JPH04164923A - ポリホスホシラザンとその製造方法及びリン原子含有セラミックス - Google Patents
ポリホスホシラザンとその製造方法及びリン原子含有セラミックスInfo
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Landscapes
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- Ceramic Products (AREA)
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
ン含有セラミックスに関するものである。
ルガノ(ヒドロ)シラザン、ポリメタロシラザン(金属
として、例えば、Ti、 AQ、 Zr、 B等を含む
)等が報告されているが、ポリホスホシラザンについて
の報告はない。
ることにより、ポリホスホシラザンを得ることを見出す
とともに、このポリホスホシラザンは、各種基材との接
着性にすぐれ、デイツプコーティングやスプレーコーテ
ィング等の簡単なコーティング法により容易に薄膜を作
製することができ、そして、この薄膜を熱処理すると、
従来のポリシラザンから得られるセラミック薄膜に比較
して、高屈折率の透明セラミックス薄膜が得られること
を見出した。
とともに、熱処理により高屈折率の透明性セラミックス
薄膜を与える新規ポリシラザンとその製造方法及びリン
含有セラミックスを提供することをその課題とする。
i)−(iv)で表わされる架橋結合の少なくとも一種
を有し、リン/ケイ素原子比が0.01〜5の範囲内で
かつ数平均分子量が約200−500,000のポリホ
スホシラザンが提供される。
〜20個を有するアルキル基、アルケニル基。
ルアミノ基、水酸基又はアミノ基であり、R7はR6の
うち窒素原子を有する基の窒素原子に結合している残基
である) また、本発明によれば、分子中に少なくともSiH結合
又はSiNH結合を有する数平均分子量が約100−s
o 、 oooのポリシラザンと、下記一般式(1)−
(V)で表わされるリン化合物を反応させて、リン/ケ
イ素原子比が0.01〜5の範囲内にあり、かつ数平均
分子量が200〜500 、000であるポリホスホシ
ラザンを得ることを特徴とするポリホスホシラザンの製
造方法が提供される。
水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜20個を有す
るアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリ
ール基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、水酸基又は
アミノ基であり、nは2以上の整数である) さらに、本発明によれば、少なくともケイ素、窒素及び
リンを含有し、リン/ケイ素原子比が0.01〜5の範
囲にあるセラミックスであって、該セラミックスは式S
i−0−P、 Si−P又はP−Nで表わされる結合を
有することを特徴とするリン含有セラミックスが提供さ
れる。
なくともSiH結合又はSiNH結合を有する数平均分
子量が約100〜so 、 oooの範囲にあるもので
ある。このようなポリシラザンには、ベルヒドロポリシ
ラザン、ポリオルガノ(ヒドロ)ポリシラザン、ポリメ
タロシラザンが包含される6ポリシラザンに反応させる
リン化合物としては、前記一般式(1)〜(V)で表わ
されるものが用いられる。その具体例としては、アルキ
ルホスフィンやアリールホスフィン(例えば、トリメチ
ルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリプロピルホ
スフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフ
ィン等):亜リン酸エステル(例えば、トリメチルホス
ファイト、トリエチルホスファイト、トリプロピルホス
ファイト、トリブチルホスファイト等);リン酸エステ
ル(例えば、トリメチルホスフェイト、トリエチルホス
フェイト、トリプロピルホスフェイト、トリブチルホス
フェイト等);アミドホスフィン(例えばヘキサメチル
ホスホラストリアミド、ヘキサメチルホスホリックトリ
アミド等);ホスファゼン(例えば、ホスホニトリツク
クロライドトリマー)、ハロゲン化ホスフィン(例えば
、三塩化リン、五塩化リン等);リン酸等が挙げられる
。
の原料として用いるポリシラザンに第1の特徴を有する
。
反応によって得られる化合物の構造は、リン化合物の種
類に依存する。
(R’ )3を用いる場合、得られるポリホスホシラ
ザンは、ポリシラザンの主骨格中の少なくとも一部のケ
