本申請是申請日為2011年11月2日、申請?zhí)枮?01180054277.7、發(fā)明名稱為“氮化硼團聚體、其生產(chǎn)方法及其用途”的中國發(fā)明專利申請的分案申請。
本發(fā)明涉及一種氮化硼團聚體、其生產(chǎn)方法及其用途。具體地,本發(fā)明涉及包含薄層狀(lamellar)六方(hexagonal)氮化硼的氮化硼團聚體、其制備方法、其作為聚合物填料的用途和其在氮化硼燒結(jié)體的熱壓工藝中的用途。
背景技術(shù):
由于其良好的導熱性,六方氮化硼粉末可被用作聚合物的填料,而在此應用中又同時需要所使用的填料具有良好的電絕緣能力。此外,在冶金應用中,氮化硼粉末也被用作熱壓工藝中的燒結(jié)粉末。此外,六方氮化硼粉末可作為一種潤滑劑而被應用于化妝品制備中,也可作為一種脫模劑(partingcompound)而被應用于冶金術(shù)中,也可作為作為一種原料被用于立方氮化硼的制備中。
六方氮化硼粉末的工業(yè)合成是在存在一種氮源的情況下,將硼酸氮化。氨可作為所述氮源,然后,通常使用磷酸鈣作為所述硼酸的載體材料。有機氮源如三聚氰胺或尿素也可以在氮氣氛下與硼酸或硼酸鹽進行反應。氮化反應的溫度通常在800-1200℃。然后得到的氮化硼主要是無定形的,它也被稱為亂層(turbostratic)氮化硼。在更高的溫度下,高達約2100℃溫度下,優(yōu)選在氮氣氛中,由無定形氮化硼生成是的六方的,結(jié)晶的氮化硼。對于該高溫處理,結(jié)晶化添加劑(crystallizationadditives)也被添加到所述無定形氮化硼中。
在所述高溫處理中,六方氮化硼(hbn)被形成,以薄層狀形態(tài)(lamellarmorphology)的一次顆粒(primaryparticles)存在。所述片晶的典型粒徑是約1-20μm,但高達50μm或以上的片晶粒徑也是可能的。通常,所述熱處理產(chǎn)物在被生產(chǎn)之后,進行研磨或解團聚,以獲得可加工的粉末。
所述六方氮化硼的熱傳導率,在所述薄片的平面(a軸)比垂直于該平面方向上(c-軸)更高。在c軸方向的導熱率為2.0w/mk,但在a軸方向上為400w/mk的(參見r.f.hill,smtanationalsymposium"emergingpackagingtechnologies",researchtrianglepark,n.c.,nov.18-21,1996)。
與薄層狀氮化硼一次顆粒或所述一次顆粒的團聚體(其在六方氮化硼的合成過程中形成)一樣,作為填料使用的六方氮化硼粉末通常也以特別制造的顆粒形式被使用,即從一次顆粒形成的二次顆粒形式。顆?;梢愿纳扑龅鸱勰┑募庸ば阅?,如自由流動性和計量屬性(meteringproperties),并且例如在聚合物-氮化硼復合體中可以實現(xiàn)更高的填充度和更高的熱導率。這些二次顆粒有多種生產(chǎn)方法,賦予了所述顆粒不同的形態(tài)和不同的性能。
正如對于在六方氮化硼的合成中產(chǎn)生的團聚體(agglomerates)或聚合物(aggregates),所述特別制造的顆粒通常也被稱為“團聚體”(agglomerates)。
現(xiàn)有技術(shù)
現(xiàn)有的造粒的方法是:球?;?造粒,pelletization)和噴霧造粒(spraygranulation)。噴霧造粒中的起始點是固體在一種液體中的懸浮液,懸浮液被霧化成液滴,然后干燥。在球粒化中,向所述固體中加入少量液體,由于表面變濕和毛細作用力,這導致所述固體一次顆粒的團聚,所述團聚體然后干燥。在這兩種方法中通常都使用粘結(jié)劑。這兩種方法均可產(chǎn)生具有低密度和/或高孔隙率的二次顆粒。
us2006/0127422a1描述了一種方法,用于制造球形氮化硼的團聚體,其中薄層狀六方氮化硼自水懸浮液連同有機粘結(jié)劑被噴霧干燥。噴霧干燥導致球形氮化硼顆粒具有的平均團聚體粒徑為1-500μm。相比所述起始粉末,噴霧顆粒是可流動的。
wo03/013845a1描述了一種方法,用于制造球形氮化硼顆粒,其中六方氮化硼的一次顆粒連同加入的聚羧酸、硅烷或有機金屬化合物被噴霧干燥,得到的噴霧顆粒然后在1800-2400℃的溫度下燒結(jié)。
