JPH1129309A - 六方晶窒化ほう素粉末 - Google Patents

六方晶窒化ほう素粉末

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JPH1129309A
JPH1129309A JP18657297A JP18657297A JPH1129309A JP H1129309 A JPH1129309 A JP H1129309A JP 18657297 A JP18657297 A JP 18657297A JP 18657297 A JP18657297 A JP 18657297A JP H1129309 A JPH1129309 A JP H1129309A
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boron nitride
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Shinji Nakagawa
信治 中川
Yukio Kuroda
幸雄 黒田
Taku Kawasaki
卓 川崎
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Abstract

(57)【要約】 【課題】充填材の微粒子成分として好適な含有水分量の
少ない六方晶窒化ほう素粉末を提供すること。 【解決手段】 BET法比表面積が15.0m2 /g以
上、含有水分量が0.15重量%以下であることを特徴
とする六方晶窒化ほう素粉末。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂、ゴム、グリ
ース等の充填材の微粒子成分として好適な含有水分量の
少ない六方晶窒化ほう素粉末に関する。
【0002】
【従来の技術】六方晶窒化ほう素粉末は、黒鉛類似の層
状構造を有し、熱伝導性、絶縁性、化学的安定性、固体
潤滑性、耐熱衝撃性などの特性に優れ、これらの特性を
活かして固体潤滑・離型剤、填材、耐熱性・絶縁性焼結
体の製造用原料などに応用されている。六方晶窒化ほう
素粉末を充填材として用いる場合、その充填性を向上さ
せるために、通常、粗粒子成分と微粒子成分を混ぜ合わ
せて粒子径分布の調整が行われる。
【0003】しかしながら、例えば樹脂を100℃以上
で硬化を行う場合に、粒子径分布の調整を行った六方晶
窒化ほう素粉末を充填材として用いた樹脂では、六方晶
窒化ほう素粉末の微粒子成分に含まれる水分が蒸発する
ために発泡し強度が低下するという問題がある。また、
硬化触媒を用いた樹脂に上記粒子径分布の調整を行った
六方晶窒化ほう素粉末を配合すると、六方晶窒化ほう素
粉末の微粒子成分に含まれる水分と硬化触媒が反応し硬
化が進まないという問題があった。充填材を粗粒子成分
主体の六方晶窒化ほう素粉末とすれば、これらの問題は
起こらないが、充填性が損なわれてしまうという問題が
あった。
【0004】高純度かつ微細な粒子径を持つ六方晶窒化
ほう素粉末を得る方法として、特開昭61−25690
5号公報には、粗製六方晶窒化ほう素粉末に炭素質粉末
を5〜15重量%添加し、アンモニア又はアンモニアと
非酸性ガスとの混合ガス気流中で加熱処理することが記
載されている。しかし、この方法では、副生成ガスの水
蒸気が粉体に混入し、水分量が0.2重量%程度をこえ
てしまう。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、 充填
材の微粒子成分として好適な含有水分量が少なく、微粉
末の六方晶窒化ほう素粉末を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため種々検討した結果、六方晶窒化ほう素粉
末の微粒子成分には含有水分が多いが、これを減少させ
るには非晶質窒化ほう素を原料とし、これに特定量の結
晶化触媒を添加し、実質的に水素原子を含まない非酸化
性ガスの雰囲気下、従来よりも比較的低温で焼成し結晶
化すればよいことを見いだし、本発明に至ったものであ
る。
【0007】すなわち、本発明は、BET法比表面積が
15.0m2 /g以上、含有水分量が0.15重量%以
下である六方晶窒化ほう素粉末である。また、本発明
は、結晶化触媒5〜20重量%含有の非晶質窒化ほう素
粉末物を、実質的に水素原子を含まない非酸化性ガスの
雰囲気下、温度1400℃〜1650℃で焼成して得ら
れた六方晶窒化ほう素粉末である。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、更に詳しく本発明について
説明する。
【0009】本発明の六方晶窒化ほう素粉末は、含有水
分が少なくかつ微粒子であることが特徴である。すなわ
ち、従来の結晶性の高い粗粒子からなる六方晶窒化ほう
素粉末にあってはその含有水分量は0.1重量%以下で
あるが、比表面積が15.0m2 /g以上である微粒子
の窒化ほう素粉末においては、その含有水分量は0.1
5重量%よりも多いものであった。これに対し、本発明
の六方晶窒化ほう素粉末は、BET法比表面積が15.