イ素原子に結合した水素原子及び/又は窒素原子に結合
した水素原子とp(R4)3とが反応して、そのケイ素
原子及び/又は窒素原子がP(R4)。
とを特徴とする化合物である。
する。
うち、アルコキシ基を有する物質との反応では、リン化
合物P (OR’ )J’3−m(Rsハフ )Li
キル基、m=1.2.3)(7)フルコキシ(OR”
)がSi−H結合の水素原子を引き抜いてR’Hを生じ
て脱離することにより、Si−0−P結合が形成される
。
oR’ )mP3−1mとの反応では、P (OR4)
J’z−mにより、N−H結合の水素原子が引き抜かれ
、下記のようにN−P結合が形成される。
とができるので、出発P(OR4)mR’a−+aの種
類あるいは反応条件に応じて、生成するポリホスホシラ
ザンはリンに関して1〜3官能性の重合体であることが
できる。
Nにペンダント基が導入された下記構造を有する。
して環状、架橋構造が形成される。環状構造はP(OR
4)、−1R’、−、を分子内の2個の官能基が、ポリ
シラザンの隣り合うケイ素原子及び窒素原子と縮合した
構造が含まれる。架橋構造はP(OR4)m−4R4゜
−1の2個以上の官能基が、2分子以上のポリシラザン
と縮合した場合に生じる。
造を同時に有するものもある。通常、ポリシラザンP(
OR4)、R’3−+mとの反応により、式(3)〜(
8)で示した重合体が得られる。
造上の変化は、ポリシラザンの骨格を基本に新たにペン
ダント基、あるいは環状、架橋構造が形成されることで
ある。
ち、ハロゲン原子を有する物質との反応では、リン化合
物PXI++(R4)z−m(Xはハロゲン原子、m=
1.2.3)のハロゲン原子が、Si−H結合の水素原
子を引き抜いてHXを生じて脱離することにより、Si
−P結合が形成される。
るリン化合物との反応では、N−H結合の水素原子が引
き抜かれ、下記のようにN−P結合が形成される。
により、最大3官能性であることができるので、生成す
るポリホスホシラザンはリンに関して1〜3官能性の重
合体であることができる。1官能性重合体はポリシラザ
ンの主鎖のSi及び/又はNにペンダント基が導入され
た下記構造を有する。
して環状、架橋構造が形成される。環状構造はリン化合
物1分子内の2個の官能基が、ポリシラザンの隣り合う
ケイ素原子及び窒素原子と縮合した構造が含まれる。架
橋構造はリン化合物の2個以上の官能基が、2分子以上
のポリシラザンと縮合した場合に生じる。
造を同時に有するものもある。
、のうち水素原子を有する物質との反応では、リン化合
物PH1l(R”)3−rmの水素原子が、Si−H結
合の水素原子を引き抜いてH2を生じて脱離することに
より。
リン化合物との反応では、N−H結合の水素原子が引き
抜かれ、下記のようにN−P結合が形成される。
り、最大3官能性であることができるのでリン化合物p
x、、(R4)i−eaについて説明したと同様の構造
を有するポリホスホシラザンを生成することができる。
のうち、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基
、アリール基、アルキルアミノ基を有する物質との反応
では、リン化合物p(R4)3の有機基が、Si−H結
合の水素原子を引き抜いてR’Hを生じて脱離すること
により、Si−P結合が形成される。
一方が水素原子の場合は、脱水素反応が起き、下記の反
応によりSi−N−P結合が形成される。
ケニル基、シクロアルキル基、アリール基又はアルキル
アミノ基を有するリン化合物との反応では、N−H結合
の水素原子が引き抜かれ、下記のようにN−P結合が形
成される。
きるので、出発リン化合物の種類あるいは反応条件に応
じて、生成するポリホスホシラザンは前記のリン化合物
PXm(R4)a−wrやPI(ml(R4)3−11
を用いた場合と同様の構造を有する。
のうち、アミノ基、水酸基を有する物質との反応では、
リン化合物PZII(R4)3−*(Zはアミノ基又は
水酸基)のZ中の水素原子が、Si−H結合の水素原子
を引き抜いてH2を生じて脱離することにより、Si−
N−P結合あるいはSi−0−P結合が形成される。
を有するリン化合物との反応では、N−H結合の水素原
子が引き抜かれ、下記のようにN−P結合あるいはN−
0−P結合が形成される。
の数により、最大3官能性であることができるので、生
成するポリホスホシラザンはリンに関して1〜3官能性
の重合体であることができる。1官能性重合体はポリシ
ラザンの主鎖のSi及び/又はNにペンダント基が導入
された下記構造を有する。
して環状、架橋構造が形成される。環状構造はリン化合
物1分子内の2個の官能基が、ポリシラザンの隣り合う
ケイ素原子及び窒素原子と縮合した構造が含まれる。架
橋構造はリン化合物の2個以上の官能基が、2分子以上
