(57)【要約】共重合体を含むシリコン組成物を提供する。共重合体は、一般式：Ｈ−［ＳｉＨ２ＣＨ２］ｘｎ［Ｓｉ（Ｒ１）ＨＣＨ２］ｙｎ［ＳｉＨ（Ｒ２）ＣＨ２］ｚｎ−Ｈで示され、式中、Ｒ１は、メチル、フェニル、メトキシ、エトキシまたはブトキシ、Ｒ２は、アリル、プロパギルまたはエチニル、そしてｘ，ｙおよびｚが０でないときｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。前述の共重合体を使用した炭化ケイ素系材料と、それによって生成された生成物の生成方法も提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式：
Ｈ−［ＳｉＨ２ＣＨ２］ｘｎ［Ｓｉ（Ｒ１）ＨＣＨ２］ｙｎ［ＳｉＨ（Ｒ２）ＣＨ２］ｚｎ−Ｈ
で示される共重合体を含むシリコン組成物であって、式中、
Ｒ１は、メチル、フェニル、メトキシ、エトキシまたはブトキシ、
Ｒ２は、アリル、プロパギルまたはエチニル、そして
ｘ、ｙおよびｚが０でないときｘ＋ｙ＋ｚ＝１である、シリコン組成物。
【請求項２】
Ｒ１がメチル、Ｒ２がアリル、ｘが約０．６〜約０．９の範囲、ｙが約０．１〜約０．１５の範囲、そしてｚが約０．０５〜約０．１の範囲である、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
Ｒ１がメチル、Ｒ２がアリル、ｘが約０．６〜約０．９の範囲、ｙが約０．０７〜約０．０８の範囲、そしてｚが約０．０７〜約０．０８の範囲である、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
Ｒ１がフェニル、Ｒ２がアリル、ｘが約０．６〜約０．９の範囲、ｙが約０．１〜約０．３の範囲、そしてｚが約０．０５〜約０．３の範囲である、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
Ｒ１がメチル、Ｒ２がエチニル、ｘが約０．６〜約０．９の範囲、ｙが約０．１〜約０．３の範囲、そしてｚが約０．０５〜約０．３の範囲である、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
Ｒ１がメチル、Ｒ２がプロパギル、ｘが約０．６〜約０．９の範囲、ｙが約０．１〜約０．３の範囲、そしてｚが約０．０５〜約０．３の範囲である、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
Ｒ１がフェニル、Ｒ２がプロパギル、ｘが約０．６〜約０．９の範囲、ｙが約０．１〜約０．３の範囲、そしてｚが約０．０５〜約０．３の範囲である、請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
Ｒ１がメチル、Ｒ２がアリル、ｘが約０．１〜約０．３の範囲、ｙが約０．６〜約０．８の範囲、そしてｚが約０．１〜約０．２の範囲である、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
Ｒ１がメチル、Ｒ２がアリル、ｘが約０．２〜約０．２５の範囲、ｙが約０．１〜約０．２の範囲、そしてｚが約０．５５〜約０．７の範囲である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
Ｒ１がフェニル、Ｒ２がプロパギル、ｘが約０．２〜約０．２５の範囲、ｙが約０．１〜約０．２の範囲、そしてｚが約０．５５〜約０．７の範囲である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
Ｒ１がフェニル、Ｒ２がアリル、ｘが約０．１〜約０．２の範囲、ｙが約０．４０〜約０．４５の範囲、そしてｚが約０．４０〜約０．４５の範囲である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
少なくとも１つの粉末をさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１３】
前記粉末は、サイズが約０．５ミクロン〜約４５ミクロンの範囲である、請求項１２に記載の組成物。
【請求項１４】
前記粉末は、二ホウ化ハフニウム、ハフニウムカーバイド、二ホウ化ジルコニウム、ジルコニウムカーバイド、炭化ケイ素、シリコンニトライド、炭化ホウ素、黒鉛またはそれらの組み合わせを含む、請求項１２に記載の組成物。
【請求項１５】
一般式：
Ｈ−［ＳｉＨ２ＣＨ２］ｘｎ［Ｓｉ（Ｒ１）ＨＣＨ２］ｙｎ［ＳｉＨ（Ｒ２）ＣＨ２］ｚｎ−Ｈ
で示される共重合体を含むシリコン組成物であって、式中、
Ｒ１は、メチル、
Ｒ２は、プロパギルまたはエチニル、そして
ｘ、ｙおよびｚが０でないときｘ＋ｙ＋ｚ＝１である、シリコン組成物。
【請求項１６】
一般式：
Ｈ−［ＳｉＨ２ＣＨ２］ｘｎ［Ｓｉ（Ｒ１）ＨＣＨ２］ｙｎ［ＳｉＨ（Ｒ２）ＣＨ２］ｚｎ−Ｈ
で示される共重合体を含むシリコン組成物であって、式中、
Ｒ１は、フェニル、メトキシ、エトキシまたはブトキシ、
Ｒ２は、アリル、そして
ｘ、ｙおよびｚが０でないときｘ＋ｙ＋ｚ＝１である、シリコン組成物。
【請求項１７】
一般式：
Ｈ−［ＳｉＨ２ＣＨ２］ｘｎ［Ｓｉ（Ｒ１）ＨＣＨ２］ｙｎ［ＳｉＨ（Ｒ２）ＣＨ２］ｚｎ−Ｈ
で示される共重合体を加熱するステップを含む、炭化ケイ素系材料を製造するための方法であって、式中、
Ｒ１は、メチル、フェニル、メトキシ、エトキシまたはブトキシ、
Ｒ２は、アリル、プロパギルまたはエチニル、そして
ｘ、ｙおよびｚが０でないときｘ＋ｙ＋ｚ＝１である、方法。
【請求項１８】
前記共重合体は、約１６０℃〜約５００℃の範囲の温度に加熱される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記共重合体は、約３０分〜約２４０分の範囲の時間で加熱される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記共重合体は、プラチナ系触媒を用いて加熱される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記共重合体は、少なくとも約６０％の相対湿度で、約１時間〜約６時間、約９０℃〜約２００℃の範囲の温度に加熱される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
Ｒ２がエチニル基である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記共重合体は、紫外（ＵＶ）照射を介して硬化される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記共重合体は、約４００℃〜約６５０℃の範囲の温度に加熱される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
前記共重合体は、不活性ガス、水素ガスまたはその組み合わせの環境で加熱される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記共重合体は、約７００℃〜約１２００℃の範囲の温度に加熱される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】
前記共重合体は、不活性ガス、水素ガスまたはそれらの組み合わせの環境で加熱される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記共重合体は、約１２００℃〜約１８００℃の範囲の温度に加熱される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２９】
前記共重合体は、不活性ガス、水素ガスまたはそれらの組み合わせの環境で加熱される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記共重合体は、大きさが約０．５ミクロン〜約４５ミクロンの範囲の粉末状耐火材料を用いて混合される、請求項１７に記載の方法。
【請求項３１】
前記粉末状耐火材料は、二ホウ化ハフニウム、ハフニウムカーバイド、二ホウ化ジルコニウム、ジルコニウムカーバイド、炭化ケイ素、シリコンニトライドまたはそれらの組み合わせである、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記共重合体は、炭化ケイ素、炭化ホウ素、シリコンニトライド、炭素、黒鉛またはそれらの組み合わせを用いて混合される、請求項１７に記載の方法。
【請求項３３】
Ｒ１がメチル、Ｒ２がプロパギルまたはエチニルである、請求項１７に記載の方法。
【請求項３４】
Ｒ１がフェニル、メトキシ、エトキシまたはブトキシ、そしてＲ２がアリルである、請求項１７に記載の方法。
【請求項３５】
炭化ケイ素系材料は、請求項１７の方法により製造される。
【請求項３６】
約０．１％以下の不純物を含む、請求項３５に記載の炭化ケイ素系材料。
【請求項３７】
シリコン：炭素が、実質的に１：１の化学量論を有する、請求項３５に記載の炭化ケイ素系材料。
【請求項３８】
制御されたシリコン、炭素および水素比を有する、請求項３５に記載の炭化ケイ素系材料。
【請求項３９】
組成物を製造する方法であって、
