氮化硼团聚体、其生产方法及其用途技术

本发明专利技术涉及一种氮化硼团聚体、其生产方法及其用途。具体地，本发明专利技术涉及一种氮化硼团聚体，其包含以一种择优取向相互团聚的薄层状六方氮化硼一次颗粒，所述团聚体成型为片状。本发明专利技术还涉及一种制备所述氮化硼团聚体的方法，其特征在于，薄层状六方氮化硼一次颗粒通过如下方式团聚：它们以一种择优取向相互排列在一起。根据本发明专利技术的所述的片状团聚体是用于聚合物的合适填料，用于制造聚合物‑氮化硼复合体，以及用于氮化硼烧结体的热压。

Boron nitride aggregate, production method and application thereof

The present invention relates to a boron nitride aggregate, its production method and its use. In particular, the present invention relates to a boron nitride aggregate comprising a thin layer of six party boron nitride primary particles agglomerated with a preferred orientation. The agglomerates are formed into sheets. The present invention also relates to a method for preparing the boron nitride aggregate, which is characterized in that the thin layer six party boron nitride primary particles are agglomerated by the following way: they are arranged together in a preferred orientation. According to the invention of the lamellar aggregates is suitable for packing of the polymer used in the manufacture of polymer boron nitride complexes, as well as for hot pressed boron nitride sintered body.