のポリシラザンと縮合した場合に生じる。
造を同時に有するものもある。
)のうちn=3の物質との反応について以下に示す。
応では(R’□PN)、のR4基が−SiH結合の水素
原子を引き抜いて、R4Hを生じて脱離することにより
Si−P結合が形成される。
反応では(R’2PN)、のR4によりNH結合の水素
原子が引き抜かれ、N−P結合が新たに形成される。
で、出発する(R’□PN)、の種類あるいは反応条件
に応じて生成するポリホスホシラザンはホスファゼン分
子に関して1〜3官能性の重合体であることができる。
はNにペンダント基が導入された下記構造を有する。
ゼン分子を介して環状、架橋構造が形成される。
が同一のポリシラザン分子のケイ素原子及/又は窒素原
子と縮合した構造が含まれる。架橋構造はホスファゼン
の2個以上の官能基が2分子以上のポリシラザンと縮合
した場合に生じる。
と架橋構造を同時に有するものである。
i−H結合、あるいはSi−N−H結合を有するポリシ
ラザンであるが、ポリシラザン単独は勿論のこと、ポリ
シラザンと他のポリマーとの共重合体やポリシラザンと
他の化合物との混合物でも利用できる。
は架橋構造を有するもの、あるいは分子内にこれら複数
の構造を同時に有するものがあり、これら単独でもある
いは混合物でも利用できる。
記一般式(VI)で表わされる単位から主骨格を有する
数平均分子量が約100〜50,000のポリシラザン
が挙げられる。
アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基又はこれ
らの基以外でケイ素に直結する基が炭素である基、アル
キルシリル基、アルキルアミノ基、アルコキシ基を表わ
す。但し、R’ 、R2,R3の少なくとも1個は水素
原子である。) −船釣には、前記一般式(VI)のR1,R2及びR3
は水素、炭素原子数1〜5個のアルキル基、炭素原子数
2〜6個のアルケニル基、炭素原子数5〜7個のシクロ
アルキル基、アリール基、炭素原子数1〜4個のアルキ
ルシリル基、炭素原子数1〜5個のアルキルアミノ基、
炭素原子数1〜5個のアルコキシ基からなる群から選ば
れるものが立体障害が小さいので好ましく、より好まし
くは水素原子、メチル基、エチル基、ビニル基、アリル
基、メチルアミノ基。
る。
するものは、ベルヒドロポリシラザンであり、その製造
法は例えば特開昭60−145903号公報、D、5e
yferthらCommunication of A
m、Cer、Soc、、C−13,January19
83、に報告されている。これらの方法で得られるもの
は、種々の構造を有するポリマーの混合物であるが、基
本的には分子内に鎖状部分と環状部分を含み、 一+SiH2NH洩−+SiH2N5−+SiH3)。
ルヒドロポリシラザンの構造の一例を示すと下記の如く
である。
ル基を有するポリシラザンの製造法は、D、5erfe
rthらPolym、Prepr、 、Arm、Che
tx、Soc、 、Div、Polym、Chem、
。
より得られるポリシラザンは、繰り返し単位が一+Si
H。
ずれも架橋構造をもたない。
基を有するポルオルガノ(ヒドロ)シラザンの製造法は
、D、5eyferthらPolym、Prepr、
、Am、Chen+、Soc、、Div、Polym、
chem、、25.10(1984)、特開昭61−8
9230号公報に報告されている。これらの方法により
得られるポリシラザンは、−+R2SiHNH+−を繰
り返し単位として、主として重合度が3〜5の環状構造
を有するものや、 (R”SiHN1()x((R”SiH)1.5N)1
−x(0,4<x<1)の化学式で示される分子内に鎖
状構造と環状構造を同時に有するものである。
基を有するポリシラザン、またR1及びR2に有機基、
R3に水素原子を有するものは一+R1R”SiNR3
)を繰り返し単位として、主に重合度が3〜5の環状構
造を有している。
以外のものの代表例をあげる。
ferthらCommunication of Am
、Cer、Soc、、C−132,July 1984
.が報告している様な分子内に架橋構造を有するものも
ある。−例を示すと下記の如くである。
様なR1SiX3(X:ハロゲン)のアンモニア分解に
よって得られる架橋構造を有するポリシラザン(R1S
i(NH)X)、あるいはR1SiX3及びR” □S
iX2(7)共アンモニア分解によって得られる下記の
構造を有するポリシラザンも本発明の出発原料として用
いることができる。
で表わされる単位からなる主鎖骨格を有する場合、その
一般式(1)で表わされる単位は、上記にも明らかな如
く環状化することがあり、その場合にはその環状部分が
末端基となり、このように環状化されない場合には、主
鎖骨格の末端はR1゜R2,R’と同様の基又は水素で