ａ）混合物を金型に入れるステップであって、前記混合物は、少なくとも１つの粉末と、少なくとも１つの強化材料と、液状フルフラールと、触媒と、一般式：
Ｈ−［ＳｉＨ２ＣＨ２］ｘｎ［Ｓｉ（Ｒ１）ＨＣＨ２］ｙｎ［ＳｉＨ（Ｒ２）ＣＨ２］ｚｎ−Ｈ
で示される共重合体であって、式中、
Ｒ１は、メチル、フェニル、メトキシ、エトキシまたはブトキシ、
Ｒ２は、アリル、プロパギルまたはエチニル、そして
ｘ、ｙおよびｚが０でないときｘ＋ｙ＋ｚ＝１である、共重合体と、
を含む、ステップと、
ｂ）前記金型に約５００ｐｓｉ〜約５０００ｐｓｉの範囲の圧力をかけるステップと、
ｃ）金型に入れられた混合物を約７００℃〜約１２００℃の範囲の温度に加熱するステップと、を含む、方法。
【請求項４０】
少なくとも前記１つの粉末が、ガラス状炭素粉末、黒鉛粉末、炭化ホウ素粉末、シリコンニトライド、石油コークス、銅粉末、鉄粉末、チタニウム粉末、ジルコニウム粉末またはそれらの組み合わせを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
少なくとも前記１つの強化材料が短銅ファイバである、請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記短銅ファイバは、総混合物の約５０％〜約８０％の重量の範囲で存在する、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記粉末は、総混合物の約５％〜約１５％の重量の範囲で存在するガラス状炭素粉末である、請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
前記粉末は、総混合物の約２％〜約１０％の重量の範囲で存在する黒鉛粉末である、請求項４０に記載の方法。
【請求項４５】
前記共重合体は、総混合物の約５％〜約１５％の重量の範囲で存在する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４６】
前記液状フルフラールは、総混合物の約５％〜約１５％の重量の範囲で存在する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４７】
前記加熱ステップは、約０．１℃／１分〜１℃／１分の範囲の速さで生じる、請求項３９に記載の方法。
【請求項４８】
前記加熱ステップは、約１〜８時間の範囲の時間で約８５０℃〜約９００℃の範囲の温度を維持することを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４９】
請求項３９に記載の方法であって、
ｄ）成形された混合物に約１０℃〜約８０℃の範囲の温度で約１００ミリトル〜約５００ミリトルの減圧をかけるステップと、
ｅ）前記重合体が一般式：
Ｈ−［ＳｉＨ２ＣＨ２］ｘｎ［Ｓｉ（Ｒ１）ＨＣＨ２］ｙｎ［ＳｉＨ（Ｒ２）ＣＨ２］ｚｎ−Ｈ
で示される前記成形された混合物に共重合体を添加するステップであって、式中、Ｒ１は、メチル、フェニル、メトキシ、エトキシまたはブトキシ、
Ｒ２は、アリル、プロパギルまたはエチニル、そして
ｘ、ｙおよびｚが０でないときｘ＋ｙ＋ｚ＝１である、
ステップと、
ｆ）約７００℃から１２００℃の範囲の温度に前記共重合体と成形された混合物を加熱するステップと、をさらに含む、方法。
【請求項５０】
前記共重合体を添加するステップは、前記成形された混合物に触媒を用いて液状フルフラールを添加することをさらに含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記共重合体を添加するステップは、総添加混合物の約５０％〜７５％の重量の範囲で存在する前記共重合体と、総添加混合物の約２５％〜５０％の範囲で存在する触媒を用いた前記液状フルフラールを含む、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
請求項３９に記載する方法により生成される生成物。
【請求項５３】
摩擦係数が約０．２以下、熱伝導率が約１００ｗ／ｍ−ｄｅｇ−Ｋ以上、そして電気伝導率が約１ｏｈｍ以上を有する、請求項５２に記載の生成物。
【請求項５４】
前記生成物は、モータブラシ、トローラスリッパ、電力輸送用交換子、ベアリングまたは軸受けである、請求項５２に記載の生成物。
【請求項５５】
組成物の製造方法であって、
ａ）強化材料と、スラリーとを炉に入れるステップであって、前記混合物が少なくとも１つの粉末と、一般式
Ｈ−［ＳｉＨ２ＣＨ２］ｘｎ［Ｓｉ（Ｒ１）ＨＣＨ２］ｙｎ［ＳｉＨ（Ｒ２）ＣＨ２］ｚｎ−Ｈ
で示される共重合体であって、式中、
Ｒ１は、メチル、フェニル、メトキシ、エトキシまたはブトキシ、
Ｒ２は、アリル、プロパギルまたはエチニル、そして
ｘ、ｙおよびｚが０でないときｘ＋ｙ＋ｚ＝１である、共重合体と、
を含む、ステップと、
ｂ）前記炉に約１００ミリトル〜約５００ミリトルの減圧をかけるステップと、
ｃ）前記強化材料と前記スラリーを約１２００℃〜約１８００℃の範囲の温度に加熱するステップと、を含む、方法。
【請求項５６】
前記加熱ステップは、約１〜３時間の範囲の時間で生じる、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記スラリーは、スラリーの約１０％〜約６５％の重量の範囲で存在する二峰性炭化ケイ素粉末を含む、請求項５５に記載の方法。
【請求項５８】
前記二峰性炭化ケイ素粉末は、約４〜約７ミクロンの範囲の粒子と約０．５〜約０．８ミクロンの範囲の粒子を含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記強化材料は、ポリアクリロニトリル系炭素ファイバクロス、石油系ピッチファイバ、短ファイバ、フェルトまたはそれらの組み合わせである、請求項５５に記載の方法。
【請求項６０】
請求項５５に記載の方法であって、
ｄ）実質的に空気を除去するために、約１０℃〜約８０℃の範囲の温度で、約１００ミリトル〜約５００ミリトルの減圧をかけるステップと、
ｅ）前記共重合体が、一般式：
Ｈ−［ＳｉＨ２ＣＨ２］ｘｎ［Ｓｉ（Ｒ１）ＨＣＨ２］ｙｎ［ＳｉＨ（Ｒ２）ＣＨ２］ｚｎ−Ｈ
で示される前記成形された混合物に共重合体を添加するステップであって、式中、
Ｒ１は、メチル、フェニル、メトキシ、エトキシまたはブトキシ、
Ｒ２は、アリル、プロパギルまたはエチニル、そして
ｘ、ｙおよびｚが０でないときｘ＋ｙ＋ｚ＝１である、
ステップと、
ｆ）前記共重合体と成形された混合物を約８５０℃〜約１０００℃の範囲の温度に加熱するステップと、をさらに含む、方法。
【請求項６１】
ステップ（ｄ）〜（ｆ）は、約２％〜約１０％の開放気孔率を有する生成物を生成するために繰り返される、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
請求項５５に記載の方法により製造される生成物。
【請求項６３】
前記生成物はブレーキロータである、請求項６２に記載の生成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭化ケイ素前駆体とその使用に関する。より特定的に、本発明は、３成分の炭化ケイ素前駆体に関する。
【背景技術】
【０００２】
カルボシラン重合体は、炭化ケイ素セラミクスの前駆体として知られる。例示的な炭化ケイ素前駆体は、Ｗｈｉｔｍａｒｓｈらの特許文献１に記述されており、ここに参照としてその全体が記述されているものとみなす。これらの重合体は、しばしば、先セラミック重合体と呼ばれる。Ｗｈｉｔｍａｒｓｈらの重合体は、Ｓｉ−Ｃユニット間の全リンクが実質的に頭尾結合、すなわち、これらはＳｉからＣであることが特徴である。
【０００３】
炭化ケイ素は、個体表面、二次元および三次元ファイバプレフォーム、糸、フェルト、織布材料、チューブ穿孔および予備形成部品を含む、広範囲の様々な基板形状および材料の被覆材料としての特殊な有用性を有する。被覆は、炭化ケイ素前駆体組成物が最初に塗装、噴射および液体浸透などの手段により基板に適用される様々な技法により基板に適用されてよい。前駆体組成物は次に硬化され、必要ならば、炭化ケイ素被覆を形成するために熱分解される。化学気相浸潤法および化学気相蒸着法が、低分子の気化可能な前駆体から、単一ステップまたは多数の増分ステップで、様々な厚さの被覆を形成するために使用されてよい。
【特許文献１】米国特許第５，１５３，２９５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
炭化ケイ素は、電子機器、エンジン要素、低摩擦ベアリング、熱および環境遮断被覆、ブレーキなどの耐摩耗部品などの広範囲の様々な用途、および高強度、熱安定性、耐酸化および耐腐食、および低密度が必要とされる他の用途に有用であると認識されるセラミック材料である。従って、炭化ケイ素セラミック材料を製造するために使用可能な組成物の開発が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、一般式：
Ｈ−［ＳｉＨ２ＣＨ２］ｘｎ［Ｓｉ（Ｒ１）ＨＣＨ２］ｙｎ［ＳｉＨ（Ｒ２）ＣＨ２］ｚｎ−Ｈ
で示される共重合体を含むシリコン組成物を提供し、式中、
Ｒ１は、メチル、フェニル、メトキシ、エトキシまたはブトキシ、