通過噴霧干燥造使氮化硼顆?;姆椒ǖ娜秉c是,它需要使用粘結(jié)劑,而所述的用于噴霧干燥的有機粘合劑必須適于特定的體系,在該體系中聚合物填料還需進行進一步加工。由噴霧干燥得到的所述顆粒的密度低,當其用于熱塑性塑料填充劑時,所述團聚物可能會完全解體。
制備高密度氮化硼顆粒的一種可能性是粉碎熱壓的氮化硼。這導致高密度顆粒的產(chǎn)生,對應于所述熱壓塊的密度。然而,此方法的缺點是,它首先必須在約1800℃的溫度下、在通常為20mpa的軸向壓實壓力下,自氮化硼粉末(即自氮化硼一次顆粒)來制備熱壓的氮化硼物體(articles),而這是一個費力的和昂貴的過程。隨后的專門粉碎這些熱壓物的處理步驟也十分昂貴。
us6048511和ep0939066a1描述了另一種作為聚合物填料的氮化硼顆粒的制造方法。在這個方法中,六方氮化硼粉末被加工成顆粒,該顆粒的粒徑分布包括100μm的最小粒徑范圍,研磨的hbn粉末被冷壓實,然后所述冷壓實材料通過崩解(disintegration)產(chǎn)生所述顆粒,最后將得到的顆粒過篩,以獲得具有期望粒徑范圍的團聚體。多次重復所述崩解和冷壓實步驟,材料可以被壓實到具有高達1.91g/cm3的密度,通過崩解該材料而制備所述顆粒。此方法的缺點是它非常昂貴,因為它首先需要獲得具有特殊粒徑分布的起始粉末,然后,需要幾個壓實和粉碎的步驟。
在us2002/0006373a1中,在氮氣氛下的1400-2300℃高溫處理下、形成六方氮化硼的過程中所形成的團聚的氮化硼片層團塊,被研磨以形成粉末,該粉末含有六方氮化硼團聚體和非團聚的六方氮化硼,然后將非團聚的片晶除去,得到一種由六方氮化硼片晶的團聚體組成的粉末,所述團聚體的粒徑分布在10至125μm之間。
us2004/0208812a1描述了一種制備含有氮化硼團聚體的氮化硼粉末的方法,該方法中,片晶粒徑至少為2μm的六方氮化硼被壓實成生坯(greencompacts),然后將所述生坯在高于1400℃的溫度下燒結(jié)成密度在1.4至1.7g/cm3之間,然后將所得的燒結(jié)壓塊研磨。
wo2005/021428a1描述了一種制備具有低度和中等密度的氮化硼團聚體的方法,在該方法中,最大顆粒粒徑為5μm的亂層或六方氮化硼粉末在高于1400℃,優(yōu)選為1850-1900℃的溫度下被熱處理,然后研磨。在進行所述熱處理之前,氮化硼粉末可以被均衡地壓縮成壓塊,讓后將之研磨。
所得的團聚體可以是球形的至立方體形的,并且所述團聚體具有各向同性的性質(zhì),即所述團聚體中的一次顆粒是不定向的。
us5854155和us6096671描述了一種制備團聚的薄層狀氮化硼顆粒的方法,在該方法中,所述團聚物(aggregates)中的一次顆粒是無定向的,即它們不具有擇優(yōu)取向,并且它們不通過粘結(jié)劑結(jié)合在一起。所述的氮化硼的團聚物是松果形的,并且已經(jīng)在六方氮化硼的合成過程中形成,該合成過程使用硼酸、三聚氰胺和結(jié)晶催化劑。所述的團聚物具有十分低的密度和低的機械穩(wěn)定性。
到目前為止,描述氮化硼顆粒的制造方法的一個共同特點是,它們都由無定向薄層狀氮化硼顆粒組成。對于為了增加聚合物的熱導率而使用的填料而言,所述六方氮化硼的薄層狀形狀是一個缺點(如上面所述,例如在wo03/013845a1的第2頁中提及的)。所述六方氮化硼粉末一次顆粒的粒徑十分小,和與此相關(guān)聯(lián)的高的比表面積限制了對其加工和應用的可能性??梢杂脽o定向的hbn片晶生產(chǎn)各向同性的團聚體來提高加工性能。
當使用氮化硼粉末作為填料用于聚合物時,其目的是使聚合物-氮化硼復合體的熱導率盡可能最高,所以,任何產(chǎn)生的熱量可以或者可能被排除。對于所述聚合物-氮化硼復合體的熱導率所期望達到的特定值,填充程度和據(jù)此使用的氮化硼的用量應該盡可能小。