あることができる。
ほか、例えば下図に示すものの様に有機溶媒に不溶なも
のも原料として利用できるが、これらはリン化合物との
反応生成物も有機溶媒に不溶であるため、応用面での制
限を受けることになる。
Soc、Chem、Fr、 、 183 (1962)
[Si、N3H)nM 、B111y 、Bull、S
oc、Chem 、Fr、 、 1550 (1961
)■ (si2(N)l、 ))□ C3x3(NH4
))。
,4163 (1960) ;251 、1639 (
1960)本発明で用いるポリシラザンは、約100〜
50,000の数平均分子量を有するもので、環状ポリ
シラザン、鎖状ポリシラザンあるいはそれらの混合物か
ら構成される。本発明において好ましく用いられる原料
ポリシラザンは、数平均分子量的250〜20,000
、より好ましくは約500〜10,000である。分子
量が小さすぎると、リン化合物との反応生成物も低分子
量となり、性状が粘性液体のため、応用面で制限をうけ
るばかりでなく、焼成工程中の飛散量が大きく、セラミ
ックス収率が低いので好ましくない。分子量が大きすぎ
ると、リン化合物との反応生成物が溶媒不溶又はゲルに
なるやすいため、好ましくない。
(V)のいずれかで表わされるものである。
0〜50万、好ましくは800〜20万の範囲内である
。
子量が約100〜5万のポリシラザンと、前記一般式(
1)、(If )、(nl)、(IV)又は(V)で表
わされるリン化合物を反応させる。
能なものを用いることができるが、リン化合物との反応
性の点で、一般式(Vl)で表わされるポリシラザンに
おいて、R”、R2及びR3が立体障害の小さい基であ
るものが好ましい。即ち、R1,R”及びR3としては
水素原子及びC□〜、のアルキル基が好ましく、水素原
子及びC□−2のアルキル基がさらに好ましい。
性の点で、式(1)−(V)におけるR4は水素原子及
びハロゲン原子及びC□〜2゜のアルキル基及びアルコ
キシ基が好ましく、水素原子及びハロゲン原子及びCニ
ー□。のアルキル基及びアルコキシ基がさらに好ましく
、水素原子及びハロゲン原子及びC1−4のアルキル基
及びアルコキシ基が最も好ましい。−船釣には、式(1
)〜(V)のR4は水素原子、ハロゲン原子、炭素原子
数1〜10個のアルキル基、炭素原子数1〜10個のア
ルコキシ基、炭素原子数1〜10個のアリール基から選
ばれることが好ましく、メチル基、エチル基、n−プロ
ピル基、j−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基
、t−ブチル基、フェニル基、ベンジル基、トリル基、
メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロ
ポキシ基、n−ブトキシ基、j−ブトキシ基、t−ブト
キシ基、及びフェノキシ基から選ばれることがより好ま
しい。
比が0.001から100になるように、好ましくは0
.01から60になるように、さらに好ましくは0.0
2から1.5になる様に規定する。リン化合物の混合割
合をこれより増やすとポリシラザンとの反応性を高める
ことなく、単にリン化合物が未反応のまま回収され、ま
た少ないと顕著な高分子量化が起こらない。
用する時に比べて反応制御が難しく、ゲル状物質が生成
する場合もあるので、一般に有機溶媒を用いた方が良い
。溶媒としては芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、脂環
式炭化水素等の炭化水素溶媒;ハロゲン化炭化水素;脂
肪族エーテル;脂環式エーテル類が使用できる。好まし
い溶媒は、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、
ブロモホルム、塩化エチレン、塩化エチルデン、トリク
ロロエタン、エチルエーテル、イソプロピルエーテル、
エチルブチルエーテル、ブチルエーテル、1.2−ジオ
キシエタン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、テトラ
ヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類や、
ペンタン、ヘキサン、メチルペンタン、ヘプタン、イソ
へブタン、オクタン、イソオクタン、シクロペンタン、
メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロ
ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベン
ゼン等の炭化水素等である。
件下でポリシラザンとリン化合物との反応を行なうのが
好ましい。この場合、塩基性条件とは、反応系に塩基性