Ｒ２は、アリル、プロパギルまたはエチニル、そして
ｘ、ｙおよびｚが０でないときｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。
【０００６】
ある実施形態において、本発明は、一般式：
Ｈ−［ＳｉＨ２ＣＨ２］ｘｎ［Ｓｉ（Ｒ１）ＨＣＨ２］ｙｎ［ＳｉＨ（Ｒ２）ＣＨ２］ｚｎ−Ｈ
で示される共重合体を加熱することを含む炭化ケイ素系材料の製造方法を提供し、式中、
Ｒ１は、メチル、フェニル、メトキシ、エトキシまたはブトキシ、
Ｒ２は、アリル、プロパギルまたはエチニル、そして
ｘ、ｙおよびｚが０でないときｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。
【０００７】
別の実施形態において、
ａ）混合物を金型に入れるステップであって、混合物は、少なくとも１つの粉末と、少なくとも１つの強化材料と、液状フルフラールと、触媒と、一般式：
Ｈ−［ＳｉＨ２ＣＨ２］ｘｎ［Ｓｉ（Ｒ１）ＨＣＨ２］ｙｎ［ＳｉＨ（Ｒ２）ＣＨ２］ｚｎ−Ｈ
で示される共重合体であって、式中、
Ｒ１は、メチル、フェニル、メトキシ、エトキシまたはブトキシ、
Ｒ２は、アリル、プロパギルまたはエチニル、そして
ｘ、ｙおよびｚが０でないときｘ＋ｙ＋ｚ＝１である、共重合体と、を含む、ステップと、
ｂ）金型に約５００ｐｓｉ〜約５０００ｐｓｉの範囲の圧力をかけるステップと、
ｃ）金型に入れられた混合物を約７００℃〜約１２００℃の範囲の温度に加熱するステップを含む組成物の生成方法を提供する。
【０００８】
本発明のさらなる実施形態において、
強化材料とスラリーとを炉に入れるステップであって、
ａ）混合物が少なくとも１つの粉末と、一般式：
Ｈ−［ＳｉＨ２ＣＨ２］ｘｎ［Ｓｉ（Ｒ１）ＨＣＨ２］ｙｎ［ＳｉＨ（Ｒ２）ＣＨ２］ｚｎ−Ｈ
で示される共重合体であって、式中、
Ｒ１は、メチル、フェニル、メトキシ、エトキシまたはブトキシ、
Ｒ２は、アリル、プロパギルまたはエチニル、そして
ｘ、ｙおよびｚが０でないときｘ＋ｙ＋ｚ＝１である、共重合体と、
を含む、ステップと、
ｂ）炉に約１００ミリトル〜約５００ミリトルの減圧をかけるステップと、
ｃ）強化材料とスラリーを約１２００℃〜約１８００℃の範囲の温度に加熱するステップを含む組成物の生成方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の炭化ケイ素前駆体は、３成分の共重合体である。共重合体は、最終炭化ケイ素材料を製造するための結合材または被覆として使用されてよい。炭化ケイ素前駆体共重合体は、調節された側基をもつ頭尾構成で炭素にリンクするシリコンの主鎖を有する。
【００１０】
本発明の炭化ケイ素前駆体は、次の一般式：
Ｈ−［ＳｉＨ２ＣＨ２］ｘｎ［Ｓｉ（Ｒ１）ＨＣＨ２］ｙｎ［ＳｉＨ（Ｒ２）ＣＨ２］ｚｎ−Ｈ
の共重合体であり、式中、Ｒ１は、各発生において、独立して、メチル、フェニル、メトキシ、エトキシまたはブトキシであり、Ｒ２は、各発生において、独立して、アリル、プロパギルまたはエチレンであり、ｘ、ｙおよびｚが０の時、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。従って、共重合体は、３成分を含む。ある実施形態において、ｎは、約１０〜約１４０の範囲であり、ある実施形態において、ｎは、約２０〜約８０の範囲である。本発明の共重合体の分子量は、約５００Ｍｎ〜約７０００Ｍｎの範囲であり、ある実施形態において、約１０００Ｍｎ〜約４０００Ｍｎの範囲である。
【００１１】
本発明の共重合体は、シリコン（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）の化学量論比を変動することにより、化学量論的に変動してよい。化学量論比は、置換基、Ｒ１およびＲ２を修正するだけでなく、ｘ、ｙおよびｚの値を修正することにより、調節および予め定められてよい。従って、最終炭化ケイ素生成物の性質は、選択された用途のために予め定められ、調節されてよい。化学量論的炭化ケイ素（ＳｉＣ）としても知られるシリコン／炭素の比が約１．０のとき、ＳｉＣセラミックはもっとも熱的に安定し、共重合体も多量のシリコンハイドライドを含む。シリコンハイドライドは、金属、酸化物および炭素と反応性がある。化学量論的ＳｉＣは、安定性が約１４００℃以上の作業温度、腐食環境または酸化環境で必要とされるとき最良である。化学量論的ＳｉＣと比較して炭素の比が高い共重合体は、過剰の炭素を有するセラミクスを生じ、従って、化学量論的ＳｉＣより反応性が低く、チタニウムカーバイド、ハフニウムカーバイドおよびジルコニウムカーバイドなどの金属充填剤が使用される時、２０００℃を超える温度で融解する高融点カーバイドを形成する傾向がある。これらの高炭素共重合体比は、離型およびファイバ被覆としても機能する。低Ｓｉ−Ｈ含有率の共重合体は、化学量論的重合体より反応性が低く、一般的に、ファイバ被覆、離型、ガラスファイバ強化複合剤用の低コストのマトリックス素材および炭素ファイバ強化複合剤用のマトリックス、ベアリングなどの低摩擦材料として使用される。低水素含有率は、一般的に、化学量論的重合体と比較して、重合体のシリコン原子の数多くの炭素含有置換基による。
【００１２】
例えば、本発明のある実施形態において、Ｒ１はメチル、Ｒ２はアリル、ｘは約０．６〜約０．９の範囲、ｙは約０．１〜約０．１５の範囲、そしてｚは約０．０５〜約０．１の範囲である。
【００１３】
ある実施形態において、Ｒ１はメチル、Ｒ２はアリル、ｘは約０．６〜約０．９の範囲、ｙは約０．０７〜約０．０８の範囲、そしてｚは約０．０７〜約０．０８の範囲である。
【００１４】
ある実施形態において、Ｒ１はフェニル、Ｒ２はアリル、ｘは約０．６〜約０．９の範囲、ｙは約０．１〜約０．３の範囲、そしてｚは約０．０５〜約０．３の範囲である。
【００１５】
ある実施形態において、Ｒ１はメチル、Ｒ２はエチニル、ｘは約０．６〜約０．９の範囲、ｙは約０．１〜約０．３の範囲、そしてｚは約０．０５〜約０．３の範囲である。
【００１６】
ある実施形態において、Ｒ１はメチル、Ｒ２はプロパギル、ｘは約０．６〜約０．９の範囲、ｙは約０．１〜約０．３の範囲、そしてｚは約０．０５〜約０．３の範囲である。
【００１７】
ある実施形態において、Ｒ１はフェニル、Ｒ２はプロパギル、ｘは約０．６〜約０．９の範囲、ｙは約０．１〜約０．３の範囲、そしてｚは約０．０５〜約０．３の範囲である。
【００１８】
ある実施形態において、Ｒ１はメチル、Ｒ２はアリル、ｘは約０．１〜約０．３の範囲、ｙは約０．６〜約０．８の範囲、そしてｚは約０．１〜約０．２の範囲である。
【００１９】
ある実施形態において、Ｒ１はメチル、Ｒ２はアリル、ｘは約０．２〜約０．２５の範囲、ｙは約０．１〜約０．２の範囲、そしてｚは約０．５５〜約０．７の範囲である。
【００２０】
ある実施形態において、Ｒ１はフェニル、Ｒ２はプロパギル、ｘは約０．２〜約０．２５の範囲、ｙは約０．１〜約０．２の範囲、そしてｚは約０．５５〜約０．７の範囲である。
【００２１】
ある実施形態において、Ｒ１はフェニル、Ｒ２はアリル、ｘは約０．１〜約０．３の範囲、ｙは０．４、そしてｚは約０．３５〜約０．４５の範囲である。
【００２２】
ある実施形態において、Ｒ１はメチル、Ｒ２は各発生で独立して、プロパギルまたはエチニルである。
【００２３】
ある実施形態において、Ｒ１は各発生で独立してフェニル、メトキシ、エトキシまたはブトキシ、そしてＲ２はアリルである。
【００２４】
本発明の共重合体は、メトキシ化クロロカルボシランから開始するＧｒｉｇｎａｒｄ結合プロセス、次にあらゆる有用な還元剤、例えば、リチウムアルミニウムハイドライド（ＬｉＡｌＨ４）、ナトリウムアルミニウムハイドライド（ＮａＡｌＨ４）、ナトリウムハイドライド（ＮａＨ）などを使用した還元プロセスにより得られる。
【００２５】
本発明の共重合体は、セラミック材料の形成で使用されてよい。特に、共重合体は、シリコン−炭素主鎖共重合体がシリコン−炭素主鎖外の側基上に含まれる水素を通してクロスリンクされる、炭化ケイ素セラミック材料を形成する。本明細書で使用されるように「セラミック」は、高純度セラミックス、セミ−セラミック材料、不定形セラミック材料、ナノ結晶質セラミック材料などを意味する。セラミックは、熱分解、プラズマまたはプラズマ強化処理、レーザー加熱、電気アーク形成および炭化ケイ素前駆体の無酸素燃焼などの様々な熱または放射法により形成されてよい。
【００２６】
ある実施形態において、本発明の共重合体は、共重合体のクロスリンクおよび硬化を生じる熱または放射法を介して高純度の炭化ケイ素セラミックを製造するために使用される。本明細書で使用されるように、「高純度」とは、シリコン−炭素主鎖、すなわち、炭素不純物が総セラミック材料の約０．１％〜約４重量％の範囲、酸素不純物が総セラミック材料の約０．１％〜約４重量％の範囲、そして他の不純物がｐｐｍレベルである炭化ケイ素を意味する。高純度炭化ケイ素の硬化は、一般的に、約１６０℃〜約５００℃の範囲の温度で生じる。ある実施形態において、硬化は、約２００℃〜約３００℃の範囲の温度で生じる。共重合体は、一般的に、約３０分〜約２４０分の範囲の時間で加熱される。触媒を用いない一般的な熱硬化プロセスは、約３５０℃〜約４００℃の範囲の温度で１時間である。