如果現(xiàn)在聚合物-氮化硼復合體中的氮化硼一次顆粒是各向同性定向的,即它們有沒有擇優(yōu)取向,所述片晶平面內(nèi)(“面內(nèi)”)的氮化硼的良好的熱傳導性不能被充分利用,因為在這種材料內(nèi)的熱傳導固然在片晶平面內(nèi),但通常垂直于六方氮化硼片晶平面的的熱傳導也會發(fā)生。如果現(xiàn)在各向同性的氮化硼團聚體被用于制備所述的復合體,其中所述團聚體中的一次顆粒不是定向的,則所述聚合物-氮化硼復合體中的氮化硼一次顆粒也是各向同性的,且所述片晶平面內(nèi)的氮化硼的良好導熱性不能被最佳利用。
顆粒的制備也一樣,已有其他方式描述了如何提高氮化硼填充的聚合物的熱導率。
例如,us2003/0153665a1描述了一種方法,在該方法中,一個磁場被應用于含有六方氮化硼粉末的聚合物混合物中,其結(jié)果是,所述六方氮化硼粉末的氮化硼片晶以一個特定的取向定向,然后,與所述定向的氮化硼粉末混合的聚合物被固化。以這種方式,可能獲得在所述氮化硼取向方向上熱導率增加的填充的聚合物。然而,該方法存在的缺點是,需要一個外部磁場來使氮化硼片晶定向。
在wo2008/085999a1中,填充了氮化硼的聚合物材料被制造,其中六方氮化硼與聚合物混合后通過引入力量被固化,例如通過擠出,使氮化硼片晶對齊。在該示例中,以這種方式得到的厚度為1mm的樣本相互在頂部堆疊,并且在130℃下進行熱壓處理。得到的壓實體在與氮化硼片晶的取向垂直的方向上被機器加工成盤(disks)。所得盤的被測量的板間熱導率(through-planethermalconductivity)高于起初制備的壓實體的板間熱導率。然而,必須始終將所述樣本在與氮化硼片晶垂直的方向上移動(removed),因此,該方法是昂貴的,并且不能用于所有的應用。例如,該方法僅適用于熱塑性塑料,但不適用于熱固性塑料或糊劑。
本發(fā)明目的
因此,本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點,制備出有效的、具有高密度的氮化硼團聚體,據(jù)此,六方氮化硼的各向異性特性可以被更好地利用,尤其是作為填料用于聚合物中的應用。
此外,本發(fā)明的另一目的是提供一種具有成本效益的、簡單的制備具有高密度的氮化硼團聚體的方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
根據(jù)本發(fā)明,上述目的是通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化硼團聚體、根據(jù)權(quán)利要求11所述的制備所述氮化硼團聚體的方法、根據(jù)權(quán)利要求17所述的聚合物-氮化硼復合體以及根據(jù)權(quán)利要求18所述的氮化硼燒結(jié)體來實現(xiàn)的。
因此,本發(fā)明涉及氮化硼團聚體,其包含以一種擇優(yōu)取向相互團聚的薄層狀六方氮化硼一次顆粒,所述團聚體為片狀。
本發(fā)明還涉及一種制備所述氮化硼團聚體的方法,其中,薄層狀六方氮化硼一次顆粒以如下方式團聚:它們以一種擇優(yōu)取向相互排列在一起。
本發(fā)明還涉及一種聚合物-氮化硼復合體,其包括根據(jù)本發(fā)明所述的片狀氮化硼團聚體,本發(fā)明還涉及一種氮化硼燒結(jié)體,其通過燒結(jié)本發(fā)明所述的片狀氮化硼團聚體而獲得。
已知的團聚體中,氮化硼一次顆粒在很大程度上沒有以一種擇優(yōu)取向相互團聚,與已知的團聚體相反,本發(fā)明的所述團聚體中的一次顆粒具有一個明確的擇優(yōu)取向--它們以此取向定向,并相互團聚。根據(jù)所述氮化硼一次顆粒的擇優(yōu)取向,本發(fā)明所述的氮化硼團聚體也可以被認定為是織構(gòu)化的(textured)氮化硼團聚體。
本發(fā)明的氮化硼團聚體是片狀的(flake-shaped),根據(jù)它們的片狀,所述團聚體也可以被稱作“片”(“flakes”),本發(fā)明所述的片(flakes)區(qū)別于非團聚的薄層狀氮化硼一次顆粒,后者在英文文獻中被稱為“薄片狀的(flaky)氮化硼一次顆粒”。本發(fā)明所述的團聚體的結(jié)構(gòu)是由許多單獨的氮化硼片晶組成。
