JP2004211216A - Silsesquioxane-based polymer fiber and method for producing the same - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon-containing polymer fiber having good heat resistance and flame retardancy, and to provide a method for producing the same. <P>SOLUTION: This silicon-containing polymer fiber is characterized by being obtained from a hydrosilylated polymer produced from a hydridosilsesquioxane compound represented by general formula (1) : (HSiO<SB>3/2</SB>)<SB>n</SB>[(n) is an integer of 4 to 1,000] or its mixture and a divinylsiloxane compound represented by general formula (2) : CH<SB>2</SB>=CH-SiR<SB>2</SB>-O-(SiR<SB>2</SB>-O)<SB>q</SB>-(SiR'<SB>2</SB>-O)<SB>q'</SB>-SiR<SB>2</SB>-CH=CH<SB>2</SB>[R and R' are each an alkyl or aryl which may have one or more substituents; (q) and (q') are each 0 or a positive integer] or its mixture. The fiber can easily be obtained from the hydrosilylated polymer by a melt-spinning method or by a wet-spinning method. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シロキサン結合を有する耐熱性の含ケイ素ポリマー繊維に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
耐熱性のシリコーン型の含ケイ素樹脂としては、その代表例としてシルセスキオキサンのポリマーの一種であるシリコーンレジンと指称されるものが種々知られており、各種の皮膜形成材料や各種粉末のバインダー、封止材、レジスト材料、電気絶縁材、塗料、プライマー等として用いられている。ところが、従来よりこれらのシリコーンレジンを用いて繊維を製造することは困難であるとされてきた。
【０００３】
先に、本発明者らは、一般式：（ＨＳｉＯ_３／２）_ｎ で表されるかご型のヒドリドシルセスキオキサン類において、ｎ＝８に相当するオクタキス（ヒドリドシルセスキオキサン）、すなわちペンタシクロ［９．５．１．１^３，^９．１^５，^１５．１^７，^１３］オクタシロキサンと、特定のビニルシロキサン類とを重合させて得られたヒドロシリル化重合体は、有機溶媒可溶であり融点を有するものであること及び窒素雰囲気下に１０℃／分の速度で９８４℃まで加熱した場合の残さ量は、８９．３％であり、５％重量減温度Ｔ_ｄ５は５９５℃であること、また、空気雰囲気下に同様に加熱した場合にも、９８３℃で９２．４％が残存し、Ｔ_ｄ５は５６９℃に達するものであり、耐熱性及び難燃性に優れたポリマーであることを見出し、特許第２９７９１４５号（特開２０００−１５４２５２号公報）を取得した。また、このポリマーを用いた成型体の製造についても、既に特許出願（特願２００１−０９１１５９号）している。
【０００４】
一方、特開２０００−２６５０６５号公報及び特開２０００−２６５０６６号公報には、ペンタシクロ［９．５．１．１^３，^９．１^５，^１５．１^７，^１３］オクタシロキサンと１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサンから得られたヒドロシリル化重合体は、スピンコート法で成膜できるものであること及び２．６１〜２．７０の誘電率を持つことが開示されている。ところが、これらの重合体を用いた繊維については、未だ全く知られていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の含ケイ素ポリマーにおける上記した実状に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、良好な耐熱性及び難燃性を有する含ケイ素ポリマーからなる繊維及びその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の問題点を解決するために、鋭意検討した結果、ヒドリドシルセスキオキサン類とジビニルシロキサン類をヒドロシリル化重合することにより得られるシルセスキオキサン構造を有する含ケイ素ポリマーは、軟化点または融点を有するものであって、特定の用途を持つ繊維を作製できることを見出し、この事実に基づいて、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の含ケイ素ポリマー繊維は、一般式（１）