【００２７】
本発明の炭化ケイ素前駆体は、硬化近セラミック被覆およびマトリックスを生じるために使用されてもよい。本明細書で使用されるように、「近セラミック材料」とは、硬化および加熱されたＳｉ−ＨおよびＣ−Ｈ結合の双方を含むＳｉ系先セラミック材料を意味する。共重合体は、Ｃ−Ｈ結合の大部分を無処理のままで、Ｓｉ−Ｈ結合を実質的に除去（すなわち、約８０％以上）することによりクロスリンクされ、ある程度の有機樹脂の靭性を有するが約５００℃以上での持続的使用と約１０００ＧＰＡ以上の強度をもつ近セラミック材料など、特有の性質を有する材料を生産する。ある実施形態において、近セラミック材料は、約４００℃〜約６５０℃の範囲の温度に炭化ケイ素前駆体を加熱することにより生産される。ある実施形態において、炭化ケイ素前駆体は、約５００℃〜約７００℃の範囲の温度に加熱される。一般的に、前駆体共重合体の元の水素の約４０％が５００℃で保持され、７００℃で２５％だけである（前駆体共重合体のＣ−Ｈと比較したＳｉ−Ｈ比による）。ある実施形態において、共重合体は、約０．１℃／分〜約１５℃／分の加熱速度で、好ましくは、約０．５℃／分〜約３℃／分の加熱速度で加熱され、約５分〜約２時間の範囲の時間、保持される。共重合体は、近セラミック材料を生産するために、不活性ガス（例えば、窒素、アルゴンまたはヘリウム）、水素ガス環境またはそれらの組み合わせ中で加熱されてよい。
【００２８】
本発明の近セラミック材料は、約３０Ｇｐａ以上の強度とシリコン（約２−３ｐｐｍ／℃）のそれに近い熱膨張係数を有するファイバグラス系回路基板に使用されてよい。本発明の近セラミック材料の他の使用は、耐火および耐燃性可撓性パネルを含む。
【００２９】
ある実施形態において、不定形炭化ケイ素系セラミック材料および被覆が生産される。本明細書で使用されるように、「不定形」とは、識別可能な結晶構造をもたないガラスのような炭化ケイ素材料を意味する。一般的に、不定形炭化ケイ素系セラミック材料は、本発明の共重合体を不活性ガス、水素ガスまたはそれらの組み合わせ中で、約８５０℃〜約９００℃の範囲の温度、ある実施形態において約７００℃〜約１２００℃の温度に加熱することにより生産されてよい。一般的に、加熱速度は、約０．１℃／分〜約１５℃／分で、好ましくは、約０．５℃／分〜約３℃／分の加熱速度で、温度は、約５分〜約２時間の範囲の時間、保持される。圧力も、約５００ｐｓｉ〜約５０００ｐｓｉの範囲で、金型にかけられてよい。
【００３０】
ある実施形態において、共重合体は、加熱後、再浸潤されてよい。再浸潤中、物質は炉から除去され、実質的に閉じ込められた空気（約９９％未満の空気が存在する）を除去するために真空炉に設置され、本発明の共重合体を用いて、共重合体が、熱分解サイクル中、セラミック化されるときの縮小により形成される気孔／隙間に注入される。ある実施形態において、真空炉は、約１０℃〜約８０℃の範囲の温度で、約１００〜約５００ミリトルの圧力である。再浸潤プロセスは、一般的に、他の熱分解サイクルを伴う。ある実施形態において、再浸潤後に生じる熱分解サイクルは、約７００℃〜約１２００℃の温度で、ある実施形態において、温度は、約８５０℃〜約９００℃の範囲である。再浸潤および熱分解は、一般的に１〜１６サイクルの間で繰り返されてよい。一般的に、サイクルが多いほど、物質の有孔性は低い。約０．５％（気密密閉または無孔物質を生産するために使用されてよい）〜約４５％（浸潤に使用されてよい）の範囲の有孔性をもつ物質が製造されてよいある実施形態において、有孔性は約２％〜約１０％の範囲である。
【００３１】
不定形ＳｉＣマトリックス組成物は、オートバイのブレーキロータ、自動車のブレーキロータなどのエネルギー摩擦材、高剛性回路基板、航空宇宙用途用の可撓なＣ／ＳｉＣ薄肉構造、蒸留塔パッキングなどの低〜中程度の製造／化学プロセス材料として利用されてよい。
【００３２】
ある実施形態において、ナノ結晶質ＳｉＣ系セラミック材料およびマトリックスが生産される。一般的に、ＳｉＣ系セラミック材料は、本発明の共重合体を約１２００℃〜約１８００℃の温度に加熱することにより生産されてよく、ある実施形態において、温度は、１６００℃〜約１８００℃の温度に加熱される。一般的に加熱速度は、約０．１℃／分〜約１５℃／分で、ある実施形態においては約０．５℃／分〜約３℃／分である。一般的に、温度は約５分〜３時間の範囲の時間、保持され、ある実施形態においては、約１〜２時間の範囲である。ある実施形態において、加熱は、不活性ガス、水素ガスまたはそれらの組み合わせ下で実行される。一般的に、約１００ミリトル〜約５００ミリトルの減圧が炉に加えられる。
【００３３】
ある実施形態において、共重合体は、上述のように再浸潤されてよい。再浸潤プロセスは、一般的に、他の熱分解サイクルを伴う。ある実施形態において、再浸潤後の熱分解サイクルは、約８５０℃〜約１６００℃の範囲の温度で生じてよく、ある実施形態においては、約８５０℃〜約１０００℃の範囲の温度で生じる。再浸潤および熱分解は、約０．５％（１６サイクル）〜約４５％（１サイクル）の範囲の有孔性をもつナノ結晶質のＳｉＣ系セラミック材料を生産するために、一般的に、１〜１６サイクルの間で繰り返されてよい。ある実施形態において、有孔性は、約２％〜約１０％の範囲である。
【００３４】
ナノ結晶質のＳｉＣ系セラミック材料は、航空機、重量トラック、列車などの高エネルギーブレーキロータなど、約１４００℃以上の温度が必要とされる用途に使用される。他の使用例は、宇宙航空機（再突入中の「防熱材」として機能する）またはロケットの排出ノズルの熱保護システムを含む。しばしば、本実施形態において、重合体は、二ホウ化ハフニウム、ハフニウムカーバイド、二ホウ化ジルコニウム、酸化ジルコニウムなどの一つ以上の耐火粉末またはハフニウム、ジルコニウム、ストロンチウム、チタニウムまたはタンタル（一般的に、ＳｉＣ形状共重合体と混和性の液状であるブトキシドの形で）などの耐火金属で充填される。
【００３５】
熱プロセス前に、本発明で開示される炭化ケイ素前駆体は液体形状である。炭化ケイ素共重合体前駆体は、ファイバ被覆、ファイバ系複合体および織布構造用に液体懸濁液中で粉末を保持するためのビヒクルとして使用されてよい。炭化ケイ素共重合体は、有孔および無孔材料の結合、密閉または被覆のために使用されてもよい。有孔材料を被覆するとき、共重合体は、平滑剤、シール剤、表面硬化剤またはそのいかなる組み合わせとして機能してよい。「有孔材料」は、黒鉛、炭素／炭素（Ｃ／Ｃ）複合体およびアルミナ、耐火レンガ、耐火粘度、暖炉の断熱などのオキシド系セラミックを含む。
【００３６】
本発明の炭化ケイ素高重合体前駆体は、様々な基質形状および材料と共に使用されてよい。本発明の炭化ケイ素共重合体前駆体は、様々な基質形状および材料と共に使用されてよい。一般的な材料は、黒鉛、シリコン、シリカ（石英）、アルミナ、ジルコニア、様々なカーバイド（例えば、炭化ホウ素、炭化ケイ素、タングステンカーバイド、クロムなど）および他の酸化物およびニトライドセラミックを含む。共重合体は、有孔基質の密閉被覆として、または有孔および無孔基質の双方の離型として使用されてよい。炭化ケイ素共重合体前駆体は、一般的に粉末と混合される前駆体が成形または金型に入れられる形成配合物を形成するために使用されてよい。さらに、炭化ケイ素前駆体は、様々なタイプの金属および金属合金を被覆するために使用されてよい。これらは、銅、スチール、ステンレススチール、ニッケル合金、チタニウム合金、アルミ合金、真鍮、モリブテン、クロム鋼などを含む。
【００３７】
共重合体が被覆として使用される時、塗装、浸漬、噴霧および液体浸潤の後、炭化ケイ素被覆を形成するための分解などの様々な手段により基質の表面に適用されてよい。本明細書で使用されるように、用語「基質」は、被覆が堆積される一つ以上の表面を有する構造体を意味する。構造体は、チューブ、ブロック、ファイバ、単一繊維または繊維と他の構造体との組み合わせからなる布、不規則な形状の構造体および炭素被覆のファイバなどの被覆された表面、または炭素あるいはニトライド、カーバイド、ホウ化物などの他の組成物の被覆を有する他の形状を含む。
【００３８】
ある実施形態において、共重合体は、粉末、ひげ結晶、短ファイバ、長ファイバ、プライ、小板、フェルトなどと共に使用されてよい。銅、アルミノボロシリケート、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭素、ピッチ系炭素、黒鉛、アルミナ、アルミノシリケート、Ｓグラス、Ｅグラス（Ｓグラスは、高温性能をもつ高強度で低アルカリグラスだが、Ｅグラスは、基本的に、ファイバに紡がれる「窓ガラス」である）およびシリカを含むだけでなく、様々なファイバ構造（フェルト、織布、ブレード、短ファイバおよびニットなど）が使用されてよい。例示的なアルミノシリケートファイバは、非制限的に、Ｎｅｘｔｅｌ３１２、Ｎｅｘｔｅｌ３１２ＢＮ、Ｎｅｘｔｅｌ４４０、Ｎｅｘｔｅｌ５５０およびＮｅｘｔｅｌ７２０を含むが、Ｎｅｘｔｅｌ６１０は、アルミナ（酸化アルミ）ファイバ（全ての「Ｎｅｘｔｅｌ」材料は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙの商標である）である。例示的な炭化ケイ素タイプのファイバは、非制限的に、Ｔｙｒａｎｎｏ  ＳＡ、Ｔｙｒａｎｎｏ  ＺＭＩ（全て、ＵＢＥ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓの商標）；Ｈｉ−Ｎｉｃａｌｏｎ，Ｈｉ−Ｎｉｃａｌｏｎ  Ｔｙｐｅ  Ｓ（Ｎｉｐｐｏｎ  Ｃａｒｂｏｎ，  Ｉｎｃ．の商標）またはＳｙｌｒａｍｉｃ（Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ／ＡＴＫの商標）などの商標名のそれらを含む。