0m2 /g以上、含有水分量が0.15重量%以下であ
る。
【0010】本発明の微粒子の六方晶窒化ほう素粉末
は、含有水分量が少ないため、樹脂やグリース等に充填
してもその加水分解を抑えることができる。
【0011】含有水分量は、100℃以上の一定温度中
に被測定物を恒量になるまで放置し、その重量減少を調
べることによって便宜的に知ることができるが、より精
度良く測定するには、 以下のカールフィッシャー滴定法
によることが望ましい。
【0012】カールフィッシャー滴定法とは、カールフ
ィッシャー試薬を用いた含有水分測定法であり、I2
SO2 +H2 O→2HI+SO3 、の反応を利用したも
のである。その手順は、 まず系内を100℃以上の一定
温度に保ち系内の水分を完全に除去した後、被測定物を
投入し、被測定物中の水分とカールフィッシャー試薬と
を上式により反応させる。被測定物中の水分が完全に放
出されるまで系内は一定温度に保たれる。六方晶窒化ほ
う素は結晶水を持たないので、測定温度は100℃以
上、窒化ほう素が分解する600℃程度以下で行われ
る。次いで、滴定を行い、その終点から含有水分量を算
出する。滴定の終点は、過剰よう素による着色、電位差
滴定又は電流滴定により知ることができる。
【0013】また、本発明においては、微粒子の多い六
方晶窒化ほう素粉末であるかどうかの評価は表面積値を
用いて行われる。レーザー回折・散乱法によってもおよ
その評価はできるが、一般にサブミクロン以下の粒子を
多く含む粉末では凝集が起きていることが多く、この凝
集の解砕が効果的に行われたかどうかによって測定値が
異なるため、本発明においては適切な方法とはいえな
い。
【0014】本発明の六方晶窒化ほう素粉末は、原料と
して、結晶化触媒5〜20重量%含有する非晶質窒化ほ
う素粉末を用い、しかも窒化ほう素の結晶化温度を比較
的低温である1400℃〜1650℃とすることによっ
て製造することができる。
【0015】非晶質窒化ほう素粉末に結晶化触媒を混合
するには、非晶質窒化ほう素粉末に結晶化触媒を機械的
に混合する方法、非晶質窒化ほう素粉末の合成原料に結
晶化触媒及び/又は結晶化触媒の前駆物質を混合してお
き、非晶質窒化ほう素粉末の合成と同時に結晶化触媒を
混入させる方法のいずれかが用いられる。後者の場合に
は、非晶質窒化ほう素粉末の合成の際に前駆物質である
ほう酸等が揮発するのでその揮発量を見越して各原料成
分の割合を調整することが必要となる。なお、混合に際
しては、ボールミル、リボンブレンダー、ヘンシェルミ
キサーなどの一般的な混合機が使用される。
【0016】本発明で使用される結晶化触媒は、酸化ほ
う素(B2 3 )、アルカリ金属のほう酸塩、アルカリ
土類金属のほう酸塩などである。また、結晶化触媒の前
駆物質とは、非晶質窒化ほう素粉末の結晶化温度ないし
は合成温度において上記結晶化触媒を生成する物質であ
る。例えば、酸化ほう素の前駆物質はほう酸であり、ア
ルカリ金属ほう酸塩のそれはアルカリ金属の炭酸塩、水
酸化物及び/又は酸化物とほう酸との混合物であり、更
にはアルカリ土類金属ほう酸塩のそれはアルカリ土類金
属の炭酸塩、水酸化物及び/又は酸化物とほう酸との混
合物である。
【0017】結晶化触媒の量は生成する六方晶窒化ほう
素粉末に対し内割で5〜20重量%である。5重量%よ
りも少ないと結晶化が不十分となり、 また20重量%よ
りも多いと結晶化が進み過ぎて結晶性が高くなり、BE
T比表面積が小さくなる。
【0018】本発明で採用される結晶化温度は1400
〜1650℃である。焼成温度が1400℃よりも低い
