ポリメチルシルセスキオキサンからの新規不融化法を介したセラミックス繊維の合成

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20560627
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 成澤 雅紀 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (00244658)
• 連携研究者: 間渕 博 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (70109883)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 前駆体法 / セラミックス繊維 / シリコンオキシカーバイド / シリコーン樹脂 / 金属塩化物 / 脱炭焼成

研究概要

広く市販される低炭素シリコーン樹脂の一種であるポリメチルシルセスキオキサンからのSiOC セラミックス繊維合成過程について開発研究を行った。溶融紡糸性に関してポリマーの熱硬化の観点から解析を行った。また焼成時に繊維形状を保つ不融化に関しては、SiCl_4、TiCl_4などの金属塩化物との気相反応や電子線照射が有効であることを見出した。合成されたSiOC繊維は耐酸化皮膜を形成することにより、1000-1200℃領域で実用可能な耐酸化性を呈する。確立された合成過程をもとに、焼成雰囲気を水素含有下で制御、改良することにより、繊維内部からの脱炭を促進し、淡色かつ発光性を有する新規セラミックス繊維の合成にも成功している。

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis of SiO2-TiO2 Fibers with Photocatalytic Activity by TiCl4 Vapor Curing on Melt-Spun Silicone Fiber (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Narisawa, Y. Satoh, T. Kamegawa, H. Yamashita
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Socisty of Japan Vol.119 ページ: 544-547
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Oxidation Resistance of Thin Continuous Silicon Oxycarbide Fiber Derived from Silicone Resin with Low Carbon Content (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Narisawa, R. Sumimoto, K. Kita
  • 雑誌名: Journal of Materials Science Vol.45 ページ: 5642-5648
  • 査読あり
• [雑誌論文] Processing of Porous Silicon Carbide with Toughened Strut Microstructure (2010)
  • 著者名/発表者名: J.H. Eom, Y.W. Kim, M. Narisawa
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan Vol.118 ページ: 380-383
  • 査読あり
• [雑誌論文] Silicone Resin Applications for Ceramic Precursors and Composites (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Narisawa
  • 雑誌名: Materials 3 ページ: 3518-3536
• [雑誌論文] Synthesis and Properties of Ceramic Fibers from Polycarbosilane/ polymethylphenylsilane Polymer Blends (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Kita, M. Narisawa, A. Nakahira, H. Mabuchi, M. Sugimoto, M. Yoshikawa
  • 雑誌名: Jornal of Materials Science 45 ページ: 3397-3404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of SiOC Base fibers from Silicone Resin with Low Carbon Content and Control of Surface Functionality by metal Chloride treatment in Vapor (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Narisawa, R. Sumimoto, K. Kita, H. Mabuchi, Y. W. Kim, M. Sugimoto, M. Yoshikawa
  • 雑誌名: Materials Science Forum 658 ページ: 400-403
• [雑誌論文] High-temperature pyrolysis of ceramic fibers derived from polycarbosilane- polymethylhydrosiloxane polymer blends with porous structures (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Kita, M. Narisawa, A. Nakahira, H. Mabuchi, M. Sugimoto, M. Yoshikawa
  • 雑誌名: Jornal of Materials Science 45 ページ: 139-145
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of heat Stability of Si-O-C Fibers Derived from Polymethylsilsesquioxane (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Narisawa, R. Sumimoto, K. Kita, Y. Satoh, M. Yoshikawa
  • 雑誌名: Ceramic Transactions 213 ページ: 39-44
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of Curing Process on Melt Spun Polymethyl-silsesquioxane Fiber as Precursor for Silicon Oxycarbide Fibers (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Narisawa, R. Sumimoto, K. Kita, H. Mabuchi, Y.-W. Kim, M. Sugimoto, M. Yoshikawa