化合物、例えば、第3級アミン類や立体障害性の基を有
する第2級アミン類等を共存させることを意味する。こ
のような塩基性条件は、反応溶媒中に塩基性化合物を添
加することによって形成し得る他、反応溶媒として塩基
性溶媒又は塩基性溶媒と前記非塩基性溶媒との混合物を
用いることによって形成することができる。
少なくとも5重量部、好ましくは20重量部以上である
。塩基性化合物の添加量がこれより少なくなると、著し
い高分子量化の効果がなくなる。
リン化合物を分解しないものであれば任意のものが使用
できる。このようなものとしては、例えば、トリメチル
アミン、ジメチルエチルアミン、ジエチルメチルアミン
及びトリエチルアミン等のトリアルキルアミン、ピリジ
ン、ピコリン。
及びこれらの誘導体等の第3Rアミン類の他、ピロール
、3−ピロリン、ピラゾール、2−ピラゾリル、及びそ
れらの混合物等を挙げることができる。
ましい。ポリホスホシラザンの高分子量化をさらに進め
るには溶媒の沸点以上で反応させることもできるが、ポ
リホスホシラザンの熱分解によるゲル化を防ぐため、一
般に200℃以下、好ましくは一78℃〜150℃にす
るのが好ましい。
ないが、減圧下では、低沸点成分が留去され、収率が低
下するので好ましくない。反応時間は、一般に30分か
ら1日程度であるが、ポリホスホシラザンの高分子量化
をさらに進めるには、反応時間は延長することが好まし
い。
ラザンあるいは生成物のポリホスホシラザンの酸化や加
水分解を防ぐため、乾燥させた不活性雰囲気、例えば乾
燥窒素、乾燥アルゴン等が好ましい。
点で有利である。
は、リン化合物の減圧留去あるいはゲルパーミェーショ
ンクロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィー等
によって分離することができる。
リシラザンの一部のケイ素−水素結合がリン化合物の水
素原子や、ハロゲン原子又は有機基と縮合し、新たにケ
イ素−(酸素)−リン結合又はケイ素−窒素−リン結合
を形成し、かつ/又は、ポリシラザンの一部の窒素−水
素結合もリン化合物と縮合した構造を有する重合体であ
る。
かるように、次の一般式(i)〜(iv)で表わされる
リン原子を含む架橋基によって架橋された構造を有する
ものである。
(■)本発明のホスホシラザンは、このような架橋
基により高分子化されていることから、その分子量は、
当然のことながら、原料ポリシラザンよりも増加された
ものとなる。−船釣には、本発明の目的とする新規ポリ
ホスホシラザンは、数平均分子量200〜soo、oo
o、好ましくは、 800−200,000を有する。
、ラザン中のリン原子とケイ素原子との比は0.01以
上5以下の範囲内にあり、かつ有機溶媒に可溶である。
シラザンよりも架橋構造や分子量が増加するので、凝固
性が向上し、常温ですみやかな賦形化が可能である。ま
た、高分子量であることによって、高温焼成時の蒸発損
失を小さくでき、セラミックス収率が向上する。例えば
、本発明のポリホスホシラザンによれば70%以上、さ
らには80%以上のセラミック収率が得られる。
は真空中で焼成することにより、簡単にセラミックスに
変換される。雰囲気ガスとしては窒素が好都合であるが
、アルゴン、アンモニアを用いることもできる。また、
窒素、アンモニア、アルゴン、水素等の混合ガスを利用
することもできる。
ある。焼成温度が低すぎると焼成に長時間を要し、また
あまり高くしてもエネルギーコスト的に不利である。
範囲内である。昇温速度が遅すぎると焼成に長時間を要
し、また速すぎると熱分解、収縮が一時に起こるためセ
ラミックス中のクラック発生原因となる。ポリホスホシ
ラザンの熱分解が主としておこる600℃以下の温度範
囲において昇温速度を0.5℃/分〜50℃/分に制御
することで良好な結果が得られる。
、各種基材に対してすぐれた接着性を有する。本発明の
ポリホスホシラザンは、塗布性にすぐれ、デイツプコー
ティングや、スプレーコーティング等の簡便なコーティ
ングにより基材上に薄膜を容易に形成することができる
。そして、このようにして基材上に成形されたポリホス
ホシラザンの薄膜は、熱処理により、透明セラミックス
膜とすることができる。このセラミックス膜は、基材に
対する接着性、耐熱性、耐食性、耐摩耗性にすぐれる上
、屈折率が高いという特徴を有する。
の光学材料及び光学材料のコーテイング材として利用さ
れる他、マイクロエレクトロニクス、航空宇宙産業、自
動車産業、建築材料等の分野における新素材として応用
することができる。
カルスターラー、ジュワーコンデンサーを装置した。反
応器内部を脱酸素した乾燥窒素で置換した後、四つロフ
ラスコに脱気した乾燥ピリジン490−を入れ、これを
氷冷した。次にジクロロシラン51.6gを加えると白