と非晶質窒化ほう素粉末が十分に結晶化しない。一方、
焼成温度が1650℃よりも高いと粒成長が進みすぎ、
BET比表面積が小さくなる。
【0019】本発明における焼成(結晶化)は、実質的
に水素原子を含まない非酸化性ガスの雰囲気下で行われ
る。酸化性ガス雰囲気下であると、非晶質六方晶窒化ほ
う素粉末又は生成した六方晶窒化ほう素粉末が酸化され
てしまう。また、水素ガス、アンモニアガス等のように
分子中に水素原子を持つガスでは、焼成時に水素原子が
非晶質六方晶窒化ほう素粉末に不純物として取り込まれ
た酸素原子と反応して水蒸気を発生するので本発明には
適さない。実質的に水素原子を含まない非酸化性ガスの
具体例としては、ヘリウム、アルゴンなどであるが、本
発明においては、入手しやすく安価である脱水された窒
素ガスが最適である。
【0020】焼成炉としては、マッフル炉、管状炉、雰
囲気炉などのバッチ式炉や、ロータリーキルン、スクリ
ューコンベヤ炉、トンネル炉、ベルト炉、プッシャー
炉、竪型連続炉などの連続式炉が用いられる。これらは
目的に応じて使い分けられ、例えば多くの品種の窒化ほ
う素粉末を少量ずつ製造するときはバッチ式炉を、一定
の品種を多量製造するときは連続式炉が採用される。
【0021】以上のようにして製造された六方晶窒化ほ
う素粉末は、必要に応じて粉砕、分級、酸処理による残
留触媒の除去(精製)、洗浄、乾燥などの後処理工程を
経た後、実用に供される。
【0022】本発明の方法で製造された六方晶窒化ほう
素粉末は、BET法比表面積が15.0m2 /g以上で
あり、含有水分量が0.15重量%以下となる理由は、
次のように考えられる。すなわち、通常、比表面積の大
きな六方晶窒化ほう素粉末は、窒素源原料とほう素源原
料との混合物、又は分子内中に窒素源とほう素源をもつ
物質を、1400℃〜1800℃で反応及び結晶化する
ことによって製造される。この場合において、窒素源と
してアミノ基を分子内に持つ物質やアンモニアが用いら
れるが、このような分子中に水素原子を持つ物質を原料
としたのでは焼成の際に反応の副生成ガスとして水蒸気
が発生し、水分含有量の多い六方晶窒化ほう素粉末とな
る。これに対し、本発明の製造法によれば、非晶質窒化
ほう素粉末と結晶化触媒の混合物を原料に用いて140
0℃〜1650℃という低温度領域で結晶化が行われる
ため、焼成時に水蒸気等の反応の副生成ガスは発生せず
に、窒化ほう素の結晶化のみが緩やかに進行する。この
ため比表面積が大きいにもかかわらず、含有水分量の少
ない六方晶窒化ほう素粉末となる。
【0023】
【実施例】以下、実施例、比較例、参考例をあげて更に
具体的に本発明を説明する。
【0024】実施例1 結晶化触媒としてB2 3 を12重量%含有した非晶質
窒化ほう素粉末10kgをバッチ雰囲気炉にて、脱水さ
れた窒素ガス雰囲気下、1600℃で焼成した。得られ
た焼成物を粉砕し、硝酸にて残留触媒の除去・洗浄・乾
燥を行い六方晶窒化ほう素粉末を得た。この六方晶窒化
ほう素粉末のBET一点法による比表面積を「QUNT
ASORB−Jr OS Jr−1」(QUNTACH
ROME社製)にて測定したところ、20.6m2 /g
であった。また、カールフィッシャー法で120℃にお
ける含有水分量を水分気化装置「ModelVA−2
2」及び「CA−05」(三菱化学社製)にて測定した
ところ、0.06重量%であった。
【0025】この六方晶窒化ほう素の粉末をシリコーン
樹脂(東レ・ダウ・シリコーン社製「SE1880」)
に20体積%充填し、真空乾燥機中で30分間脱泡した
後、150℃で3時間硬化させ、その表面及び内部の肉