【技术实现步骤摘要】
氮化硼团聚体、其生产方法及其用途本申请是申请日为2011年11月2日、申请号为201180054277.7、专利技术名称为“氮化硼团聚体、其生产方法及其用途”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种氮化硼团聚体、其生产方法及其用途。具体地，本专利技术涉及包含薄层状(lamellar)六方(hexagonal)氮化硼的氮化硼团聚体、其制备方法、其作为聚合物填料的用途和其在氮化硼烧结体的热压工艺中的用途。
技术介绍
由于其良好的导热性，六方氮化硼粉末可被用作聚合物的填料，而在此应用中又同时需要所使用的填料具有良好的电绝缘能力。此外，在冶金应用中，氮化硼粉末也被用作热压工艺中的烧结粉末。此外，六方氮化硼粉末可作为一种润滑剂而被应用于化妆品制备中，也可作为一种脱模剂(partingcompound)而被应用于冶金术中，也可作为作为一种原料被用于立方氮化硼的制备中。六方氮化硼粉末的工业合成是在存在一种氮源的情况下，将硼酸氮化。氨可作为所述氮源，然后，通常使用磷酸钙作为所述硼酸的载体材料。有机氮源如三聚氰胺或尿素也可以在氮气氛下与硼酸或硼酸盐进行反应。氮化反应的温度通常在800-1200℃。然后得到的氮化硼主要是无定形的，它也被称为乱层(turbostratic)氮化硼。在更高的温度下，高达约2100℃温度下，优选在氮气氛中，由无定形氮化硼生成是的六方的，结晶的氮化硼。对于该高温处理，结晶化添加剂(crystallizationadditives)也被添加到所述无定形氮化硼中。在所述高温处理中，六方氮化硼(hBN)被形成，以薄层状形态(lamellarmorphology)的一次颗粒(primaryparticles)存在。所述片晶的典型粒径是约1-20μm，但高达50μm或以上的片晶粒径也是可能的。通常，所述热处理产物在被生产之后，进行研磨或解团聚，以获得可加工的粉末。所述六方氮化硼的热传导率，在所述薄片的平面(a轴)比垂直于该平面方向上(c-轴)更高。在c轴方向的导热率为2.0W/mK，但在a轴方向上为400W/mK的(参见R.F.Hill,SMTANationalSymposium"EmergingpackagingTechnologies",ResearchTrianglePark,N.C.,Nov.18-21,1996)。与薄层状氮化硼一次颗粒或所述一次颗粒的团聚体(其在六方氮化硼的合成过程中形成)一样，作为填料使用的六方氮化硼粉末通常也以特别制造的颗粒形式被使用，即从一次颗粒形成的二次颗粒形式。颗粒化可以改善所述氮化硼粉末的加工性能，如自由流动性和计量属性(meteringproperties)，并且例如在聚合物-氮化硼复合体中可以实现更高的填充度和更高的热导率。这些二次颗粒有多种生产方法，赋予了所述颗粒不同的形态和不同的性能。正如对于在六方氮化硼的合成中产生的团聚体(agglomerates)或聚合物(aggregates)，所述特别制造的颗粒通常也被称为“团聚体”(agglomerates)。现有技术现有的造粒的方法是：球粒化(造粒，pelletization)和喷雾造粒(spraygranulation)。喷雾造粒中的起始点是固体在一种液体中的悬浮液，悬浮液被雾化成液滴，然后干燥。在球粒化中，向所述固体中加入少量液体，由于表面变湿和毛细作用力，这导致所述固体一次颗粒的团聚，所述团聚体然后干燥。在这两种方法中通常都使用粘结剂。这两种方法均可产生具有低密度和/或高孔隙率的二次颗粒。US2006/0127422A1描述了一种方法，用于制造球形氮化硼的团聚体，其中薄层状六方氮化硼自水悬浮液连同有机粘结剂被喷雾干燥。喷雾干燥导致球形氮化硼颗粒具有的平均团聚体粒径为1-500μm。相比所述起始粉末，喷雾颗粒是可流动的。WO03/013845A1描述了一种方法，用于制造球形氮化硼颗粒，其中六方氮化硼的一次颗粒连同加入的聚羧酸、硅烷或有机金属化合物被喷雾干燥，得到的喷雾颗粒然后在1800-2400℃的温度下烧结。通过喷雾干燥造使氮化硼颗粒化的方法的缺点是，它需要使用粘结剂，而所述的用于喷雾干燥的有机粘合剂必须适于特定的体系，在该体系中聚合物填料还需进行进一步加工。由喷雾干燥得到的所述颗粒的密度低，当其用于热塑性塑料填充剂时，所述团聚物可能会完全解体。制备高密度氮化硼颗粒的一种可能性是粉碎热压的氮化硼。这导致高密度颗粒的产生，对应于所述热压块的密度。然而，此方法的缺点是，它首先必须在约1800℃的温度下、在通常为20MPa的轴向压实压力下，自氮化硼粉末(即自氮化硼一次颗粒)来制备热压的氮化硼物体(articles)，而这是一个费力的和昂贵的过程。随后的专门粉碎这些热压物的处理步骤也十分昂贵。US6048511和EP0939066A1描述了另一种作为聚合物填料的氮化硼颗粒的制造方法。在这个方法中，六方氮化硼粉末被加工成颗粒，该颗粒的粒径分布包括100μm的最小粒径范围，研磨的hBN粉末被冷压实，然后所述冷压实材料通过崩解(disintegration)产生所述颗粒，最后将得到的颗粒过筛，以获得具有期望粒径范围的团聚体。多次重复所述崩解和冷压实步骤，材料可以被压实到具有高达1.91g/cm3的密度，通过崩解该材料而制备所述颗粒。此方法的缺点是它非常昂贵，因为它首先需要获得具有特殊粒径分布的起始粉末，然后，需要几个压实和粉碎的步骤。在US2002/0006373A1中，在氮气氛下的1400-2300℃高温处理下、形成六方氮化硼的过程中所形成的团聚的氮化硼片层团块，被研磨以形成粉末，该粉末含有六方氮化硼团聚体和非团聚的六方氮化硼，然后将非团聚的片晶除去，得到一种由六方氮化硼片晶的团聚体组成的粉末，所述团聚体的粒径分布在10至125μm之间。US2004/0208812A1描述了一种制备含有氮化硼团聚体的氮化硼粉末的方法，该方法中，片晶粒径至少为2μm的六方氮化硼被压实成生坯(greencompacts)，然后将所述生坯在高于1400℃的温度下烧结成密度在1.4至1.7g/cm3之间，然后将所得的烧结压块研磨。WO2005/021428A1描述了一种制备具有低度和中等密度的氮化硼团聚体的方法，在该方法中，最大颗粒粒径为5μm的乱层或六方氮化硼粉末在高于1400℃，优选为1850-1900℃的温度下被热处理，然后研磨。在进行所述热处理之前，氮化硼粉末可以被均衡地压缩成压块，让后将之研磨。所得的团聚体可以是球形的至立方体形的，并且所述团聚体具有各向同性的性质，即所述团聚体中的一次颗粒是不定向的。US5854155和US6096671描述了一种制备团聚的薄层状氮化硼颗粒的方法，在该方法中，所述团聚物(aggregates)中的一次颗粒是无定向的，即它们不具有择优取向，并且它们不通过粘结剂结合在一起。所述的氮化硼的团聚物是松果形的，并且已经在六方氮化硼的合成过程中形成，该合成过程使用硼酸、三聚氰胺和结晶催化剂。所述的团聚物具有十分低的密度和低的机械稳定性。到目前为止，描述氮化硼颗粒的制造方法的一个共同特点是，它们都由无定向薄层状氮化硼颗粒组成。对于为了增加聚合物的热导率而使用的填料而言，所述六方氮化硼的薄层状形状是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化硼团聚体，其包含以一种择优取向相互团聚的薄层状六方氮化硼一次颗粒，其特征在于，所述团聚体通过压实成型为片状，所述团聚体不含粘结剂，并且所述团聚体的成型表面占总表面的比例至少为10％，其中所述一次颗粒具有0.5μm至15μm的平均颗粒粒径。