【００３９】
ある実施形態において、非炭素ファイバは、ファイバ被覆が約０．０１ミクロン〜約０．５５ミクロンの厚さを有する。パイロ炭素、ボロンニトライドまたはボロンニトライド／炭化ケイ素、または重合体由来のＳｉＣ、ＳｉＣ−ＣまたはＳｉ−Ｃ−Ｏなどのファイバ被覆が、約５００℃以上の温度で製造または使用される炭化ケイ素セラミック生成物の強度を強化するために使用されてよい。
【００４０】
ある実施形態において、本発明のＳｉＣ形成共重合体は、炭素−ファイバ強化材料のマトリックスとして機能してもよい。例示的な炭素−ファイバ強化材料は、ポリアクリロニトリル系炭素ファイバ布、石油ピッチ系ファイバ、短ファイバ、フェルトおよびその組み合わせを含む。炭素ファイバが石油ピッチ（コールタール）系で約２０００℃以上の温度でプロセスされる場合、重合体からファイバを保護するためのファイバ被覆は必要ない。しかし、低水素含有で高フェニル置換含有（化学量論的ＳｉＣと比較して）のＳｉＣ系共重合体は、共重合体由来セラミックマトリックスのファイバへの結合を向上するために使用されてよく、従って、複合体の強度を強化する。
【００４１】
ある実施形態において、ポリアクロニトリル（ＰＡＮ）に基づく炭素ファイバまたは布が使用される時、ファイバまたは布は、パイロ炭素で被覆されるか、あるいはファイバを安定させ、ＳｉＣ形成共重合体マトリックスでのファイバの使用を可能にするために減圧または不活性ガス中で、最低２時間、最低１６００℃に加熱処理されなければならない。
【００４２】
粉末が共重合体に添加される時、スラリーが形成される。スラリーは、一般的に、セラミック被覆ファイバまたはセラミック複合体用ファイバを形成するために使用される。一般的に、粉末は、総混合物の約１重量％〜約５０重量％の範囲で存在する。ある実施形態において、粉末は、総混合物の約２重量％〜約２５重量％の範囲で存在する。ある実施形態において、粉末は、総混合物の約１０重量％〜約６５重量％の範囲で存在する。有孔材料を平滑、硬化または密閉するために使用されるスラリーは、粉末のサイズおよび所望する被覆の厚さによるが、一般的に、約５容量％〜約２０容量％の範囲で粉末を含む。
【００４３】
粉末は、黒鉛、シリコン、シリカ（石英）、アルミナ、ジルコニア、様々なカーバイド（例えば、ボロンカーバイド、炭化ケイ素、タングステンカーバイド、クロムなど）および他の酸化物およびニトライドセラミクスを含む。二ホウ化ハフニウム、ハフニウムカーバイド、二ホウ化ジルコニウム、酸化ジルコニウムなどの高温耐火カーバイド、ホウ化物、酸化物およびニトライド粉末も使用されてよい。さらなる例示的粉末は、ガラス状炭素、石油コークス、銅、鉄粉末、チタニウム、ジルコニウム、ジルコニア、シリカ（石英）、シリコンおよび他のホウ化物、カーバイド、ニトライドおよびアルミ、シリコン、ホウ素、チタニウム、モリブテン、タングステン、ハフニウム、ジルコニウム、ニオビウム、クロミウム、タンタル、その個々または混合物の酸化物を含む。ある実施形態において、粉末は、サイズが約０．５ミクロン〜約４５ミクロンの範囲である。微粉末の粉末サイズは、本明細書で定義されるように、約１０ナノメータ〜約７ナノメータの範囲であり、好ましくは、約０．４ナノメータ〜約４ナノメータの範囲である。ある実施形態において、二峰性粉末が使用されてよい。ある実施形態において、二峰性粉末は、約４ミクロン〜約７ミクロンの範囲の粒子および約０．５ミクロン〜約０．８ミクロンの範囲の粒子を含む。
【００４４】
ある実施形態において、共重合体は、複合体を含むホウ素の形態で共重合体に添加されるか、デカボランなどの少量（１−５重量％）の材料を溶解することにより、約０．２５重量％〜約５重量％ホウ素を含んでよい。一般的に、成形配合物の開始組成物の重合体含有率は、約５％〜約２５重量％の重合体であってよく、好ましい比率は約７％〜約１５％である。粉末の量は、圧縮、押出または使用される他の成形技術のタイプにおける組成物の適切な軟度を提供するために選択される。
【００４５】
ある実施形態において、少なくとも１粉末の共重合体への添加は、最終セラミック材料が分解前に耐えられる温度を増大する可能性がある。ある実施形態において、二ホウ化ハフニウム、ハフニウムカーバイド、二ホウ化ジルコニウム、ジルコニウムカーバイド、炭化ケイ素またはシリコンニトライドなどの少なくとも１粉末の添加は、分解前に約１６００℃〜約２８００℃の温度に耐えられる最終セラミック材料を生産する。
【００４６】
ある実施形態において、少なくとも１粉末の添加は、低温膨張（約５ｐｐｍ／℃未満）、高弾性（約１００ＧＰａ以上）セラミックファイバ、グラスファイバ、および／または炭素ファイバ強化回路基板またはパッケージ用途を生産するために使用されてよい。このような用途用の例示的な粉末は、非制限的に、炭化ケイ素、炭化ホウ素またはシリコンニトライドを含む。
【００４７】
ある実施形態において、少なくとも１粉末の添加は、蒸留またはガススクラブ（汚染規制）塔パッキングなどの化学プロセス要素用のパッキングおよび構造材料を生産するために使用されてよい。そのような用途の例示的な粉末は、非制限的に、炭化ケイ素、炭素、黒鉛、炭化ホウ素またはシリコンニトライドを含む。
【００４８】
プラチナ触媒が、最終炭化ケイ素材料を形成するために使用されてもよい。プラチナ触媒は、重合体がゲル化するまたは硬化する温度または時間を減少する。一般的に、プラチナ触媒は、ゼロ状態触媒である。例示的なゼロ状態触媒は、クロロ白金酸およびほとんどの白金複合体を含む。ある実施形態において、使用されるプラチナ触媒は、使用される重合体の重量の約１ｐｐｍ〜約１５ｐｐｍの範囲で存在する。ある実施形態において、プラチナ触媒は、約１５ｐｐｍ〜約５０ｐｐｍの範囲で存在する。他の代替的ゲル化／クロスリンク／硬化剤は、デカボランなどのホウ素−水素化合物、化合物を含むシラノールだけでなくほとんどのアミン化合物を含む。ある実施形態において、使用される別の硬化剤は、使用される共重合体の重量の約１ｐｐｍ〜約１５ｐｐｍの範囲で存在する。ある実施形態において、硬化剤は、約１５ｐｐｍ〜約５０ｐｐｍの範囲で存在する。
【００４９】
ある実施形態において、酸素がシリコン−酸素結合として炭化ケイ素セラミック組成物に導入されてよい。酸素は、炭化ケイ素共重合体前駆体のメトキシ、エトキシまたはブトキシの使用を通して、または湿潤環境で炭化ケイ素共重合体前駆体の加熱を通して導入されてよい。本明細書で使用されるように、「湿潤環境」とは、少なくとも約６０％の相対湿度を意味し、ある実施形態においては、少なくとも約８０％を意味する。一般的に、温度は、約９０℃〜約２００℃の範囲であり、ある実施形態においては、約１２５℃〜約１８０℃の範囲である。湿潤環境での加熱は、一般的に、約１〜６時間の時間で生じる。ある実施形態において、共重合体は、約１６０℃の温度で、約１〜約２時間の範囲の時間、湿潤環境で加熱される。一般的に、酸素の添加は、低誘電性セラミック材料を生産する。ある実施形態において、共重合体は、低誘電性被覆を生産するために使用されてよい。本明細書で使用されるように、「低誘電性」とは、約−３．０未満の誘電定数を意味する。
【００５０】
ある実施形態において、さらなる添加剤が最終炭化ケイ素材料を生産するために使用されてよい。添加剤は、液状フルフラールおよび溶媒などの稀釈剤、非極性有機液体および湿潤剤を含む。液状フルフラールは、総混合物の約５重量％〜約１５重量％の範囲で存在する。ある実施形態において、液状フルフラールは、総混合物の約２５重量％〜約５０重量％の範囲で存在する。液状フルフラールは、最終セラミック材料の摩擦特性を調節するためのガラス状炭素または黒鉛を形成するために使用されてよい。溶媒は、共重合体を稀釈するために使用されてもよい。例示的な溶媒は、ヘキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ブチルエーテル、トルエン、アセトンまたは他の非極性有機溶媒を含む。ある実施形態において、溶媒は、総混合物の約１０重量％〜約９５重量％の範囲で存在する。ある実施形態において、溶媒は、総混合物の約１０重量％〜約２０重量％の範囲で存在する。非極性有機液体は、ミネラルスピリットなどを含む。ある実施形態において、ミネラルスピリットは、総混合物の約２重量％〜約１５重量％の範囲で存在する。湿潤剤は、例えば、ポリグリコール、魚油、オレイン酸、ポリオレイン酸、エチレングリコールなどを含む。ある実施形態において、湿潤剤は、総混合物の約０．２重量％〜約２重量％の範囲で存在する。
【００５１】
以下の例は、本発明の様々な実施形態を図示する。
（実施例）
【００５２】