  • 雑誌名: Advanced Materials Research Vol.66 ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of SiC Based Fibers with Continuous Pore Structure by Meltspinning and Controlled Curing Method (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kita, M. Narisawa, H. Mabuchi, M. Itoh, M. Sugimoto, M. Yoshikawa
  • 雑誌名: Advanced Materials Research Vol.66 ページ: 5-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Continuous Pore Structures in Si-C-O Fibers by Adjusting the Melt Spinning Condition of a Polycarbosilane- Polysiloxane Polymer Blend (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kita, M. Narisawa, H. Mabuchi, M. Itoh, M. Yoshikawa, M. Itoh
  • 雑誌名: Journal of the American Ceramic Society Vol.92 ページ: 1192-1197
  • 査読あり
• [雑誌論文] Melt Spinning and Metal Chloride Vapor Curing Process on Polymethylsilsesquioxane as Si-O-C Fiber Precursor (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Narisawa, R. Sumimoto, K. Kita, H. Kado, H. Mabuchi, Y. W. Kim
  • 雑誌名: Journal of Applied Polymer Science Vol.114 ページ: 2600-2607
  • 査読あり
• [学会発表] Microstructure of SiC-Si-Al2O3 composites derived from Silicone Resin-Metal Aluminum Filler Compounds by Low temperature reduction Process (2011)
  • 著者名/発表者名: 成澤雅紀, 阿部雄介
  • 学会等名: #rd International Congress on Ceramics
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 20111114-20111116
• [学会発表] TiCl4 不融化を介して合成されたSiO2-TiO2 繊維のTi 担持量の制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 成澤雅紀、佐藤弥生
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2010年年会
  • 発表場所: 静岡大学、静岡
  • 年月日: 20110316-20110318
• [学会発表] アルミ還元型アクティブフィラー法におけるシリコーン樹脂の低温セラミックス化反応と微細構造変化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 成澤雅紀、阿部雄介、石原亘
  • 学会等名: 第29回無機高分子研究討論会
  • 発表場所: 東京理科大学、東京
  • 年月日: 20101211-20101212
• [学会発表] Si-O-C繊維表面における高温耐酸化皮膜形成過程 (2010)
  • 著者名/発表者名: 成澤雅紀、住本竜一、北憲一郎
  • 学会等名: 日本金属学会第147回秋期大会
  • 発表場所: 北海道大学、札幌
  • 年月日: 20100925-20100927
• [学会発表] シリコーン樹脂を前駆体としたSiO2-TiO2 繊維の合成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤弥生、成澤雅紀
  • 学会等名: 日本金属学会第147回秋期大会
  • 発表場所: 北海道大学、札幌
  • 年月日: 20100925-20100927
• [学会発表] TiCl4 気相不融化を介して合成されたSiO2-TiO2 複合繊維の表面構造観察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 成澤雅紀、佐藤弥生
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成22年度秋季大会
  • 発表場所: 京都大学、京都
  • 年月日: 20100909-20100911
• [学会発表] アルミニウム粒子分散シリコーン樹脂複合体における低温セラミックス化反応 (2010)
  • 著者名/発表者名: 成澤雅紀, 阿部雄介, 門寛之
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成22年度春季大会
  • 発表場所: 早稲田大学、東京
  • 年月日: 20100525-20100527
• [学会発表] Synthesis of SiOC Based Fibers from Silicone resin with Low Carbon Content and Control of Surface Functionality by metal Chloride Treatment in Vapor (2010)
  • 著者名/発表者名: 成澤雅紀, 佐藤弥生, 住本竜一, 亀川孝, 山下弘巳
  • 学会等名: The 11^<th> International Symposium on Eco-materials Processing and Design
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 20100109-20100112
• [学会発表] TiCl4 気相不融化によるSiO2-TiO2 繊維中のTi 含有量制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤弥生、成澤雅紀
  • 学会等名: 平成22年度第2回鉄鋼プロセス研究会、第3回材料科学研究会合同研究会
  • 発表場所: 京都大学、京都
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] シリコーン樹脂前駆体から合成されたSi-O-C 繊維の高温劣化と構造観察 (2009)
  • 著者名/発表者名: 成澤雅紀、住本竜一、佐藤弥生
  • 学会等名: 第28回無機高分子研究討論会
  • 発表場所: 東京理科大学、東京
  • 年月日: 20091105-20091106
• [学会発表] シリコーン樹脂の溶融紡糸を介したSiOC-TiO2 光触媒繊維の合成と評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤弥生、成澤雅紀、住本竜一、北憲一郎、間渕博、亀川孝、山下弘巳