【技术特征摘要】
2010.11.10 DE 102010050900.01.一种氮化硼团聚体，其包含以一种择优取向相互团聚的薄层状六方氮化硼一次颗粒，其特征在于，所述团聚体通过压实成型为片状，所述团聚体不含粘结剂，并且所述团聚体的成型表面占总表面的比例至少为10％，其中所述一次颗粒具有0.5μm至15μm的平均颗粒粒径。2.根据权利要求1所述的氮化硼团聚体，其特征在于，所述氮化硼一次颗粒以一种择优取向相互团聚，通过这种方式，所述氮化硼一次颗粒的片晶平面基本上相互平行排列。3.根据权利要求1所述的氮化硼团聚体，其特征在于，测得的所述片状团聚体的织构指数高于1.5。4.根据权利要求3所述的氮化硼团聚体，其特征在于，测得的所述片状团聚体的织构指数至少为2.0。5.根据权利要求4所述的氮化硼团聚体，其特征在于，测得的所述片状团聚体的织构指数至少为2.8。6.根据权利要求5所述的氮化硼团聚体，其特征在于，测得的所述片状团聚体的织构指数至少为3.5。7.根据权利要求1所述的氮化硼团聚体，其特征在于，测得的所述片状团聚体的织构指数为0.7或更低。8.根据权利要求7所述的氮化硼团聚体，其特征在于，测得的所述片状团聚体的织构指数为0.5或更低。9.根据权利要求8所述的氮化硼团聚体，其特征在于，测得的所述片状团聚体的织构指数为0.35或更低。10.根据权利要求9所述的氮化硼团聚体，其特征在于，测得的所述片状团聚体的织构指数为0.3或更低。11.根据权利要求1所述的氮化硼团聚体，其特征在于，所述片状团聚体的密度至少为1.6g/cm3。12.根据权利要求11所述的氮化硼团聚体，其特征在于，所述片状团聚体的密度至少为1.8g/cm3。13.根据权利要求12所述的氮化硼团聚体，其特征在于，所述片状团聚体的密度至少为2.0g/cm3。14.根据权利要求1所述的氮化硼团聚体，其特征在于，所述片状团聚体的成型表面占总表面的比例至少为20％。15.根据权利要求1所述的氮化硼团聚体，其特征在于，所述片状团聚体的厚度为10至500微米。16.根据权利要求15所述的氮化硼团聚体，其特征在于，所述片状团聚体的厚度为15至350微米。17.根据权利要求16所述的氮化硼团聚体，其特征在于，所述片状团聚体的厚度为30至200微米。18.根据权利要求1所述的氮化硼团聚体，其特征在于，平均团聚体粒径d50至多为500微米。19.根据权利要求18所述的氮化硼团聚体，其特征在于，平均团聚体粒径d50至多为200微米。20.根据权利要求1所述的氮化硼团聚体，其特征在于，所述团聚体除含有所述氮化硼一次颗粒外，还含有聚合物和/或其他粒子，其选自包括以下物质的组：碳化物、硼化...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·恩格勒，克里希纳·乌伊贝尔，延斯·艾克勒，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US