與非團聚的氮化硼粉末不同,本發(fā)明所述的團聚體是能自由流動的,并且可以被容易地計量。
本發(fā)明所述織構(gòu)化的團聚體具有高密度,其密度甚至可高于ep0939066a1中記載的高密度團聚物的密度。
此外,本發(fā)明的團聚體具有良好的機械穩(wěn)定性,并且所述機械穩(wěn)定性可以通過熱處理所述團聚體而被顯著地進一步提高。
與已知團聚體不同,由于本發(fā)明所述的團聚體中的氮化硼一次顆粒具有擇優(yōu)取向,本發(fā)明的團聚體因此具有各向異性特性。特別是,所述的片(flakes)其直徑方向上的熱導率高于其厚度方向上的熱導率,這是因為,在所述的片的直徑方向上,即所述片狀團聚體平面上,熱傳導在很大程度上發(fā)生于氮化硼一次顆粒的片晶平面,而其中的熱導率是較高的。
令人驚訝的是,我們發(fā)現(xiàn),可以通過本發(fā)明的方法制備出具有高密度和具有良好機械穩(wěn)定性的團聚體。
另外,令人驚訝的是,高度織構(gòu)化的氮化硼團聚體可以被制備,其中所述氮化硼一次顆粒強烈地彼此定向,這與已知的各向同性顆粒不同,它們幾乎沒有任何織構(gòu)或充其量只有很輕微的織構(gòu)(texturing)。所述織構(gòu)也比在熱壓氮化硼中明顯地多。
與現(xiàn)有技術(shù)中的方法相比,本發(fā)明所述的制備氮化硼顆粒的方法具有的優(yōu)點是它的費用較低,僅需一個步驟就能產(chǎn)生高密度顆粒,并且它作為一種連續(xù)的用來制備大量氮化硼團聚體的工藝是合適的。
令人驚訝的是,還發(fā)現(xiàn)本發(fā)明所述的織構(gòu)化氮化硼團聚體可以被用作聚合物的填料,進而獲得高的熱導率值。這是令人驚奇的,因為到現(xiàn)在為止,所述一次顆粒的薄層狀顆粒形態(tài)以及所述一次顆粒的熱導率的各向異性被視為是對填料應用的不利條件,并且該缺點只能通過生產(chǎn)和使用各向同性顆粒來克服。
由于本發(fā)明的團聚體的各向異性性質(zhì),所述六方氮化硼的各向異性導熱性能可以更好地被利用。填充了具有球形或立方形狀的各向同性氮化硼團聚體也具有各向同性的熱傳導性能。當使用本發(fā)明的具有各向異性性質(zhì)的織構(gòu)化氮化硼團聚體,所述聚合物-bn復合體的熱導率的各向異性可以被調(diào)節(jié)。如果使用所述薄層狀的織構(gòu)化團聚體,例如,用于注射成型(injectionmoulding)對應的聚合物-氮化硼復合物,說的是板材或筋,由于壁面摩擦,聚合物-氮化硼復合體不可避免地獲得一個有擇優(yōu)取向的織構(gòu)化氮化硼團聚體。以這種方式產(chǎn)生的、其中的團聚體具有擇優(yōu)取向的聚合物-氮化硼復合體,相比所述擇優(yōu)取向的垂直方向(“面間”("through-plane"))而言,其在所述擇優(yōu)取向上具有較高的熱導率(相對于所述片晶平面的“面內(nèi)”("in-plane"))。通過這些聚合物-氮化硼復合體,不僅很可能獲得面內(nèi)的高熱導率值,也很可能獲得面間的高熱導率值。
與現(xiàn)有技術(shù)中一些制備氮化硼顆?;驁F聚體的方法相反,使用本發(fā)明的方法可以制備出不需粘接劑的團聚體。
附圖說明
圖1a顯示了本發(fā)明的團聚體的掃描電子顯微照片(semmicrograph),其具有光滑的成型表面和粗糙的斷裂面。
圖1b為圖1a中的掃描電子顯微照片的示意圖,顯示了光滑的成型表面1和粗糙的斷裂面2。
圖2為制備本發(fā)明的團聚體的示意圖,通過兩個反向旋轉(zhuǎn)的軋輥3,4之間的壓實而產(chǎn)生所述團聚體,所述兩個軋輥之間無間隙,其中一個軋輥被驅(qū)動。
圖3示意性地表示了兩個軋輥3,4上方的粉末填充物5。以待團聚的顆粒在“軋輥間隙”上方的一個狹窄區(qū)域變得具有方向。
圖4示意性地表示了填充的軋輥間隙6。在所述間隙6中,預取向的(pre-oriented)顆粒變?yōu)槿∠?fullyoriented),并且在軋輥間隙的高壓力下被壓實成具有高密度的織構(gòu)化團聚體。團聚體的厚度在例如50μm時,所述織構(gòu)化團聚體迫使所述兩個軋輥分開50μm。
