DCT涂料新型导热功能填料--六方氮化硼微晶粉(三)
来源: www.szea.net   发布时间: 2015-03-01 13:18   2034 次浏览   大小:  16px  14px  12px
自1842年以来,对于六方氮化硼的制备方法,很多国家进行了大量研究工作,相继出现了多种方法,从化学式上看均有硼原料(HBO3,B2O3,Na2B4O7·10H2O,BCl3,BF3,B2H6)和含氮原料[(NH2)2CO,NH4CL,NaCN],在N2或NH3气氛中反应,而制得BN,制备方法虽然较多,但理想的方法并不多。

二、六方氮化硼的工业化制备方法

    自1842年以来,对于六方氮化硼的制备方法,很多国家进行了大量研究工作,相继出现了多种方法,从化学式上看均有硼原料(HBO3,B2O3,Na2B4O7·10H2O,BCl3,BF3,B2H6)和含氮原料[(NH2)2CO,NH4CL,NaCN],在N2或NH3气氛中反应,而制得BN,制备方法虽然较多,但理想的方法并不多。六方氮化硼的合成总是由含硼化合物及含氮化合物在高温下进行反应,生成六方氮化硼,其生成的n-BN的性质也有所不同,以下分述如下:

     方法一:目前国内主流的生产方法无水硼砂与氯化铵或尿素等混合后,1000℃下在管式炉中于氨气保护下反应,再经水洗、酸洗得到氮化硼产品。其反应式为:

Na2B4O7+2NH4CL+NH3=4BN+2NaCL+7H2O

Na2B4O7+2(NH2)CO=4BN+2Na2O+4H2O+2CO2

    在该反应中,一般采用使含氮化合物过量的方法,得到的氮化硼为微细结晶的六方氮化硼,其氮化硼含量大致在98~99%,其结晶完整度稍低,粒度一般在1微米以下。

     方法二:此外,还有使用无水硼砂与三聚氰胺作为硼源进行反应,制得氮化硼,其反应式为:

   3NaB4O7+2C3N3(NH2)3=12BN+3Na2O+6CO2+6H2O

     此方法与上述方法合成出得产品有所不同,其合成出得六方结晶形态不完整,有些外国厂商认为此方法合成出的氮化硼为六方乱层结构,也简称为t-BN,由于改种氮化硼的结晶在低温下不完整,当在高温(1600-2000℃)下,其结晶反而会生长的较大且完整,因此该方法生产出的产品如经过高温精制工序,会生成3-5微米的较大结晶。

     方法三:当使用硼酸和三聚氰胺分别作为硼源和氨源时,其反应式为

3H3BO3+C3N3(NH2)3=3BN+3CO2+3NH3+3H2O

在小于1000℃下反应,由该方法制得的产品其晶体结构为大量的六方乱层结构,由于没有生成好的结晶,其产品粒径为亚微米级,适用于作为填料及高级陶瓷原料使用。当低温产品经过高温精制后,它可以得到10~20微米级的、高结晶度的六方氮化硼产品,适用于较高级的场合使用,如脱模剂、化妆品、电气绝缘材料等方面。

     方法四:在所有的工业规模生产中,还有一种方法,即气相沉积技术(CVD)生产的氮化硼粉末及制品,其所产生的氮化硼产品称为热解氮化硼,简写为PBN。该方法的化学反应式为:

BCl3+ NH3=BN+3HCl

     热解法可以直接在一个模具上沉积成形,直接生产出纯氮化硼制品,也可以生产PBN的粉末,该法成本较高,但产品纯度是所有工业规模生产方法中最高的,可以达到99.9%以上。适用于特殊方面的要求。

     从上面的论述可以看出,氮化硼的生产方法多种多样,各个厂家所使用的方法各不相同,使得产品性能有较大差异。从国内外的氮化硼生产技术发展来看,追求产品的高性能、差异化、应用性能是一个大的趋势。国外一个厂商的氮化硼产品就有十余种至数十种,分别对应于不同的应用领域。脱离开应用来谈生产工艺技术是不可能的,氮化硼的生产工艺应该满足不同客户的需求。所以在氮化硼的工艺发展上是遵循这个原则来不断改进的。工艺的改进不是目的,满足不断发展的应用领域的需求才是根本。那么,对于一个工艺来说,它是否有足够的灵活性来生产各种不同规格的产品才是最重要的。