（ＨＳｉＯ_３／２）_ｎ （１）
（式中、ｎは４〜１０００の整数である。）で表されるヒドリドシルセスキオキサン類またはその混合物と、一般式（２）
CH₂＝CH−SiR₂−O−(SiR₂-O)_q−(SiR'₂-O)_q'−SiR₂−CH＝CH₂ （２）
（式中、Ｒ及びＲ'は、それぞれ置換基を有していても良いアルキル基または置換基を有していても良いアリール基を示し、ｑ及びｑ'は、それぞれ０または正の整数である。）で表されるジビニルシロキサン類またはその混合物とから生成したヒドロシリル化重合体から得られることを特徴とする。
【０００８】
本発明の含ケイ素ポリマー繊維の製造方法は、一般式（１）
（ＨＳｉＯ_３／２）_ｎ （１）
（式中、ｎは４〜１０００の整数である。）で表されるヒドリドシルセスキオキサン類またはその混合物と、一般式（２）
CH₂＝CH−SiR₂−O−(SiR₂-O)_q−(SiR'₂-O)_q'−SiR₂−CH＝CH₂ （２）
（式中、Ｒ及びＲ'は、それぞれ置換基を有していても良いアルキル基または置換基を有していても良いアリール基を示し、ｑ及びｑ'は、それぞれ０または正の整数である。）で表されるジビニルシロキサン類またはその混合物とを重合反応させ、生成したヒドロシリル化重合体を紡糸することを特徴とする。
そのヒドロシリル化重合体を紡糸して含ケイ素ポリマー繊維を製造する方法としては、ヒドロシリル化重合体を、軟化点または融点以上の温度で加熱溶融させ、次いで溶融紡糸するか、または、ヒドロシリル化重合体を、溶媒中に溶解させて紡糸原液を調整し、次いで得られた紡糸原液から紡糸することが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる原料のヒドリドシルセスキオキサン類は、一般式（１）
（ＨＳｉＯ_３／２）_ｎ （１）
で表される化合物において、ｎは４〜１０００の整数からなるものであり、これを例示すれば、オクタキス（ヒドリドシルセスキオキサン）、デカキス（ヒドリドシルセスキオキサン）、ドデカキス（ヒドリドシルセスキオキサン）、ヒドリドシルセスキオキサンオリゴマー等を挙げることができる。また、これらのヒドリドシルセスキオキサン類は、単独でも或いは２種以上の混合物として用いても良い。
【００１０】
一方、本発明に用いられるジビニルシロキサン類は、一般式（２）
CH₂＝CH−SiR₂−O−(SiR₂-O)_q−(SiR'₂-O)_q'−SiR₂−CH＝CH₂ （２）
で示される化合物において、Ｒ及びＲ'は、それぞれ置換基を有していても良いアルキル基または置換基を有していても良いアリール基を示し、ｑ及びｑ'は、それぞれ０または正の整数からなるものである。そのＲ及びＲ’の具体例としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、三級ブチル基、ヘキシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、アニシル基、ナフチル基等のアリール基を挙げることができる。
【００１１】
これらのジビニルシロキサン類を例示すれば、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、１，５−ジビニルヘキサメチルトリシロキサン、１，７−ジビニルオクタメチルテトラシロキサン、α，ω−ジビニルポリ（ジメチルシロキサン）、１，３−ジビニルテトラフェニルジシロキサン、１，５−ジビニルヘキサフェニルトリシロキサン、１，７−ジビニルオクタフェニルテトラシロキサン、α，ω−ジビニルポリ（ジフェニルシロキサン）、ビニル末端ジフェニルシロキサン−ジメチルシロキサンコポリマー等を挙げることができる。また、これらのジビニルシロキサン類は、単独でも或いは２種以上の混合物として用いても良い。
【００１２】
本発明は、上記したヒドリドシルセスキオキサン類とジビニルシロキサン類を、ヒドロシリル化反応させて得られるシルセスキオキサン系ポリマーを紡糸することにより含セイ素ポリマー繊維を得るものである。
【００１３】
本発明におけるシルセスキオキサン系ポリマーからなる含セイ素ポリマー繊維の製造方法は、特に制限されるものではなく、通常の溶融紡糸法及び湿式紡糸法が採用できる。その紡糸法としては、上記ポリマーを、軟化点または融点以上の温度に加熱溶融し、次いでその溶融液を用いて紡糸することにより、または、溶媒中に溶解させて紡糸原液を調整し、次いでその紡糸原液から紡糸することにより容易に繊維を得ることができる。
【００１４】
加熱溶融する際の加熱温度は、用いるシルセスキオキサン系ポリマーの軟化点または融点以上の温度であれば良いが、操作性等を考慮すると５０〜２５０℃の温度範囲が望ましい。
【００１５】
溶媒中に溶解して紡糸原液を調整する際に使用する溶媒には、上記ポリマーを溶解し得る溶媒で有れば、何ら制限無く使用可能であって、種々の溶媒を用いることができる。このような溶媒の例としては、トルエン、ベンゼン、ヘキサン、エーテル、テトラヒドロフラン、クロロベンゼン、メチルエチルケトン、ヘキサメチルジシロキサン等が挙げられる。
【００１６】