  • 学会等名: 第28回無機高分子研究討論会
  • 発表場所: 東京理科大学、東京
  • 年月日: 20091105-20091106
• [学会発表] 前駆体法によって合成されたSi-O-C 繊維の耐熱性評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 住本竜一、北憲一郎、成澤雅紀、間渕博
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第22回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 愛媛大学、愛媛
  • 年月日: 20090916-20090918
• [学会発表] ポリメチルシルセスキオキサン(PMSQ)からのSi-O-C セラミックス繊維合成における耐熱性評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 住本竜一、北憲一郎、成澤雅紀、間渕博
  • 学会等名: 日本金属学会第145回秋期大会
  • 発表場所: 京都大学、京都
  • 年月日: 20090915-20090917
• [学会発表] Synthesis and Investigation of SiOC-TiO2 Fiber derived from Polymethylsilsesquioxane with Photocatalytic Activity (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤弥生, 成澤雅紀, 住本竜一, 間渕博, 亀川孝, 山下弘巳
  • 学会等名: 3^<rd> International Conference on Science and Technology for Advanced Ceramics 3^<rd> International Conference on Science and technology for Advanced Ceramics
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20090616-20090619
• [学会発表] Evaluation of Heat Stability of Si-O-C Fibers Derived from Polymethylsilsesquioxane (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Narisawa, R.Sumimoto, K.Kita, Y.Satoh, H.Kado, H.Mabuchi
  • 学会等名: 8^<th> Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 20090505-20090531
• [学会発表] Investigation of Nano Porous SiC Based Fibers Synthesized by Precursor method (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Kita, M.Narisawa, A.Nakahira, H.Mabuchi, M.Sugimoto, M.Yoshikawa
  • 学会等名: 8^<th> Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 20090505-20090531
• [学会発表] Al 基フィラーによって促進されたシリコーン樹脂前駆体のセラミックス化過程 (2009)
  • 著者名/発表者名: 成澤雅紀、門寛之、間渕博
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2009年年会
  • 発表場所: 東京理科大学、野田
  • 年月日: 20090316-20090318
• [学会発表] Investigation of Curing Process on Melt Spun Polymethylsilsesquioxane Fiber as Precursor for Silicon Oxycarbide Fibers (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Narisawa, R.Sumimoto, K.Kita, H.Mabuchi, Y.-W.Kim, M.Sugimoto, M.Yoshikawa
  • 学会等名: The 1 st International Symposium on Advanced Synthesis and processing technology for Materials
  • 発表場所: Wuhan, China
  • 年月日: 20081114-20081117
• [学会発表] Synthesis of SiC Based Fibers with Continuous Pore Structure by Melt Spinning and Controlled Curing Method (2008)
  • 著者名/発表者名: K.Kita, M.Narisawa, H.Mabuchi, M.Itoh, M.Sugimoto, M.Yoshikawa
  • 学会等名: The 1 st International Symposium on Advanced Synthesis and processing technology for Materials
  • 発表場所: Wuhan, China
  • 年月日: 20081114-20081117
• [学会発表] 金属塩化物不融化を利用したSi-O-C 繊維およびSi-O-C-X 繊維の合成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 成澤雅紀、住本竜一、佐藤弥生、北憲一郎、間渕博
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第21回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 20080924-20080926
• [学会発表] ポリメチルシルセスキオキサン(PMSQ)からのSi-O-C セラミックス繊維合成における各種不融化条件の影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 住本竜一、北憲一郎、成澤雅紀、間渕博、杉本雅樹、吉川正人
  • 学会等名: 第57回高分子討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学、大阪
  • 年月日: 20080924-20080926
• [学会発表] 溶融紡糸プロセスの制御と電子線照射不融化による炭化ケイ素マイクロチューブ構造の生成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 北憲一郎、成澤雅紀、間渕博、杉本雅樹、吉川正人
  • 学会等名: 第57回高分子討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学、大阪
  • 年月日: 20080924-20080926
• [備考] ホームページ等
• [産業財産権] 蛍光体およびその製造方法 (2011)
  • 発明者名: 成澤雅紀
  • 権利者名: 大阪府立大学
  • 産業財産権番号: 特願2011-72824
  • 出願年月日: 2011-03-29