圖5為具有橫截面的本發(fā)明所述的織構(gòu)化團聚體7的結(jié)構(gòu)示意圖。六方氮化硼的一次顆粒8被緊密地堆積,并且在很大程度上其取向相互平行,即它們彼此具有一個擇優(yōu)取向。成型表面(示意圖的頂部和底部)的粗糙程度在所述一次顆粒的厚度范圍內(nèi)(<1μm)。側(cè)面區(qū)域表面的粗糙程度,即在壓實過程產(chǎn)生的斷裂面或邊緣區(qū)域,在所述一次顆粒的平均直徑范圍內(nèi)。
圖6顯示了一個代表性的原理圖,即對織構(gòu)化氮化硼團聚體進行垂直于所述成型表面的合適的粉碎(如切割或破壞)可以再次產(chǎn)生織構(gòu)化團聚體,而所產(chǎn)生的織構(gòu)化團聚體中的氮化硼一次顆粒的方向變得相反或被旋轉(zhuǎn):新產(chǎn)生的團聚體中的一次顆粒不再與所述團聚體的成型表面平行,而與之垂直。在成型過程中,以這種方式產(chǎn)生的織構(gòu)化團聚體在聚合物-氮化硼復合體中可以被定向,因此,可以獲得面間(through-plane)提高的熱導率。
具體實施方式
正如上面已經(jīng)提到的,本發(fā)明氮化硼團聚體是薄層狀六方氮化硼一次顆粒的團聚體,所述一次顆粒以一種擇優(yōu)取向相互團聚,因此所述團聚體也可以被稱為定向的或織構(gòu)化團聚體或顆粒。
優(yōu)選地,所述氮化硼一次顆粒以一種擇優(yōu)取向相互團聚,以這種方式,所述氮化硼一次顆粒片晶平面基本上彼此平行排列,即因此,所述氮化硼一次顆粒的大多數(shù)彼此平行定向或幾乎平行定向。
根據(jù)本發(fā)明所述的團聚體中的薄層狀氮化硼一次顆粒的定向程度可以用織構(gòu)指數(shù)(textureindex)來表征。具有各向同性定向的薄層狀氮化硼的六方氮化硼,即無擇優(yōu)取向,其織構(gòu)指數(shù)為值為1。樣品中的定向程度越高,其織構(gòu)指數(shù)也越高。根據(jù)本發(fā)明所述的團聚體,其織構(gòu)指數(shù)值在1.5以上,優(yōu)選為2.0以上,更優(yōu)選為2.8或更高,特別優(yōu)選為3.5或更高。根據(jù)本發(fā)明所述的團聚體的織構(gòu)指數(shù)也可以為5.0或更高,以及10.0或更高。
織構(gòu)指數(shù)是由x-射線法測得。對此,x-射線衍射圖上測得的(002)反射的強度與(100)反射的強度的比率被測定,然后除以理想的、無織構(gòu)的hbn樣品的對應比率。這個理性的比率可從jcpds數(shù)據(jù)確定,其為7.29。
因此,可以從以下公式確定織構(gòu)指數(shù)(ti)
對于本發(fā)明所述的尺寸(size)約為3.5cm2的團聚體(相對于片狀團聚體的頂部面積或底部面積),可以獲得非常高的所述織構(gòu)指數(shù),其值為100或更高。這些在大的片狀團聚體上測得的值是這樣一個證據(jù),其可以證明根據(jù)本發(fā)明所述的團聚體中的一次顆粒具有很明顯的取向。更小的團聚體,例如小于1mm,其織構(gòu)指數(shù)是測量團聚體床(bedsofagglomerates)。然后對于x-射線測定,樣品載體中有部分隨機定向。因此,通過測量較小的織構(gòu)化團聚體而獲得的織構(gòu)指數(shù)值通常低于對應于一種取向(該取向是單個片狀團聚體中的一次顆粒的取向)而獲得的織構(gòu)指數(shù)值。
根據(jù)本發(fā)明所述的團聚體的粒徑可以規(guī)定為篩分粒級,例如為“<350μm”或“100-200μm”,或通過測量所述團聚體粒徑分布而確定的平均團聚體粒徑(d50)。所述團聚體粒徑分布可以通過激光衍射法測得(干法測量,mastersizer2000,馬爾文,德國)。
根據(jù)本發(fā)明所述的團聚體可以有幾厘米的團聚粒徑。作進一步處理或使用,可取的團聚體粒徑至多約1cm,這取決于特定目的的應用。對于用作聚合物的填料的應用,具有至多為3mm的粒徑、優(yōu)選至多為1mm的最多樣的材料通常被使用。更優(yōu)選地,平均團聚體粒徑(d50)至多為500μm,并且更優(yōu)選至多為200μm被使用。所述d50值優(yōu)選為至少為30μm。特別優(yōu)選地,窄粒度范圍被使用,例如為100至300μm,1至2mm或50至150μm。
