(2) eines Vertreters, ausgewählt aus der Gruppe der mit der polymerisierbaren Gruppe copolymerisierbaren Monomeren, der eine Vielzahl von polymerisierbaren Gruppen enthaltenden Monomeren und Glycerin oder Glykolen, und (3) eines Vertreters, ausgewählt aus der Gruppe Ammoniakgas und der Ammoniak bildenden Verbindungen, miteinander zur Herstellung einer Verbindung mit einer Silazangruppe, die mit der polymerisierbaren Gruppe copolymerisiert ist,
thermisches Verformen eines Vertreters, ausgewählt aus der Gruppe (A) der erhaltenen, die Silazangruppe enthaltenden Verbindungen, (B) der Verbindungen, die eine Silazangruppe enthalten, zusammen mit einem Polyhydroxyalkohol, (C) der Mischungen der Verbindungen (A) und (B) und (D) der Mischungen jeder der Verbindungen (A) bis (C) mit einem Basismaterial zur Herstellung eines Formkörpers mit einer vorgegebenen Gestalt und
anschließendes Erhitzen des erhaltenen Formkörpers in einer Stickstoffgas- oder in einer Ammoniakatmosphäre zur Herstellung des Formkörpers vom Siliciumnitrid-Typ.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Basismaterial Kohlefasern, Graphitpulver, Aluminiumoxidpulver, Siliciumnitridpulver oder Siliciumcarbidpulver verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeverformung durchgeführt wird durch Erhitzen des Körpers, um ihn zum Schmelzen zu bringen, und anschließendes Extrudieren des geschmolzenen Körpers durch Düsen zur Herstellung von Fasern daraus als Formkörper.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeverformung durchgeführt wird durch Erhitzen des Körpers, um ihn zum Schmelzen zu bringen, und anschließendes Imprägnieren des Basismaterials mit dem geschmolzenen Körper zur Herstellung eines imprägnierten Basismaterials als Formkörper.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Basismaterial Kohlefasern, ein durch Kohlefasern verstärktes Kohlenstoff- bzw. Kohleverbundmaterial, ein Keramikmaterial oder ein faserverstärktes Keramikmaterial verwendet wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Monomeres (2) eine Vinylverbindung, Styrol, Divinylbenzol, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Acrylnitril, Vinylacetat, Acrylsäure, Methylacrylat, Äthylacrylat, Methylmethacrylat, Äthylmethacrylat oder 2-Äthylhexylmethacrylat verwendet wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Silazangruppe enthaltende Verbindung bei 1500 bis 1600°C in Siliciumnitrid umgewandelt wird.
8. Formkörper in Faserform, dadurch gekennzeichnet, daß er nach dem Verfahren nach Anspruch 3 hergestellt worden ist.
DE19823220559 1981-06-01 1982-06-01 Formkoerper vom siliciumnitrid-typ und verfahren zu ihrer herstellung Granted DE3220559A1 (de)

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