Polissilanos como precursores para carbeto de silicio

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

1995

RESUMO

Neste trabalho, procurou-se desenvolver polímeros à base de silício que pudessem agir como bons precursores pirolíticos de carbeto de silício, SiC, cujas excelentes propriedades físicas e químicas, tais como dureza, resistência à oxidação e a altas temperaturas, fazem deste material uma das cerâmicas tecnologicamente mais importantes. O polimetilsilano, PMS, foi escolhido como polímero-base nas investigações por guardar a mesma proporção entre átomos de silício e carbono que o SiC (1:1). O PMS, por pirólise, gerou um material cerâmico em baixo rendimento (~20%) e composição rica em silício (62,4% SiC, 37,6% Si). Com o objetivo de melhorar o desempenho do PMS, foram realizadas modificações em sua estrutura obtendo-se três classes distintas de precursores: 1. Copolímeros com unidades di- e tri- funcionais do tipo -[(CH3HSi)a(CH3Si)b]n-, para os quais se observou aumento do rendimento cerâmico, em relação ao PMS. Este fato pode ser explicado pelo aumento do número de grupos tri-funcionais, que atuaram como pontos de reticulação do polímero, impondo restrições à evolução de ciclos organossilanos voláteis durante a pirólise. Entretanto, o rendimento sintético da fração solúvel destes polímeros se mostrou muito baixo. 2. O PMS foi submetido à radiação ultra-violeta (em presença ou não de AIBN), obtendo-se uma mistura de polímeros solúveis, que produziu um rendimento cerâmica superior ao do PMS. Entretanto, o material cerâmico resultante ainda apresentou uma composição rica em silício, o que levou à preparação do terceiro conjunto de precursores com o objetivo de aumentar o teor de carbono no produto final. 3. Partindo-se de uma mistura reativa entre PMS e tetra-alilsilano, TAS, preparou-se uma série de precursores, através da reação de hidrossililação, os quais levaram a um aumento do rendimento cerâmico. Para a mistura de composição 1 moI de PMS/0,5 mol de TAS obteve-se um rendimento cerâmico de 64,0% e um material final com composição de 99,2% de SiC e 0,8% de C, ou seja, quase estequiométrica. O mecanismo da conversão cerâmica desta classe de precursores foi estudado através das técnicas de IV-TF, RMN-MAS C e Si, e medidas de densidade. Os produtos poliméricos e cerâmicos foram caracterizados por IV-TF, RMN multinuclear, e análise elementar. Alguns deles foram também estudados por análise térmica (DSC e TGA), DRX, MET e VPO. Finalmente, foi possível estabelecer relações entre a estrutura do sistema precursor e o material cerâmico produzido.

ASSUNTO(S)

carboneto de silicio polimeros de silicio

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