根據(jù)本發(fā)明所述的片狀的團聚體可以具有10至500μm的厚度,優(yōu)選為15至350μm,特別優(yōu)選為30至200μm。
縱橫比,即所述片狀團聚體的團聚體直徑與厚度的比值,可以基于sem(掃描電子顯微鏡)照片被測定,通過測量所述的團聚體直徑與厚度。
根據(jù)本發(fā)明所述的片狀團聚體,其縱橫比值大于1,優(yōu)選為1.5或更高,更優(yōu)選為2或更高。
根據(jù)本發(fā)明所述的團聚體的密度至優(yōu)選為1.6g/cm3或更高,優(yōu)選為1.8g/cm3或更高,特別優(yōu)選為2.0g/cm3或更高。
根據(jù)本發(fā)明所述的團聚體,其密度可以根據(jù)阿基米德原理通過測量粒徑約為1-5cm2的團聚體而獲得,其為水中的浮力密度,或者所述密度通過測量幾何學上切割為約1cmx1cm的團聚體而獲得。
對于用作聚合物的填料,填料或團聚體具有最低可能的比表面積(bet)是有利的,因為這樣從填料到聚合物的熱傳遞阻力最小化。根據(jù)本發(fā)明所述的方法,其可以制備比表面積非常小的氮化硼團聚體,且比現(xiàn)有技術(shù)中的團聚體的比表面積小得多。
根據(jù)本發(fā)明所述的織構(gòu)化團聚體,其具有通過成型過程,而非粉碎,直接產(chǎn)生的頂部的表面和底部的表面。與通過斷裂或粉碎操作而產(chǎn)生的團聚體的粗糙的側(cè)面(斷裂面)相反,這些被指定為“成型表面”的表面比較光滑。根據(jù)本發(fā)明所述的片狀團聚體,其表面基本上是平坦的(平面),且頂面和底面在很大程度上是相互平行的。
根據(jù)本發(fā)明所述的團聚體,假設薄層或片形的形狀具有圓形主表面,那么成型表面面積占總表面積的比例平均至少為33%(如過團聚體直徑等于其高度),假設薄層或片形的形狀具有方形主表面,那么成型表面面積占總表面積的比例平均也至少為33%(對于立方體形狀)。根據(jù)本發(fā)明所述的具有高比表面積的團聚體,成型表面面積占總表面積的比例高得多;比表面積>3.0的團聚體,所述的比例在60%至95%之間,對于非常大的團聚體,該比例可以甚至更高。通過將所述團聚體制圓或作為篩分或分類工藝的結(jié)果,成型表面面積占總表面積的比例可被降低,但作為一個規(guī)則,該比例通常至少為10%,優(yōu)選至少為20%。
成型表面面積占總表面積的比例可以通過評估sem照片來確定。所得到的用于確定比表面積的團聚體的直徑和厚度數(shù)值也用來確定該比例。通過這些數(shù)值,所述成型表面面積占總表面積的比例的計算方法如下:
成型表面比例[%]=2*正面面積/總表面積*100
其中
正面面積=團聚體直徑*團聚體直徑
總表面積=2*正面面積+4*側(cè)面面積
側(cè)面面積=團聚體厚度*團聚體直徑
對于本發(fā)明所述的織構(gòu)化團聚體的制備,優(yōu)選地hbn的氮化硼粉末在兩個反向旋轉(zhuǎn)的軋輥之間被壓實,以形成織構(gòu)化團聚體。
對于此,用于團聚的氮化硼粉末或含有氮化硼粉末的起始材料在兩個反向旋轉(zhuǎn)的軋輥之間以均勻的量連續(xù)供給。由于軋輥反向旋轉(zhuǎn),團聚體的剪切被最小化。間隙,即軋輥之間的距離,優(yōu)選至多500μm。在一個優(yōu)選的實施例中,所述軋輥以確定的接觸壓力彼此壓在一起。兩個所述軋輥之間因此無指定的間隙,軋輥寧可相接觸。被支持的或粘附的氮化硼粉末在所述軋輥之間被夾帶并被強烈地壓實。如果在兩個軋輥之間并未設置間隙,在壓實過程中,軋輥被織構(gòu)化團聚體強制分開,產(chǎn)生的間隙對應于所述團聚體的厚度。用于制造軋輥的材料應具有最大可能的硬度,從而使軋輥間隙的幾何形狀保持不變。軋輥可以由陶瓷材料制成,例如氮化硅。