さらに、紡糸された繊維は、硬化させることにより不溶不融なものとすることができる。その硬化方法としては、加熱する方法のほかに他の公知の硬化方法、例えば、電子線、紫外線またはエックス線のような放射線への暴露などの方法を用いることができる。このようにして得られた硬化繊維は、加熱してセラミック繊維に転化させることができる。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例を示して、本発明の態様をより明らかにするが、本発明は、もとよりこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例１
ペンタシクロ［９．５．１．１^３，^９．１^５，^１５．１^７，^１３］オクタシロキサン（ＨＳｉＯ_３／２）_８ と１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサンの反応で得られたヒドロシリル化ポリマー１００ｍｇを１２５℃まで昇温した。このポリマー表面にミクロスパーテルを接触させて引き上げることにより、直径＊＊ηｍの繊維を得た。
【００１８】
実施例２
ペンタシクロ［９．５．１．１^３，^９．１^５，^１５．１^７，^１３］オクタシロキサン（ＨＳｉＯ_３／２）_８ と１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサンの反応で得られたヒドロシリル化ポリマー１００ｍｇを１５０℃まで昇温した。このポリマー表面にミクロスパーテルを接触させて引き上げることにより、直径５２ηｍの繊維を得た。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、耐熱性及び難燃性が高く溶媒可溶のシルセスキオキサン系ポリマーからなる含ケイ素ポリマー繊維を容易に得ることができる。本発明のシルセスキオキサン系ポリマー繊維は、繊維強化セラミックや繊維強化金属に広範に用いられているセラミック繊維の前駆体として有用である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat-resistant silicon-containing polymer fiber having a siloxane bond.
[0002]
[Prior art]
As heat-resistant silicone-type silicon-containing resins, various types of silsesquioxane polymers, known as silicone resins, are known as typical examples, and various types of film-forming materials and binders for various powders are known. , Sealing materials, resist materials, electric insulating materials, paints, primers and the like. However, it has been conventionally difficult to produce fibers using these silicone resins.
[0003]
First, the present inventors have found that, in a cage-type hydridosilsesquioxane represented by the general formula: (HSiO _3/2 ) _n , octakis (hydridosilsesquioxane) corresponding to n = 8, that is, pentacyclo [9.5.1.1 ^{3, 9.} 1 to ^{5, 15.} 1 ^{7, 13]} and octasiloxane, hydrosilylation polymer obtained by polymerizing a specific vinyl siloxanes, 10 ° C. / min be one having a melting point of the organic solvent soluble and under a nitrogen atmosphere Is 89.3%, the 5% weight loss temperature _Td5 is 595 ° C., and when heated in an air atmosphere, the residual amount is 983%. 92.4% is left at ° _{C., T d5} are those reached 569 ° C., found to be excellent polymer heat resistance and flame retardancy, Japanese Patent No. 2979145 (JP-2000-154252) I got A patent application (Japanese Patent Application No. 2001-091159) has already been filed for the production of a molded article using this polymer.