本発明は、ＲがＨ、アリル、プロパギルおよびエチニル、ｘ、ｙおよびｚが０でないときｘ＋ｙ＋ｚ＝１である、Ｈ−［ＳｉＨ２ＣＨ２］ｘｎ［ＳｉＭｅ（Ｈ）ＣＨ２］ｙｎ［ＳｉＲＨＣＨ２］ｚｎ−Ｈの組成物を有する新しい先セラミックポリカルボシランの調製を含む。
【００５３】
以下の化学式に示すように、本発明の共重合体は、４つのステップで調製された。
【数１】
2009513805.tif 000002
【００５４】
第一ステップは、クロロメチルトリクロロシランの一部メトキシ化であった。メトキシ化の比率、すなわち、ＭｅＯＨ／Ｃｌ３ＳｉＣＨ２Ｃｌのモル比は、１．５〜２．５の範囲であった。最も好ましい比率は、１．７５であった。メトキシ化から得られた産物は、精製せずに次のＧｒｉｇｎａｒｄ反応に直接使用された。塩化アリルを、次に、ＴＨＦ中でＣｌ１．２５（ＯＭｅ）１．７５ＳｉＣＨ２Ｃｌと一緒に混合した。本混合物を、Ｇｒｉｇｎａｒｄ反応を行うためにＭｇ粉末に添加した。得られたメトキシ置換重合体［Ｓｉ（ＯＭｅ）２ＣＨ２］（１−ｚ）ｎ［ＳｉＲ２（ＯＭｅ）ＣＨ２］ｚｎは、一部［Ｓｉ（ＯＭｅ）ＣｌＣＨ２］ユニットを含んでもよく、これは［Ｓｉ（ＯＭｅ）２ＣＨ２］ユニットと同様に［ＳｉＨ２ＣＨ２］構造に削減されてよく、従って、［Ｓｉ（ＯＭｅ）ＣｌＣＨ２］ユニットは、［Ｓｉ（ＯＭｅ）２ＣＨ２］（１−ｚ）ｎ［ＳｉＲ２（ＯＭｅ）ＣＨ２］ｚｎ式に特に含まれない。塩化アリルおよびＣｌ１．２５（ＯＭｅ）１．７５ＳｉＣＨ２Ｃｌの混合物への添加直後、Ｇｒｉｇｎａｒｄ反応を継続するために、ＴＨＦ中のＭｅＣｌ２ＳｉＣＨ２Ｃｌが添加された。得られた混合物は、２４時間、５０ｏＣで攪拌された。ＬｉＡｌＨ４を添加して還元反応を達成した。所望する重合体を還元反応からの混合物の水処理により分離した。
【００５５】
市販のＳＭＰ−１０（Ｗｈｉｔｍａｒｓｈらの米国特許第５，１５３，２９５号からのＡＨＰＣＳ−）の保存期間は、多量のＳｉＨ３の存在により数ヶ月に限られている。本発明において、ＧｒｉｇｎａｒｄステップでＭｅＣｌ２ＳｉＣＨ２Ｃｌを添加することにより、最終ポリカルボシランは、市販のＳＭＰ−１０と比較してＳｉ−Ｈ基、特にＳｉＨ３末端基の含有が低く、実質的に重合体の保存期間を増大しうる。
【００５６】
（１）  メトキシ化
３４９４．５ｇ（１９モル）のクロロメチルトリクロロシランを、均圧滴下ロート、電磁攪拌棒および窒素ガス流出口に装着された還流コンデンサを備えた５Ｌの三口丸底フラスコに設置した。本ガス流出口に接続したＴ管を、副産物のＨＣｌガスを吸収するために大型プラスチック容器の水面に配置した。窒素ガスでフラスコを連続的に洗浄するために、ガス注入管を滴下ロートの上部に接続した。反応溶液を磁気的に攪拌している間、１０６４ｇ（３３．２５モル）の無水メタノールを３時間かけて滴下で添加した。窒素ガス洗浄は、水に吸収された副産物ＨＣｌガスを反応から除去した。メタノールの添加が完了した後、溶液を室温で１２時間、さらに攪拌した。本手順の最終産物の組成物は、約７０−７５％のＣｌ（ＭｅＯ）２ＳｉＣＨ２Ｃｌ、２０−２５％のＣｌ２（ＭｅＯ）ＳｉＣＨ２Ｃｌおよび０−５％の（ＭｅＯ）３ＳｉＣＨ２Ｃｌであった。本混合物は、精製せずに次のステップ反応に直接使用された。
【００５７】
（２）  Ｃｌ１．２５（ＯＭｅ）１．７５ＳｉＣＨ２ＣｌからのＧｒｉｇｎａｒｄ結合反応
３１６．８ｇ（１３．２モル）のＭｇ粉末（−５０メッシュ）と４００ｍｌの無水テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を１２Ｌの三口丸底フラスコに設置した。フラスコは、滴下ロート、電磁攪拌棒およびガス注入口に装着され乾燥窒素を供給する還流コンデンサに装着された。１５８５ｇのＣｌ１．２５（ＯＭｅ）１．７５ＳｉＣＨ２Ｃｌ（９モル）を滴下ロートで２Ｌの無水ＴＨＦと７６．５ｇ（１モル）の塩化アリルと混合した。Ｃｌ１．２５（ＯＭｅ）１．７５ＳｉＣＨ２Ｃｌ混合物をＭｇ粉末に添加すると、Ｇｒｉｇｎａｒｄ反応がすぐに開始した。溶液は暖かくなり、暗茶色に発展した。添加中、反応混合物は、開始材料の添加速度を調節すること、および冷水により反応フラスコを冷却することにより穏やかに還流された。開始材料を、３時間で添加した。得られた混合物を３０〜６０分間、室温で攪拌した。この段階で、［Ｓｉ（ＯＭｅ）２ＣＨ２］０．８ｎ［Ｓｉ（ａｌｌｙｌ）（ＯＭｅ）ＣＨ２］０．１ｎ式を有する重合体が形成された。
【００５８】
（３）  ＭｅＣｌ２ＳｉＣＨ２ＣｌからのＧｒｉｇｎａｒｄ反応
１６３．５ｇ（１モル）のＭｅＣｌ２ＳｉＣＨ２Ｃｌおよび６００ｍｌの無水ＴＨＦを上の反応の同じ滴下ロートで混合した。得られた溶液を２時間以内でＣｌ１．２５（ＯＭｅ）１．７５ＳｉＣＨ２ＣｌのＧｒｉｇｎａｒｄ反応からの混合物に添加した。ＭｅＣｌ２ＳｉＣＨ２ＣｌからのＧｒｉｇｎａｒｄ反応は、Ｃｌ１．２５（ＯＭｅ）１．７５ＳｉＣＨ２Ｃｌからのそれと非常に類似した。反応が再び暖かくなると、冷水で冷却された。ＭｅＣｌ２ＳｉＣＨ２Ｃｌの添加が完了した後、得られた混合物を１時間、室温で攪拌した。加熱マントルを１２Ｌフラスコの下に設置し、結合反応を完了するために、混合物を一晩、５０ｏＣに加熱した。この段階で、［Ｓｉ（ＯＭｅ）２ＣＨ２］０．８ｎ［ＳｉＭｅＣｌＣＨ２］０．１ｎ［Ｓｉ（ａｌｌｙｌ）（ＯＭｅ）ＣＨ２］０．１ｎ式を有する重合体（アリル−メトキシポリカルボシラン）が形成された。
【００５９】
（４）  還元
（３）の混合物が入った反応フラスコを氷／水浴で冷却した。それから、１Ｌの無水ＴＨＦと２００ｇのＬｉＡｌＨ４ペレットをアリル−メトキシポリカルボシランを還元するために添加した。反応溶液は暖かくなり、ＬｉＡｌＨ４ペレットは徐々に溶解された。溶液が攪拌するのに粘稠になったとき、さらに１ＬのＴＨＦを添加した。還元の発熱期間は約２時間であった。発熱期間が終了したとき、１２Ｌフラスコを加熱マントル下に設置し、還元反応を激しく攪拌しながら、一晩、５０ｏＣで加熱した。
【００６０】
（５）  処理
３０Ｌのプラスチック容器に、２．２Ｌの濃縮ＨＣｌを１０ｋｇの砕いた氷および１．５Ｌのヘキサンと混合した。溶液を機械式攪拌器で激しく攪拌した。還元反応（４）の混合物を３０分かけて激しく攪拌されたヘキサン／ＨＣｌ溶液に注いだ。還元混合物の添加が完了すると、処理溶液をさらに１０分間攪拌した。攪拌が停止した後、黄色い有機層が水性層の上に現れた。有機層を分離し、５００ｍｌの稀釈（１Ｍ）ＨＣｌ溶液で洗浄し、それから１２時間、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥させた。最後に、溶媒（へキサン／ＴＨＦ）を回転蒸発器で分離し、透明で粘性の黄色い重合体を４０３ｇ得た。この重合体は、［ＳｉＨ２ＣＨ２］０．８ｎ［ＳｉＭｅ（Ｈ）ＣＨ２］０．１ｎ［Ｓｉ（ａｌｌｙｌ）（Ｈ）ＣＨ２］０．１ｎ式を有し、その分子量は、一般的に、１０００〜７０００の範囲に分布された。
【実施例１】
【００６１】
電子基板用の薄いセラミック複合体プレートを以下のプロセスを使用して作成した。
【００６２】
長さ１２．５インチ×幅１２．５インチの寸法の布プライ７枚を、商標名「Ｎｅｘｔｅｌ３１２」のアルミノボロシリケート繊維布のロールから裁断した。それから、プライを、３２容量％のアルミナ微粉末と混合した、０．８−０．９の範囲のｘ、０．０５−０．１の範囲のｙ、そして０．０５−０．１の範囲のｚを有するＲ１がメチル、そしてＲ２がアリルである本発明の共重合体を含むスラリーを用いて被覆した。被覆布プライは、０°，６０°，−６０°，９０°，−６０°，６０°，０°レイアップ（角度は、この場合、０と定義される垂直方向に対するそりまたは一次繊維トウの位置付けを意味する）に積重ねられた。積重ねを、離型シート（ＤｕＰｏｎｔ製の商標「Ｋａｐｔｏｎ」）で覆われた１／４”の厚さのスチールプレートに置いた。Ｋａｐｔｏｎ（商標）の２枚目のシートを積重ねの上に置いた。厚さを調節するために、０．０６５”の厚さの金属製シム一式を積重ねの各側のプレートに置いた。２番目のスチールプレートをプライを覆っているＫａｐｔｏｎ（商標）シートにセットした。組立品を１５０℃に予備加熱した加熱水圧作動盤プレスに設置した。プレスをシムに閉め、温度を４００℃まで２度／分の速度で上昇させ、１時間保持した。それから、プレスを冷却し、組立品を取り出した。プレスされたプレートは、組立品から取り外され、Ｋａｐｔｏｎ（商標）を剥がした。それから、プレートを２枚の平坦で滑らかな黒鉛プレートの間に設置し、組立品を熱分解のために不活性ガス炉に設置した。炉は不活性環境を含み酸素を遮断するためにステンレススチール釜を有する。炉は、２５０℃まで２度／分、６５０℃まで１度／分、および８００−９００℃まで３度／分の速度で加熱された。炉は、それから、５℃／分以下の速度で冷却された。冷却されたら、プレートを組立品から取り外し、余分なルーズ粉末を取り除いた。プレートを液漏れしない容器に設置し、容器を減圧浸潤のために減圧チャンバに設置した。チャンバを２５０ミリトル圧力未満に減圧し、１／２時間保持した。炭化ケイ素重合体を、ゆっくりチャンバに入れ、完全に浸漬するまでプレートを浸した。プレートが液体重合体で覆われた後、減圧を１／２時間保持した。それから、空気をチャンバに戻し入れ、プレートを液体重合体から取り出した。余分な重合体をプレートから拭き取り、プレートを黒鉛プレートに密着するのを防ぐためにモリブテンシートに載せた。２枚目のモリブテンシートをプレートの上部に載せた後、２枚目の黒鉛プレートを載せた。組立品を不活性ガス炉に設置し、上述のようにプロセスした。熱分解サイクルおよび減圧浸潤をさらに４−６回繰り返すか、または質量増加が前のプレート質量の２％未満（前の熱分解サイクル後のプレート質量）になるまで繰り返された。得られたプレートは、４０％以上の繊維体積含有率、および約０．０５０−０．０７５インチの厚さであった。
