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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autor: Schiavon, Marco Antônio
Título: Polissiloxanos e Polissilazanos como Precursores de Materiais Cerâmicos e suas Aplicações na Obtenção de Compósitos de Matriz Cerâmica.
Ano: 2002
Orientadora: Profa. Dra. Inez Valéria Pagotto Yoshida
Departamento: Química Inorgânica
Palavras-chave: Cerâmica, Pirólise de polímeros, Oxicarbeto de silício, Compósitos de matriz cerâmica
Resumo: Este trabalho envolveu a preparação de diferentes polímeros pré-cerâmicos, como polissiloxano e polissilazano, e sua conversão, por pirólise sob atmosfera controlada, a vidros de oxicarbeto de silício (SiOC) e carbonitreto de silício (SiCN), respectivamente. O polissiloxano foi gerado a partir da reação de hidrossililação entre os oligômeros 1,3,5,7-tetravinil-1,3,5,7-tetrametilciclotetrassiloxano e 1,3,5,7-tetrametil-1,3,5,7-ciclotetrassiloxano, e o polissilazano por polimerização radicalar do oligômero 1,3,5-trivinil-1,3,5-trimetilciclotrissilazano. A conversão polímero-cerâmica foi monitorada por técnicas como IV, RMN Si-29 e C-13, e DRX. Compósitos de matriz cerâmica (CMC) como SiC/SiCxO4-x e Si3N4/SiCxO4-x foram preparados utilizando-se polissiloxano e cargas inertes como SiC e Si3N4. A mistura deste polímero com CrSi2 como carga reativa gerou os compósitos SiC/CrSi2 e Si3N4/Cr3C2, sob atmosferas de Ar e N2, respectivamente. Em todos estes casos o polissiloxano atuou não somente como agregante das partículas do pó, mas também como precursor da fase cerâmica rica em SiC, possibilitando controle do encolhimento e da porosidade dos CMC´s. Os CMC's apresentaram boas propriedades mecânicas quando avaliados por ensaios de flexão em três pontos e resistência à abrasão. A introdução de boro em um polissiloxano, via processo sol-gel, e no polissilazano, via hidroboração, foi facilmente conseguida, gerando poli(borossiloxanos) e poli(borossilazanos) em diferentes composições. Enquanto o carbonitreto de silício-boro apresentou retardamento à cristalização em temperaturas mais altas, em relação ao correspondente material sem este elemento, o oxicarbeto de silício-boro apresentou efeito contrário.
Abstract: In this work different preceramic polymers, as polysiloxane and polysilazane were prepared, and their conversions by controlled pyrolysis to silicon oxycarbide (SiOC) and silicon carbonitride (SiCN) glasses, respectively, were studied. The polysiloxane was prepared from 1,3,5,7-tetravinyl-1,3,5,7-tetramethylciclotetrasiloxane and 1,3,5,7-tetramethyl-1,3,5,7-ciclotetrasiloxane oligomers, by hydrosilylation reaction, and the polysilazane by radicalar polymerization of 1,3,5-trivinyl-1,3,5-trimethylciclotrisilazane oligomer. The polymer-to-ceramic conversion was monitored by techniques as IV, RMN Si-29 and C-13, and XRD. Ceramic matrix composites (CMC) as SiC/SiOC and Si3N4/SiOC were prepared using polysiloxane and SiC and Si3N4 inert fillers. The mixture of this polymer with CrSi2, as reactive filler, generated SiC/CrSi2 and Si3N4/Cr3C2 composites, under Ar and N2 atmospheres, respectively. In all these cases the polysiloxane not only acted as a binder of ceramic particles, but also as a precursor of the ceramic phase, making possible the control of the shrinkage and the porosity of the CMC's. The CMC's presented good mechanical properties when evaluated by three-point flexural and abrasion resistance tests. The introduction of boron in the polysiloxane, by the sol-gel process, and in the polysilazane, by hydroboration, was easily achieved, generating poly(borosiloxanes) and poly(borosilazanes) with different boron amounts. While the silicon-boron carbonitride presented low crystallization rate in higher temperatures, when compared to the correspondent glass without this element, the silicon-boron oxycarbide presented contrary effect.
Arquivo (Texto Completo): vtls000294030.pdf ( tamanho: 4,76MB )

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