[0004]
On the other hand, JP-A-2000-265065 and JP 2000-265066, JP-pentacyclo [9.5.1.1 ^{3, 9.} 1 to ^{5, 15.} 1 ^{7, 13]} octasiloxane and 1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane was hydrosilylation polymer derived from, it is intended that can be deposited by spin coating and 2. It is disclosed to have a dielectric constant of 61 to 2.70. However, fibers using these polymers are not yet known.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-mentioned situation in a conventional silicon-containing polymer. That is, an object of the present invention is to provide a fiber comprising a silicon-containing polymer having good heat resistance and flame retardancy and a method for producing the same.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above problems, and as a result, have found that a silicon-containing polymer having a silsesquioxane structure obtained by hydrosilylation polymerization of hydridosilsesquioxanes and divinylsiloxanes. Have a softening point or a melting point, and have found that a fiber having a specific use can be produced. Based on this fact, the present invention has been completed.
[0007]
That is, the silicon-containing polymer fiber of the present invention has the general formula (1)
(HSiO _3/2 ) _n (1)
(Wherein, n is an integer of 4-1000) or a hydridosilsesquioxane represented by the following formula:
_{CH 2 = CH-SiR 2 -O-} (SiR 2 -O) q - (SiR '2 -O) q' -SiR 2 -CH = CH 2 (2)
(Wherein, R and R ′ each represent an alkyl group which may have a substituent or an aryl group which may have a substituent, and q and q ′ are each 0 or a positive integer. ) Or a mixture thereof.
[0008]
The method for producing a silicon-containing polymer fiber of the present invention comprises the general formula (1)
(HSiO _3/2 ) _n (1)
(Wherein, n is an integer of 4-1000) or a hydridosilsesquioxane represented by the following formula:
_{CH 2 = CH-SiR 2 -O-} (SiR 2 -O) q - (SiR '2 -O) q' -SiR 2 -CH = CH 2 (2)
(Wherein, R and R ′ each represent an alkyl group which may have a substituent or an aryl group which may have a substituent, and q and q ′ are each 0 or a positive integer. The polymerization reaction of the divinylsiloxane represented by the formula (1) or a mixture thereof is carried out, and the resulting hydrosilylated polymer is spun.
As a method for producing the silicon-containing polymer fiber by spinning the hydrosilylation polymer, the hydrosilylation polymer is heated and melted at a temperature equal to or higher than the softening point or the melting point, and then melt-spun, or the hydrosilylation polymer is produced. Is preferably dissolved in a solvent to prepare a spinning dope, and then spinning is performed from the obtained spinning dope.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The hydridosilsesquioxane as a raw material used in the present invention has a general formula (1)
(HSiO _3/2 ) _n (1)
In the compound represented by the formula, n is an integer of 4 to 1000. Examples thereof include octakis (hydridosilsesquioxane), decaquis (hydridosilsesquioxane), and dodecakis (hydridosilsesquioxane). San) and hydridosilsesquioxane oligomers. These hydridosilsesquioxanes may be used alone or as a mixture of two or more.
[0010]
On the other hand, the divinylsiloxanes used in the present invention have the general formula (2)
_{CH 2 = CH-SiR 2 -O-} (SiR 2 -O) q - (SiR '2 -O) q' -SiR 2 -CH = CH 2 (2)
In the compound represented by, R and R ′ each represent an alkyl group which may have a substituent or an aryl group which may have a substituent, and q and q ′ each represent 0 or a positive It consists of integers. Specific examples of R and R ′ include alkyl groups such as methyl group, ethyl group, isopropyl group, tertiary butyl group, and hexyl group, and aryl groups such as phenyl group, tolyl group, anisyl group, and naphthyl group. Can be.