眼観察を行ったが、異状は認められなかった。
【0026】実施例2 結晶化触媒としてCaO・B2 3 を8重量%含有した
非晶質窒化ほう素粉末10kgをバッチ雰囲気炉にて、
脱水された窒素ガス雰囲気下、1500℃で焼成した
後、実施例1と同様の処理を行ったところ、BET比表
面積及び含有水分量がそれぞれ29.4m2 /g及び
0.13重量%の六方晶窒化ほう素粉末であった。これ
を実施例1と同様の方法でシリコーン樹脂に充填し脱泡
後硬化させ、その表面及び内部の肉眼観察を行ったが、
異状は認められなかった。
【0027】比較例1 ほう酸5.5kg、メラミン4.5kg、炭酸カルシウ
ム1.0kgの混合物をバッチ雰囲気炉にて、アンモニ
ア雰囲気下、1550℃で焼成した後、実施例1と同様
の処理を行ったところ、BET比表面積及び120℃で
の含有水分量がそれぞれ26.7m2 /g及び0.29
重量%の六方晶窒化ほう素粉末が得られた。これを実施
例1と同様の方法でシリコーン樹脂に充填し脱泡後硬化
させ、その表面及び内部観察を行ったところ、気泡跡が
観察された。
【0028】比較例2 結晶化触媒としてB2 3 を12重量%含有した非晶質
窒化ほう素10kgをバッチ雰囲気炉にて、脱水された
窒素ガス雰囲気下、1750℃で焼成した後、実施例1
と同様の処理を行ったところ、BET比表面積及び含有
水分量がそれぞれ5.7m2 /g及び0.07重量%の
六方晶窒化ほう素粉末が得られた。
【0029】参考例1 市販の微粉グレードである電気化学工業社製六方晶窒化
ほう素粉末「SP−2」のBET比表面積は31.7m
2 /gであり、120℃における含有水分量は0.41
重量%である。この粉末を実施例1と同様の方法でシリ
コーン樹脂に充填し脱泡後硬化させると、その表面及び
内部には気泡跡が観察された。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、BET比表面積が1
5.0m2 /g以上、含有水分量が0.15重量%以下
である、充填材の微粒子成分として好適な六方晶窒化ほ
う素粉末を得ることができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 BET法比表面積が15.0m2 /g以
    上、含有水分量が0.15重量%以下であることを特徴
    とする六方晶窒化ほう素粉末。 〔特許請求の範囲〕
  2. 【請求項2】 結晶化触媒5〜20重量%含有の非晶質
    窒化ほう素粉末を、実質的に水素原子を含まない非酸化
    性ガスの雰囲気下、温度1400℃〜1650℃で焼成
    して得られたものであることを特徴とする六方晶窒化ほ
    う素粉末。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010047450A (ja) * 2008-08-22 2010-03-04 Kaneka Corp 六方晶窒化ホウ素及びその製造方法
CN102899659A (zh) * 2012-10-16 2013-01-30 哈尔滨工业大学 氮化硼纳米管疏水膜的制备方法
JPWO2022202618A1 (ja) * 2021-03-24 2022-09-29

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CN102899659A (zh) * 2012-10-16 2013-01-30 哈尔滨工业大学 氮化硼纳米管疏水膜的制备方法
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