【００６３】
ある実施形態において、上の実施例は、単に被覆された布のプライ数を増加し、シムの厚さまたは所望する厚さを保持するためのスペーサを増大することにより、より厚い成分（２インチの厚さまでのプレートが例証された）を生産するために使用されてよい。
【実施例２】
【００６４】
非常に薄い高剛性複合体シートは以下のプロセスを使用して製造された。
【００６５】
長さ１２．５インチ×幅１２．５インチの寸法の布プライ４枚を、最低２時間、１８００℃で減圧炉で加熱処理された１ｋ  ｔｏｗ  Ｔ−３００（ポリアクロニトリル−ＰＡＮ系）炭素繊維布ロールから裁断した。４枚のプライは、それから、Ｒ１がメチル、そしてＲ２がエチニル、ｘが０．７０−０．８０の範囲、ｙが０．０５−０．１の範囲、そしてｚが０．０５〜０．１の範囲である共重合体の４２容量％の共重合体の二峰性（４−７ミクロン／０．５−０．８ミクロン）ＳｉＣ粉末のスラリーで均一に被覆された。それから、被覆布プライは、０°，６０°，−６０°，９０°レイアップに積重ねられた。積重ねを、硫酸紙の離型シートで覆われた１／２”厚の平坦で滑らかな黒鉛プレート上に置き、２枚目の硫酸紙を積重ねに被せた。厚さを調節するために、０．０３２インチ厚の金属製シム一式を積重ねの各側のプレートに設置した。プライを覆っている硫酸紙上に２番目の黒鉛プレートをセットした。組立品を水圧作動不活性ガスホットプレスに設置した。プレスをシムに閉め、アルゴン下で、６５０−８５０℃まで１−２度／分で加熱し、１時間保持した。それから、プレスを冷却し、組立品を取り出した。プレスされたプレートは、組立品から取り外され、離型を剥がし、ルーズ粉末を取り除いた。プレートを液漏れしない容器に設置し、容器を減圧チャンバに設置した。チャンバを２５０ミリトル圧力未満に減圧し、１／２時間保持した。炭化ケイ素重合体を、ゆっくりチャンバに入れ、完全に浸漬するまでプレートを浸した。プレートが液体重合体で覆われた後、減圧を１／２時間保持した。それから、空気をチャンバに戻し入れ、プレートを液体重合体から取り出した。余分な重合体をプレートから拭き取り、黒鉛プレートに密着するのを防ぐために、プレートをモリブテンシートに載せた。２枚目のモリブテンシートをプレートの上部に載せた後、２枚目の黒鉛プレートを載せた。組立品を不活性ガス炉に設置し、６５０−８５０℃（ファイバタイプによる）に加熱プロセスした。減圧浸潤、熱分解サイクルをさらに４−６回繰り返すか、または質量増加が前のサイクル質量の２％未満になるまで繰り返された。得られたプレートは、４０％以上の繊維体積含有率、および約０．０３０−０．０４８インチの厚さであった。
【００６６】
ある実施形態において、上の実施例は、単に被覆された布のプライ数を増加し、シムの厚さまたは所望する厚さを保持するためのスペーサを増大することにより、より厚い成分（２インチの厚さまでのプレートが例証された）を生産するために使用されてよい。ある実施形態において、減圧ホットプレスが不活性ガスホットプレスの代わりに使用されてもよい。
【実施例３】
【００６７】
高温および伝導性を有する低摩擦材料を、以下のように、Ｒ１がフェニル、Ｒ２がアリル、ｘが０．１５、ｙが０．４５、そしてｚが０．４である、本発明の共重合体を使用して製造した。
【００６８】
２００ｇの短銅ファイバ（長さ約５ｍｍ）を５０ｇのシーブ（２００メッシュ）の熱分解されたフルフラールと混合した。均一になるまで材料を乾燥混合した。２５ｇの共重合体を５０ｇのフルフラール液体と混合した。液体重合体のブレンドを上の粉末混合物に添加し、均一に混ざるまで混合物をよく攪拌した。それから、混合物を長方形の金型に押し入れ、１０００ｐｓｉを加えた。それから、部品を金型から取り除き、余分な樹脂を拭き取り、部品を黒鉛プレート上に置いた。部品およびプレートを不活性ガス炉に入れ、窒素下で８５０−９００℃まで０．２５−０．５度／分で加熱し、１時間保持した。部品は、それから、５度／分未満の速度で室温に冷却された。ルーズ粉末を取り除いた。部品を液体漏れのしない容器に入れ、容器を減圧チャンバに設置した。チャンバを２５０ミリトル圧力未満に減圧し、１／２時間保持した。共重合体を、ゆっくりチャンバに入れ、完全に浸漬するまでプレートを浸した。プレートが液体重合体で覆われた後、減圧を１／２時間保持した。それから、空気をチャンバに戻し入れ、プレートを液体重合体から取り出した。余分な重合体を部品から拭き取り、黒鉛プレートに密着するのを防ぐために、部品をモリブテンシートに載せた。組立品を不活性ガス炉に設置し、アルゴン下で８５０−９００℃まで１−２度／分の速度で加熱し、１時間保持した。冷却後、余分な熱分解重合体を取り除き、部品は、最終機械加工の準備ができた。部品は、例えば、モータブラシ、低摩擦ベアリングまたは摺動シールとして使用されてよい。他の使用は、例えば、トローラ歯止め、電力輸送用交換子またはブラシを含む。一般的に、材料は、約０．２未満の摩擦係数、約１００ｗ／ｍ−ｄｅｇ−Ｋ以上の熱伝導率および約１ｏｈｍ以上の伝導率を含む。
【００６９】
ある実施形態において、低摩擦材料は、総混合物の約５０％〜８０重量％の範囲で存在する短銅ファイバ、総混合物の約５％〜１５重量％の範囲で存在するガラス状炭素粉末、および総混合物の約２％〜約１０重量％の範囲で存在する黒鉛を用いて生産される。
【実施例４】
【００７０】
非常な高温機能を有する炭素ファイバ強化材料は、以下のプロセスを使用して製造された。
【００７１】
Ｒ１がメチル、Ｒ２がアリル、ｘが０．８−０．９の範囲、ｙが０．０５−０．１の範囲、そしてｚが０．０５−０．１の範囲である本発明の共重合体、二ホウ化ハフニウム粉末、ハフニウムカーバイド粉末およびＳｉＣ粉末を使用して、スラリーを生成した。スラリー組成物は、約６０−７５重量％の二ホウ化ハフニウム粉末、約５−１０重量％のハフニウムカーバイド粉末、約１−５重量％の酸化ジルコニウム粉末などの材料を形成するシリケート（全ての粉末は、大きさが０．５−４ミクロンの範囲である）、およびＲ１がフェイル、Ｒ２がアリル、ｘが０．８−０．９の範囲、ｙが０．０５−０．１の範囲、そしてｚが０．０５−０．１の範囲である、約１５−２５重量％の本発明の共重合体である。重合体量は、必要に応じて、スラリー流動学を最適化するために調節されてよい。３Ｋ  ｔｏｗ  ＧｒａｎｏｃＣＮ−８０平織ピッチ系炭素ファイバを１３”ｘ１３”の大きさに裁断した。各プライをスラリーで覆われたテフロン（登録商標）ローラを通して、プライを均一にスラリーで被覆した。均等負荷を確実にするため、プライを２回、通した。被覆した後、１２のプライを「準等法」レイアップを使用して積み上げ、硫酸紙の離型シートで覆われた１／２”厚の平坦で滑らかな黒鉛プレートに設置した。２枚目の硫酸紙を積重ねに被せた。厚さを調節するために、０．１２５”厚の金属シム一式を積重ねの各側のプレートに配置した。プライを覆っている硫酸紙上に２番目の黒鉛プレートをセットした。組立品を水圧作動不活性ガスホットプレスに設置した。プレスをシムに閉め、アルゴン下で、約８５０−９００℃まで１−２度／分で加熱し、１時間保持した。それから、プレスを冷却し、組立品を取り出した。プレスされたプレートは、組立品から取り外され、離型を剥がし、ルーズ粉末を取り除いた。プレートを液漏れしない容器に設置し、容器を減圧チャンバに設置した。チャンバを約２５０ミリトル圧力未満に減圧し、１／２時間保持した。炭化ケイ素重合体を、ゆっくりチャンバに入れ、完全に浸漬するまでプレートを浸した。プレートが液体重合体で覆われた後、減圧を１／２時間保持した。それから、空気をチャンバに戻し入れ、プレートを液体重合体から取り出した。余分な重合体をプレートから拭き取り、黒鉛プレートに密着するのを防ぐために、プレートをモリブテンシートに載せた。２枚目のモリブテンシートをプレートの上部に載せた後、２枚目の黒鉛プレートを載せた。組立品を不活性ガス炉に設置し、上述のようにプロセスした。減圧浸潤、熱分解サイクルをさらに４−６回繰り返すか、または質量増加が前のサイクル質量の２％未満になるまで繰り返された。得られたプレートは、４０％以上の繊維体積含有率、および約０．１２０インチの厚さであった。プレートは、短時間（約５−１５分）、約４５００°Ｆまでの温度に耐えられる。
【実施例５】
【００７２】
高温、耐薬品または耐放射成分は、以下のプロセスを使用して生成された。
【００７３】