在計量進入兩個軋輥之間間隙的氮化硼粉末的過程中,有必要保證進入兩個軋輥之間間隙的氮化硼粉末是足夠的,因此,在軋輥間隙內(nèi)的顆粒才能接觸并被壓實。當供給不足,壓實則很少或沒有,并且沒有或幾乎沒有團聚體形成。當劑量是足夠的,在軋輥間隙上方則具有最大的填充體積,這取決于軋輥幾何形狀、軋輥參數(shù)和起始粉末。若計量過量,軋輥間隙上方區(qū)域則可能“溢出”。如果所用的起始材料太粗糙,軋輥間隙可能被堵塞,軋輥被鎖定。
另外,也可以提供軋輥的表面結(jié)構(gòu)化。例如,表面結(jié)構(gòu)化可以用于在片狀團聚體中產(chǎn)生所需的斷點,這決定了團聚體的粒徑和形狀。被壓實的團聚體可以很容易地粉碎成具有特定粒徑和形狀的團聚體。例如,軋輥的結(jié)構(gòu)化可以產(chǎn)生一個平面-多邊形的團聚體形狀。
所使用的氮化硼粉末,可以是六方氮化硼,可以是六方氮化硼與無定形氮化硼的混合物,也可以是六方氮化硼與部分晶性氮化硼的混合物。
所述六方氮化硼粉末的平均顆粒粒徑d50為0.5-50μm,優(yōu)選為0.5-15μm。例如,可能使用的六方氮化硼粉末的平均顆粒粒徑為1μm,3μm,6μm,9μm和15μm,但也可能是較大的高達50μm的平均顆粒粒徑。具有不同粒徑的各種六方氮化硼粉末的混合物也可以被使用。所使用的氮化硼粉末的平均粒徑(d50)通常是通過激光衍射法測定(濕測法,mastersizer2000,馬爾文)。
可以使用無b2o3的氮化硼粉末和低含量b2o3的氮化硼粉末(含量至多0.5wt%),但高含量b2o3的氮化硼粉末(含量高達10wt%或更高)也可以使用。
另外,也可以使用氮化硼顆粒,例如,六方氮化硼的造粒顆粒和噴霧顆粒,或在六方氮化硼合成過程中形成的團聚體。用于軋輥壓實的氮化硼也可以是表面涂覆有添加劑的,后者優(yōu)選地選自包括以下物質(zhì)的組:聚合物、有機金屬化合物、硅烷、油、羧酸、共聚物,水解的單體,部分水解的單體,部分縮合的單體和納米粒子。
另外,也可以使用粉狀或顆粒狀氮化硼和其他粉末的混合物,并由此產(chǎn)生混合的團聚體(“混合片”)(“hybridflakes”)??梢允褂闷渌W?,其選自包括以下物質(zhì)的組:碳化物、硼化物、氮化物、氧化物、氫氧化物、碳和金屬。這些物質(zhì)可以作為粒子和作為纖維或片晶使用,以任何細度(fineness)。此外,聚合物也可以與氮化硼一起被加工進織構(gòu)化團聚體中。例如,sio2粉末,優(yōu)選為納米級sio2粉末如細分的(finelydivided)二氧化硅,或氧化鋁,勃姆石或al(oh)3,優(yōu)選作為納米粉末,或氮化鋁,可以添加到所述氮化硼粉末中。如果金屬顆粒被添加,在壓實之后,它們可以在氮氣氛下在熱處理中被氮化。此外,聚合物和陶瓷物質(zhì)的前體,例如鹽或醇鹽,可以被添加。所述添加劑的混合物可以與六方氮化硼一起使用,以制備混合顆粒,并且來自這些粉末混合物的的混合顆粒也可以被用來壓實。可以使用顆粒形式的添加劑,并且將它們與粉末狀或顆粒狀的氮化硼混合在一起作為壓實的起始材料使用。
對于壓實,可以將六方氮化硼粉末的噴霧的和造粒的顆粒和溶膠凝膠粘結(jié)劑(sol-gelbinders)一起使用,溶膠凝膠粘結(jié)劑例如勃姆石、mteos(甲基三乙氧基硅烷)、硅酸鈉、硅溶膠和與納米粒子的混合物,或也可以是溶膠凝膠涂覆的氮化硼粉末,溶膠凝膠系統(tǒng)例如勃姆石、mteos(甲基三乙氧基硅烷)、硅酸鈉、硅溶膠和與納米粒子的混合物可以用于涂覆。
根據(jù)粉末材料的性質(zhì),特別是它們初始的粒徑和粒徑分布,通過軋輥的通道導致產(chǎn)生具有不同直徑和統(tǒng)一厚度的不同粒徑的片,作為一個規(guī)律,部分未壓縮的材料也存在。
所述壓實操作可以重復幾次。通過壓實兩次或三次,未壓縮的細粒級(uncompactedfinesfraction)可以從高達50wt.%降低至5wt.%。也可以觀察到與直徑和厚度相關(guān)的,所述團聚體的粒徑的增大。
在兩個連續(xù)的壓實步驟中,所得的未壓縮的細粒級可以通過篩分分離,并可以被送回到在前的步驟。
所述細粒級可以,然而,與被壓實產(chǎn)物一同留下,而不是被分離。在這種情況下所得到的細粒級在隨后的壓縮步驟中被最小化,因為它也被壓實到團聚體中。