[0011]
Examples of these divinylsiloxanes include 1,3-divinyltetramethyldisiloxane, 1,5-divinylhexamethyltrisiloxane, 1,7-divinyloctamethyltetrasiloxane, α, ω-divinylpoly (dimethylsiloxane), 1,3-divinyltetraphenyldisiloxane, 1,5-divinylhexaphenyltrisiloxane, 1,7-divinyloctaphenyltetrasiloxane, α, ω-divinylpoly (diphenylsiloxane), vinyl-terminated diphenylsiloxane-dimethylsiloxane copolymer, etc. Can be mentioned. These divinylsiloxanes may be used alone or as a mixture of two or more.
[0012]
The present invention is to obtain a silicon-containing polymer fiber by spinning a silsesquioxane-based polymer obtained by subjecting the above-mentioned hydridosilsesquioxane and divinylsiloxane to a hydrosilylation reaction.
[0013]
The method for producing a siliceous polymer fiber comprising a silsesquioxane-based polymer in the present invention is not particularly limited, and ordinary melt spinning and wet spinning can be employed. As the spinning method, the polymer is heated and melted to a temperature equal to or higher than the softening point or the melting point, and then spun using the melt, or dissolved in a solvent to prepare a spinning stock solution. Fiber can be easily obtained by spinning from a spinning solution.
[0014]
The heating temperature at the time of heating and melting may be a temperature not lower than the softening point or melting point of the silsesquioxane-based polymer to be used, but is preferably in the range of 50 to 250 ° C. in consideration of operability and the like.
[0015]
The solvent used in preparing the spinning dope by dissolving in a solvent can be used without any limitation as long as it is a solvent that can dissolve the polymer, and various solvents can be used. Examples of such solvents include toluene, benzene, hexane, ether, tetrahydrofuran, chlorobenzene, methyl ethyl ketone, hexamethyldisiloxane, and the like.
[0016]
Further, the spun fibers can be made insoluble and infusible by curing. As the curing method, in addition to the heating method, other known curing methods, for example, a method such as exposure to radiation such as an electron beam, ultraviolet light, or X-ray can be used. The cured fiber thus obtained can be heated and converted to ceramic fiber.
[0017]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Example 1
Pentacyclo [9.5.1.1 ^{3, 9.} 1 to ^{5, 15.} 1 ^{7, 13]} and the octasiloxane _{(HSiO 3/2) 8} 1,3-divinyltetramethyldisiloxane hydrosilylation polymer 100mg obtained in the reaction of the siloxane was heated to 125 ° C.. A fiber having a diameter of ** ηm was obtained by bringing a microspatel into contact with the polymer surface and pulling it up.
[0018]
Example 2
Pentacyclo [9.5.1.1 ^{3, 9.} 1 to ^{5, 15.} 1 ^{7, 13]} and the octasiloxane _{(HSiO 3/2) 8} 1,3-divinyltetramethyldisiloxane hydrosilylation polymer 100mg obtained in the reaction of the siloxane was heated to 0.99 ° C.. A fiber having a diameter of 52ηm was obtained by bringing a microspatel into contact with the polymer surface and pulling it up.
[0019]
【The invention's effect】
According to the present invention, a silicon-containing polymer fiber made of a solvent-soluble silsesquioxane-based polymer having high heat resistance and flame retardancy can be easily obtained. The silsesquioxane-based polymer fiber of the present invention is useful as a precursor of ceramic fibers widely used in fiber-reinforced ceramics and fiber-reinforced metals.

