Ceramic fibers from hydridopolysilazane

Advanced Ceramics Program, Dow Corning Corporation, Midland, MI 48686-0995, England.

Abstract

The reaction of trichlorosilane with hexamethyldisilazane results in the formation of a highly branched solid polysilazane of the general formula (HSi(NH)_3/2)_x (HSi(N)_3/2)_y ((NH)_1/2SiMe₃)_z. When the values of x, y and z are 1.0, 0.3-0.6 and 0.4-0.7 respectively, the physical properties of the polymers are appropriate for melt spinning of 10-15 µm diameter fibers. Fibers are crosslinked (cured) on exposure to trichlorosilane. Pyrolysis of the cured fibers leads to amorphous ceramic fibers with up to 3.1 GPa tensile strength and 250 GPa elastic modulus.

Résumé

La réaction du trichlorosilane avec l'hexaméthyldisilazane aboutit à la formation d'un solide hautement ramifié de formule générale (HSi(NH)_3/2)_x (HSi(N)_3/2)_y ((NH)_1/2SiMe₃)_z. Lorsque les valeurs de x, y, z sont respectivement de 1,0, 0,3-0,6, 0,4-0,7, les propriétés physiques des polymères permettent de filer à l'état fondu des fibres de 10-15 μm de diamètre. Ces fibres sont améliorées par exposition au trichlorosilane. Après ce traitement elles sont portées à 1 200 degrés centigrades et la pyrolyse donne des fibres céramiques dont la résistance à la tension et le module d'élasticité atteignent respectivement 3,1 et 250 GPa.