DE3220559C2 - - Google Patents
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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|
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DE3220559C2 true DE3220559C2 (de) | 1990-10-25 |
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Family Applications (1)
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