色固体状のアダクト(SiH2CQ2・2C,H,N)
が生成した。反応混合物を氷冷し、撹拌しながら、水酸
化ナトリウム管及び活性炭管を通して精製したアンモニ
ア51.0gを吹き込んだ。
用いて洗浄した後、更に窒素雰囲気下でろ過し、ろ液8
50−を得た。ろ液5−から溶媒を減圧留去すると樹脂
固体状ベルヒドロポリシラザン0.102gが得られた
。
たところ、980であった。また、このポリマーのIR
(赤外吸収)スペクトル(溶媒:乾燥0−キレン;ベル
ヒドロポリシラザンの濃度:10.2g/12)を検討
すると、波数(cm−” )3350(見かけの吸光係
数ε:0.557ug−1cm−1及び1175のNH
に基づく吸収;2170(ε=3.14)のSiHに基
づく吸収;1020〜820のSiH及びSiNS1に
基づく吸収を示すことが確認された。またこのポリマー
の” HNMR(プロトン核磁気共鳴)スペクトル(6
0MHz溶媒CDC4□/基準物質TMS)を検討する
と、いずれも幅広い吸収を示していることが確認された
。即ち64.8及び4.4(br、SiH);1.5(
br。
テトラヒドロフラン450−を入れ、これをドライアイ
ス−メタノール浴で冷却した。次にジクロロシラン46
.2gを加えた。この溶液を冷却し、撹拌しながら無水
メチルアミン44.2gを窒素との混合ガスとして吹き
込んだ。
ロフランを用いて洗浄した後、さらに窒素雰囲気下でろ
過してろ液820−を得た。溶媒を減圧留去すると粘性
油状N−メチルシラザンが8.4g得られた。得られた
ポリマーの数平均分子量は、GPCにより測定したとこ
ろ1100であった。
ニカルスターラー、ジュワーコンデンサーを装置した。
フラスコに乾燥ジクロロメタン300m11及びメチル
ジクロロシラン24.3g(0,211mol)を入れ
、氷冷した。撹拌しながら、水酸化ナトリウム管及び活
性炭管を通して精製したアンモニア18.1g(1,0
6mol)を吹き込んだ。
タンを用いて洗浄後、更に窒素雰囲気下でろ過した。ろ
液から溶媒を減圧留去すると無色透明のメチル(ヒドロ
)シラザンを8.81g得た。この生成物の数平均分子
量はGPCにより測定したところ、380であった。
溶液(ベルヒドロポリシラザンの濃度:5゜25重量%
)120m12を、内容積300IIII2の耐圧反応
容器に入れ、アルミニウムトリイソプロポキシド13.
Og(0、0636moQ)を加え、密閉系で120℃
で3時間撹拌しながら反応を行なった。反応終了後、反
応混合物をろ過し、ろ液としてポリアルミノシラザンを
得た。
ニカルスターラ、ジュワーコンデンサーを装置した。反
応器内部を脱酸素した乾燥窒素で置換した後、トリメチ
ルホスファイト410m12 (3,50+++oΩ)
を四つロフラスコに入れ、参考例1で得られたベルヒド
ロポリシラザンのピリジン溶液(ベルヒドロポリシラザ
ンの濃度=5.0重量%)300−を加え、窒素気流下
で80℃で3時間撹拌しながら反応を行なった。反応終
了後、溶媒を0−キシレンに置換した後、反応混合物を
遠心分離し、ろ過してろ液を得た。ろ液の溶媒を圧力1
0mmHg、温度40℃で減圧留去したところ、溶媒再
可溶性の無い茶色粉末が得られた。
1515であった。そのIRスペクトルを分析したとこ
ろ、波数3400cm−”、1200cm−1にN)I
に基づく吸収、2200cm−’にSiHに基づく吸収
、1020〜820cm−’にSi)I及びNSiNに
基づく吸収、2950cm−”、2850c++−”、
1460cm−1にC1(に基づく吸収、108108
O”にSiOに基づく吸収が観測された。
度3℃/分で加熱し、熱分解することで、茶灰色の固体
を77.1重量%の収率で得た。この固体の元素分析の
値は、重量基準で、Si;44.2%、N;21.1%
、O;28.5%八へ;3.43%であった。
溶液(ポリホスホシラザンの濃度5.0重量%)をスピ
ンコータによって窒素雰囲気下でシリコン基板にコーテ
ィングした。このコーティング薄膜を窒素中で800℃
まで昇温速度3℃7分で加熱し、透明なSi−N−P系
セラミックス薄膜を得た。
タにて測定したところ、膜厚958人、屈折率1.9で
あった。
管、メカニカルスターラー、ジュワーコンデンサーを装
置した。反応器内部を脱酸素した乾燥窒素で置換した後
、参考例1で得られたベルヒドロポリシラザンの0−キ
シレン溶液(ベルヒドロポリシラザンの濃度=5.0重
量%)10−を四つロフラスコに入れ、さらにヘキサメ
チルホスホラストリアミド2d (0,01moQ)を
加えて、窒素気流下80℃で3時間撹拌しながら反応を
行なった。室温に冷却後、反応生成物の溶媒を圧力10
+imHg、温度40℃で減圧留去したところ、茶色粉
末が得られた。
2304であった。そのIRスペクトルを分析したとこ