Claims (7)

一般式（１）
（ＨＳｉＯ_３／２）_ｎ （１）
（式中、ｎは４〜１０００の整数である。）で表されるヒドリドシルセスキオキサン類またはその混合物と、一般式（２）
CH₂＝CH−SiR₂−O−(SiR₂-O)_q−(SiR'₂-O)_q'−SiR₂−CH＝CH₂ （２）
（式中、Ｒ及びＲ'は、それぞれ置換基を有していても良いアルキル基または置換基を有していても良いアリール基を示し、ｑ及びｑ'は、それぞれ０または正の整数である。）で表されるジビニルシロキサン類またはその混合物とから生成したヒドロシリル化重合体から得られることを特徴とする含ケイ素ポリマー繊維。General formula (1)
(HSiO _3/2 ) _n (1)
(Wherein, n is an integer of 4-1000) or a hydridosilsesquioxane represented by the following formula:
_{CH 2 = CH-SiR 2 -O-} (SiR 2 -O) q - (SiR '2 -O) q' -SiR 2 -CH = CH 2 (2)
(Wherein, R and R ′ each represent an alkyl group which may have a substituent or an aryl group which may have a substituent, and q and q ′ are each 0 or a positive integer. A) a silicon-containing polymer fiber obtained from a hydrosilylated polymer produced from a divinylsiloxane represented by the formula (1) or a mixture thereof. 前記ヒドロシリル化重合体が、一般式（１）においてｎが８であるヒドリドシルセスキオキサンを用いて生成したものである請求項１に記載の含ケイ素ポリマー繊維。The silicon-containing polymer fiber according to claim 1, wherein the hydrosilylated polymer is produced using hydridosilsesquioxane in which n is 8 in the general formula (1). 一般式（１）
（ＨＳｉＯ_３／２）_ｎ （１）
（式中、ｎは４〜１０００の整数である。）で表されるヒドリドシルセスキオキサン類またはその混合物と、一般式（２）
CH₂＝CH−SiR₂−O−(SiR₂-O)_q−(SiR'₂-O)_q'−SiR₂−CH＝CH₂ （２）
（式中、Ｒ及びＲ'は、それぞれ置換基を有していても良いアルキル基または置換基を有していても良いアリール基を示し、ｑ及びｑ'は、それぞれ０または正の整数である。）で表されるジビニルシロキサン類またはその混合物とを重合反応させ、生成したヒドロシリル化重合体を紡糸することを特徴とする含ケイ素ポリマー繊維の製造方法。General formula (1)
(HSiO _3/2 ) _n (1)
(Wherein, n is an integer of 4-1000) or a hydridosilsesquioxane represented by the following formula:
_{CH 2 = CH-SiR 2 -O-} (SiR 2 -O) q - (SiR '2 -O) q' -SiR 2 -CH = CH 2 (2)
(Wherein, R and R ′ each represent an alkyl group which may have a substituent or an aryl group which may have a substituent, and q and q ′ are each 0 or a positive integer. A method for producing a silicon-containing polymer fiber, comprising subjecting a divinylsiloxane represented by the formula (1) or a mixture thereof to a polymerization reaction and spinning the resulting hydrosilylated polymer. 請求項３に記載の重合反応により生成したヒドロシリル化重合体を、軟化点または融点以上の温度で加熱溶融させ、次いで溶融紡糸することを特徴とする含ケイ素ポリマー繊維の製造方法。A method for producing a silicon-containing polymer fiber, comprising heating and melting the hydrosilylated polymer produced by the polymerization reaction according to claim 3 at a temperature equal to or higher than the softening point or the melting point, and then melt-spinning. 加熱温度が、５０〜２５０℃の範囲である請求項４に記載の含ケイ素ポリマー繊維の製造方法。The method for producing a silicon-containing polymer fiber according to claim 4, wherein the heating temperature is in the range of 50 to 250C. 請求項３に記載の重合反応により生成したヒドロシリル化重合体を、溶媒中に溶解させて紡糸原液を調整し、次いで得られた紡糸原液から紡糸することを特徴とする含ケイ素ポリマー繊維の製造方法。A method for producing a silicon-containing polymer fiber, comprising dissolving the hydrosilylated polymer produced by the polymerization reaction according to claim 3 in a solvent to prepare a spinning dope, and then spinning from the obtained spinning dope. . 前記ヒドロシリル化重合体が、一般式（１）においてｎが８であるヒドリドシルセスキオキサンを用いて得られたものである請求項３〜６のいずれか１項に記載の含ケイ素ポリマー繊維の製造方法。The silicon-containing polymer fiber according to any one of claims 3 to 6, wherein the hydrosilylated polymer is obtained using hydridosilsesquioxane in which n is 8 in the general formula (1). Production method.