１．５”ＩＤ管を形成するために、Ｃｙｔｅｃ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手したＡＳ−４炭素ファイバ（ＰＡＮ系炭素ファイバ）布を被覆された平坦な炭素鋼マンドレルに編み込んだ。粉末：重合体の重量比率を７０％にするため、Ｒ１がフェイル、Ｒ２がアリル、ｘが０．２−０．４の範囲、ｙが０．４−０．６の範囲、そしてｚが０．１−０．２の範囲である共重合体変異体をＳｉＣ粉末と混合した。均一なスラリーを形成するために、ジルコニア粉砕用媒体を使用して、混合物／スラリーを少なくとも２時間ボールミルした。被覆されていない編み込んだマンドレルと比較して、管の質量増加が５０％〜１００％の間になるように、スラリーを編み込んだ管（マンドレル上にある間）に塗布した。より高い質量増加は、強度でより密度の高い管を提供する。被覆した後、管を不活性ガス炉に設置し、８５０℃の温度まで、１−３℃（好ましくは、２℃）／分で加熱し、１時間、保持した。部品は、５℃／分未満で冷却された。冷めたら、管をマンドレルから取り外し、所望する長さに切断した。さらなる高密度化および強度増加は、上のスラリーに１／２時間、管を浸漬し、部品を取り出し、そして再利用のために余分なスラリーを取り除くことにより達成されてよい。それから、部品を黒鉛またはスチールトレイに置き、不活性ガス炉に設置し、８５０℃の温度まで１−３℃（好ましくは２℃）／分で加熱し、１時間、保持した。それから、部品を５℃／分以下の速度で冷却した。より強化でより密度の高い、より気密な成分を生成するために、必要なら、ＳｉＣスラリーまたは近重合体のいずれかを使用したさらなるサイクルを利用してよい。上述のプロセスまたは僅かに修正した経路により製造された部品は、以下のように、利用されてよい。
【００７４】
１．  蒸留または洗浄カラムパッキングまたはカラム構造などの、加工された、または１再浸潤−化学プロセス機器として利用されてよい。
【００７５】
２．  密接な多層編組管およびスラリーまたは純樹脂を用いた少なくとも８再浸潤サイクルを使用して、気密な熱交換管を製造するために使用されてよい。
【００７６】
３．  密接な多層編組またはフィラメント巻構造のＳｉＣファイバおよびスラリーまたは純樹脂を用いた少なくとも８再浸潤サイクルを使用して、気密で非常に高温可能な原子炉燃料棒管を製造するために使用されてよい。
【００７７】
４．  非炭素ファイバタイプを使用して、Ｎｅｘｔｅｌ３１２、Ｎｅｘｔｅｌ３１２ＢＮ、Ｎｅｘｔｅｌ４４０（アルミナ−シリカ−ボロンファイバ）、Ｎｅｘｔｅｌ５５０、６５０、７２０−アルミナ−シリカファイバおよびＮｅｘｔｅｌ６１０−アルミナファイバ（全てのＮｅｘｔｅｌｓは、３Ｍ  ＣｏｍｐａｎｙによるＴＭ）；Ｔｙｒａｎｎｏ  ＳＡ、Ｔｙｒａｎｎｏ  ＺＭＩ（全てのＮｅｘｔｅｌｓは、ＵＢＥ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓの商標）、Ｈｉ−Ｎｉｃａｌｏｎ，Ｈｉ−Ｎｉｃａｌｏｎ  ＴｙｐｅＳ（Ｎｉｐｐｏｎ  Ｃａｒｂｏｎ，  Ｉｎｃ．の商標）またはＳｙｌｒａｍｉｃ（Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ／ＡＴＫの商標）などの炭化ケイ素ファイバとして使用されてよい。
【００７８】
５．  管は、スラリー被覆された布をローリングすることにより、および上のプロセスに従って形成されてよい。
【実施例６】
【００７９】
表面均一および複合体またはセラミック基質の硬化は、以下のプロセスにより行われた。
【００８０】
Ｒ１がフェイル、Ｒ２がアリル、ｘが０．３−０．５の範囲、ｙが０．２−０．３の範囲、そしてｚが０．３−０．５の範囲である共重合体変異体のスラリー、ヘキサン、ミネラルスピリッツおよびＳｉＣ粉末を生成した。スラリーは、５８％のＳｉＣ粉末と３０％の炭化ケイ素重合体であった。５．６％のヘキサン溶媒、５．６％のミネラルスピリッツおよび０．５％のポリグリコール湿潤剤で重合体を稀釈した。ジルコニア媒体を使用して、スラリーを最低２時間ボールミルした。粉砕した後、スラリーを基質表面に塗布またはスピン被覆し、乾燥させた。
【００８１】
２ステップ硬化プロセスによる低温用途（すなわち、約５００℃未満）の被覆硬化は、以下のように実行された。第一ステップは、約１６０℃〜約１８０℃の温度で、少なくとも１時間、湿潤空気中（約７０％以上の湿度）での加熱である。第二ステップは、不活性ガス中で４００−５００℃に加熱し、少なくとも１時間保持することである。
【００８２】
高温用途（すなわち、約５００℃以上）のプロセスは、以下のように実行された。被覆された基質は、不活性ガス炉に設置され、約８５０℃の温度まで、約０．５℃／分〜約１℃／分の速度で加熱され、１時間保持された。部品は、それから、約５℃／分未満の速度で室温に冷却された。次に純樹脂で被覆した後、硬化および／または熱分解が、被覆をさらに硬化および滑らかにするために使用されてよい。
【００８３】
上のプロセスは、有孔アルミナ／ＳｉＣ管およびるつぼの有孔性を密閉／削減するために使用され、よって、より気密な構成だけでなく黒鉛および炭素／炭素複合体材料の密閉／硬化を提供する。
【実施例７】
【００８４】
ＵＶ硬化性、可変誘電定数、表面および均一被覆は、以下のプロセスにより行われた。
【００８５】
Ｒ１がメチル、Ｒ２がエチニル、ｘが０．３−０．５の範囲、ｙが０．２−０．３の範囲、そしてｚが０．３−０．５の範囲である本発明の共重合体を、スピンまたは噴射によりセラミック回路基板またはシリコンウェハなどの基質に適用した。被覆は、エチニル基を介したクロスリンクにより共重合体を硬化するために、ＵＶ−Ｂ  照射に曝露された。代わりに、流動湿潤空気源（すなわち、約７０％以上の湿度）を提供し、約１６０℃〜約１８０℃の範囲の温度に基質を加熱することにより、誘電定数を低くするために、酸素が被覆に含まれてよい。被覆は、不活性ガス中で、約３５０℃〜約５００℃の温度に加熱することにより、さらに硬化されてよい。上のプロセスは、電子基板に非常に薄い（０．２−１．２ミクロメータ）の被覆を生産するために使用される。
【実施例８】
【００８６】
オートバイ、自動車およびトラックのセラミック複合体ブレーキロータは、以下のプロセスを使用して製造された。
【００８７】
長さ１２．５インチ×幅１２．５インチの寸法の布プライ１２枚を、最低２時間、１８００℃で減圧炉で加熱処理された１ｋ  ｔｏｗ  Ｔ−３００（ポリアクロニトリル系）炭素繊維布ロールから裁断した。プライは、それから、Ｒ１がメチル、Ｒ２がアリル、ｘが０．１５−０．２５の範囲、ｙが０．４５−０．５の範囲、そしてｚが０．３〜０．５の範囲である、本発明の共重合体の４２容量％の二峰性（４−７ミクロン／０．５−０．８ミクロン）ＳｉＣ粉末のスラリーで均一に被覆された。それから、被覆布プライは、０°，６０°，−６０°，９０°レイアップに積重ねられた。積重ねを、硫酸紙の離型シートで覆われた１／２”厚の平坦で滑らかな黒鉛プレート上に置いた。２枚目の硫酸紙を積重ねに被せた。厚さを調節するために、０．１２０インチ厚の金属製シム一式を積重ねの各側のプレートに設置した。プライを覆っている硫酸紙上に２番目の黒鉛プレートをセットした。組立品を水圧作動不活性ガスホットプレスに設置した。プレスをシムに閉め、アルゴン下で、６５０〜約８５０℃まで１−２℃／分で加熱し、１時間保持した。それから、プレスを冷却し、組立品を取り出した。プレスされたプレートは、組立品から取り外され、離型を剥がし、ルーズ粉末を取り除いた。プレートを液漏れしない容器に設置し、容器を減圧チャンバに設置した。チャンバを２５０ミリトル圧力未満に減圧し、１／２時間保持した。炭化ケイ素重合体を、ゆっくりチャンバに入れ、完全に浸漬するまでプレートを浸した。
【００８８】
共重合体（Ｒ１は、メチル、Ｒ２は、アリル、ｘは、０．７５−．８５の範囲、ｙは、０．０５−０．１の範囲、そしてｚは、０．１−０．２の範囲であった）を形成する炭化ケイ素の２番目のタイプ（より化学量論的ＳｉＣ形成）を、ゆっくりチャンバに入れ、完全に浸漬するまでプレートを浸した。プレートが液体重合体で覆われた後、減圧を１／２時間保持した。それから、窒素をチャンバに戻し入れ、チャンバに約５０ｐｓｉの圧力を加えた。圧力は、約２時間保持され、大気圧に達するまで、チャンバの圧力をゆっくり（１／２時間にわたり）抜いた。プレートを液体重合体から取り出した。余分な重合体をプレートから拭き取り、黒鉛プレートに密着するのを防ぐために、プレートをモリブテンシートに載せた。２枚目のモリブテンシートをプレートの上部に載せた後、２枚目の黒鉛プレートを載せた。組立品を不活性ガス炉に設置し、約８５０℃〜約１０００℃の温度に加熱プロセスした。減圧浸潤、圧力浸潤および熱分解サイクルをさらに４−６回繰り返すか、または質量増加が前のサイクル質量の２％未満になるまで繰り返された。得られたプレートは、４０％以上の繊維体積含有率、および約０．１２０−０．１３５インチの厚さであった。
【００８９】
様々な上述および他の特徴および機能またはそれらの代替が、多くの他の異なるシステムまたは使用に、併用されることが望ましいことを理解する。また、以下の請求の範囲に含まれることも意図する、現在予見不可または予期しない様々な代替、修正、変形または改善は、引き続き、当該分野に精通した者によりなされてよい。
【国際調査報告】
2009513805.tif 000003
2009513805.tif 000004
2009513805.tif 000005
2009513805.tif 000006
2009513805.tif 000007