ろ、波数3400cm−”、1200cm−’にNHに
基づく吸収、 2200cm−”にSiHに基づく吸収
、1020−850co+−1にSiH及びNSiNに
基づく吸収、2900cm−1,2800cm−1,1
480cm−”、 1460cm−1にCHに基づく吸
収、1080c+o−1にCNに基づく吸収が観測され
た。さらにその”HNNHスペクトル(CDCQ、、T
MS内部基準)を分析したところ、64.7ppm+(
br、SiH2)、δ4,3ppm(br。
H,N)、1.3ppm(br。
度3℃/分で加熱し、熱分解することで、黒色固体を9
2.6重量%の収率で得た。得られたセラックスの元素
分析の値は重量基準で、Si;58%、 N;24゜4
%、 C;4.3%、0;9.22%、P;4%であっ
た。
シラザンの濃度5.0重量%)を実施例2と同様にスピ
ンコータでシリコン基板にコーティングし、800℃ま
で昇温速度3℃/分で加熱したところ、得られたセラミ
ックス薄膜の膜厚は940人、屈折率は1.8であった
。
メカニカルスターラ、ジュワーコンデンサーを装置した
。反応器内部を脱酸素した乾燥窒素で置換した後、参考
例1で得られたベルヒドロポリシラザンのピリジン溶液
(ベルヒドロポリシラザン)の濃度;5.0重量%)3
0dを四つロフラスコに入れ、ホスホニトリツククロラ
イドトリマーのピリジン溶液(ホスホニトリツククロラ
イドトリマーの濃度:3.70重量%)21.7nmを
加え、窒素気流下、室温で25時間撹拌しながら反応を
行った。反応終了後、溶媒を0−キシレンに置換した後
ろ過し、ろ液を得た。
測定したところ1299であった。そのホスホシラザン
のIRスペクトルを分析したところ、波数3400cm
−”、1200cl−’にN)Iに基づく吸収、220
0cmSiHに基づく吸収、102102O−820”
にSiH及びNSiNに基づく吸収、1220cm−1
にPNに基づく吸収が観測された。
溶液(ポリホスホシラザンの濃度、10重量%)をデイ
ツプコートによってガラス基板にコーティングした。こ
のコーティング薄膜を窒素中で200℃まで昇温速度3
℃/分で加熱し、透明なSi−N−P膜を得た。
び1.6であった。
置して反応器内部を乾燥窒素で置換した。参考例2で得
られたN−メチルポリシラザンのγ−ピコリン溶液(N
−メチルポリシラザンの濃度10.0重量%)30dを
四つロフラスコに入れ、さらにトリメチルホスファイト
1.2+all(0,01mon)を加えて窒素気流下
80℃で3時間撹拌しながら、反応を行った。生成した
茶褐色の沈殿を遠心分離し、さらに上溝をろ過し、ろ液
の溶媒を実施例1と同様に減圧留去したところ、濃茶褐
色のゴム状固体が得られた。
シラザンの濃度5.0重量幻を実施例2と同様にスピン
コータでシリコン基板にコーティングし、800℃まで
昇温速度3℃/分で加熱したところ、得られたセラミッ
クス薄膜の膜厚は876人、屈折率1゜8であった。
シレン溶液(メチルヒドロポリシラザンの濃度6.0重
量%)100−を内容積300m1llの耐圧反応容器
に入れ、五塩化リン4.2g(0,02mo12)を加
えて密閉系で120℃で3時間撹拌しながら反応を行な
った。
留去したところ、無色透明なゴム状固体が4.8g得ら
れた。
溶液(ポリホスホシラザンの濃度10重量%)を、はけ
塗りによって窒素雰囲気下でシリコン基板にコーティン
グした。このコーティング薄膜を窒素中で800℃まで
昇温速度30℃/分で加熱し、透明なSi−N−P薄膜
を得た。このセラミックス薄膜の膜厚及び屈折率は95
00人及び1.8であった。
置して1反応器内部を乾燥窒素で置換した。
ン溶液(ポリアルミノシラザンの濃度5.0重量%)4
0−を四つロフラスコに入れ、さらにヘキサメチルホス
ホラストリアミド4.0Ilil!(0,02moΩ)
を加えて窒素気流下80℃で3時間撹拌しながら反応を
行った。反応生成物をろ過し、得られたろ液の溶媒を実
施例1と同様に減圧留去したところ、黄色固体1.5g
が得られた。
ノシラザンの濃度5.0重量%)を実施例2と同様にス
ピンコータにてシリコン基板にコーティングし、800
℃まで昇温速度3℃/分で加熱したところ得られたセラ
ミックス薄膜の膜厚は960人、屈折率は1.8であっ
た。
0重量%)をスピンコータによって窒素雰囲気下でシリ
コン基板にコーティングした。このコーテイング膜を窒
素中でgoo℃まで昇温速度3℃/分で加熱し、透明な
窒化珪素薄膜を得た。このセラミックス薄膜の膜厚及び
屈折率をエリプンメータにて測定したところ、膜厚91
0人、屈折率1.6であった。
00重量%)をデイツプコートによってガラス基板にコ
ーティングした。このコーティング薄膜を窒素中で20
0℃まで昇温速度3℃/分で加熱し、透明な窒化珪素薄
膜を得た、このセラミックス薄膜の膜厚及び屈折率はそ
れぞれ6100人及び1.3であった。
シレン溶液(メチルヒドロポリシラザンの濃度;6.0
重量%)をはけ塗りによって窒素雰囲気下でシリコン基
板にコーティングした。このコーティング薄膜を窒素中
で800℃まで昇温速度3℃/分で加熱し、透明な窒化
珪素薄膜を得た。このセラミックス薄膜の膜厚及び屈折
率は9130人及び1.6であった。
Claims (5)
- (1)ポリシラザンにおいて、下記一般式(i)〜(i
v)で表わされる架橋結合の少なくとも一種を含有し、
リン/ケイ素原子比が0.01〜5の範囲内にありかつ
数平均分子量が約200〜500,000のポリホスホ
シラザン。 (i)▲数式、化学式、表等があります▼;(ii)▲
数式、化学式、表等があります▼; (iii)▲数式、化学式、表等があります▼;(iV
)▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、R^6は水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数
1〜20個を有するアルキル基、アルケニル基、シクロ
アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アルキルアミ
ノ基、水酸基又はアミノ基であり、R^7はR^6のう
ち窒素原子を有する基の窒素原子に結合している残基で
ある) - (2)分子中に少なくともSiH結合又はSiNH結合
を有する数平均分子量が約100〜50,000のポリ
シラザンと、下記一般式( I )〜(V)で表わされる
リン化合物を反応させて、リン/ケイ素原子比が0.0
1〜5の範囲内にあり、かつ数平均分子量が200〜5
00,000であるポリホスホシラザンを得ることを特
徴とするポリホスホシラザンの製造方法。 ( I )P(R^4)_3 (II)((R^4)_2PN)_n (III)P(R^4)_5 (IV)P_2O_5 (V)OP(R^4)_3 (これらの式中、R^4は同一でも異なっていてもよく
、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜20個を有
するアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、ア
リール基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、水酸基又
はアミノ基であり、nは2以上の整数である) - (3)該ポリシラザンが、主として一般式(VI):▲数
式、化学式、表等があります▼ (VI) (式中、R^1,R^2,R^3は水素原子、アルキル
基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基又は
これらの基以外でケイ素に直結する基が炭素である基、
アルキルシリル基、アルキルアミノ基、アルコキシ基を
表わすが、R^1,R^2,R^3の少なくとも1個は
水素原子である) で表わされる単位からなる主骨格を有する数平均分子量
が約100〜50,000のポリシラザンである請求項
2の方法。 - (4)少なくともケイ素、窒素及びリンを含有し、リン
/ケイ素原子比が0.01〜5の範囲にあるセラミック
スであって、該セラミックスは式Si−0−P、Si−
P又はP−Nで表わされる結合を有することを特徴とす
るリン含有セラミックス。 - (5)該セラミックスが少なくとも1.6以上の屈折率
を有する透明薄膜である請求項3のリン含有セラミック
ス。
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JP02292458A JP3114989B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | ポリホスホシラザンとその製造方法及びリン原子含有セラミックス |
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JPH04164923A true JPH04164923A (ja) | 1992-06-10 |
JP3114989B2 JP3114989B2 (ja) | 2000-12-04 |
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- 1990-10-30 JP JP02292458A patent/JP3114989B2/ja not_active Expired - Lifetime
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