當使用細小的起始原料,其平均粒徑(d50)約為1μm,可以在第一次壓實中獲得顆粒粒徑范圍為1-4mm的團聚體。在第二次壓實中,所述團聚體直徑以增加至約1cm。在最后的壓實中,可以獲得粒徑高達2cm的織構(gòu)化團聚體。
當使用更粗糙的起始原料,其一次顆粒的平均粒徑(d50)約為15μm,可以在第一次通過(thefirstpass)中獲得粒徑范圍為1-2cm的織構(gòu)化團聚體,在第二次通過中,所述織構(gòu)化團聚體粒徑為3-4cm。在最后的壓實中,可能獲得的粒徑為5-7cm。
如果所使用的起始原料不是粉末而是造粒顆粒、噴霧的顆?;蝾愃莆?,然后,自平均顆粒粒徑為例如100-200μm的顆粒,可以在第一次通過(inthefirstpass)中制備出粒徑有幾厘米的織構(gòu)化團聚體,并且在第二次通過中獲得“無窮大的”團聚體。
取決于要使用的起始材料,任選地,在壓實之前通過篩分或分級,有助于防止軋輥的損壞或阻塞。
被壓實成為織構(gòu)化團聚體的材料可以經(jīng)過一個熱處理步驟,燒結(jié)。這個團聚體的熱處理步驟可以進一步提高機械穩(wěn)定性,并且因此提高加工性,例如計量性能。
在氮化硼聚合物復合體中的可達到的熱導率,也可以通過燒結(jié)所述片狀形團聚體而進一步提高。
所述熱處理可能會導致團聚體和一次顆粒的性質(zhì)發(fā)生變化。所述一次顆粒的結(jié)晶化程度可能會增加,這與一次顆粒的生長相關(guān)聯(lián)。晶格氧含量和比表面積隨著熱處理溫度和熱處理持續(xù)時間的升高而減少。密度、硬度和機械穩(wěn)定性可以被最大化,這取決于熱處理溫度和熱處理持續(xù)時間。
取決于燒結(jié)條件和所述團聚體性質(zhì),松散的、單獨的、具有陶瓷叮當聲音的織構(gòu)化團聚體被獲得,或者是一個由織構(gòu)化團聚體組成的燒結(jié)塊,其可以通過例如搖動或篩分而被破壞,并分離形成松散的團聚體。
所述熱處理可以在保護性氣體氣氛中,溫度至多2300℃下進行,優(yōu)選地溫度范圍為1200-2050℃,更優(yōu)選地1400-2000℃,尤其優(yōu)選地為1600-1950℃。在混合的團聚體(混合的片hybridflakes)情況下,在保護性氣體氣氛中或在空氣中或還有反應氣體,例如氨或碳一氧化碳或氣體混合物,所述熱處理可以在例如至多2000℃的溫度下進行??梢允褂玫獨饣驓鍤庾鳛楸Wo氣體。熱處理可以在一個連續(xù)的過程中進行,或在批處理過程中進行。
壓實后或任選地隨后的熱處理后,所述團聚體或獲得的燒結(jié)塊可以加工成所需的目標團聚體粒徑。
團聚體的目標粒徑主要取決于其具體用途。對于作用聚合物的填料,它取決于例如建議的處理技術(shù)和所需的填充度,必須加以考慮特定塑料的性質(zhì)和加工變量例如粘度,并且它可以適于各自的應用條件,例如用于熱塑性塑料的填料,用于熱固性塑料的填料,通過注塑成型、擠出或鑄塑樹脂和薄膜擠出被加工。
目標團聚體粒徑可以通過常規(guī)步驟來實現(xiàn),如篩分(sieving)、篩分-破碎(sieve-breaking)和分級(classifying)。任何細粒級首先可以被移除。具有幾毫米到幾厘米粒徑的團聚體在進一步的加工步驟中被加工成特定團聚體粒徑。對此,可以例如使用市售的具有不同網(wǎng)眼的篩子,和使用在振動篩上的篩分助劑(sievingadis)。多級的篩/篩分-粉碎過程被證明是有利的。
為實現(xiàn)目標的團聚體粒徑,在壓實后和/或熱處理后,和可選的將細粒級去除后,所述團聚體優(yōu)選首先通過一個具有3-4mm網(wǎng)眼的篩子。簡單篩分助劑,如橡膠球或塑料環(huán),通過搖震運動,足以破壞所述團聚體,它們的厚度通常約30至350μm。下面的篩的網(wǎng)眼大小為1毫米,它進一步篩分粉碎,可以使用鋼球,優(yōu)選為橡膠涂覆的鋼球,以獲得<700μm,<500μm或<350μm的團聚體粒級。
在分級步驟中,更精細的團聚體粒級在不同程度上產(chǎn)生。例如<200μm、<150μm和<100μm的粒級可以以逐漸降低的量被分離。為了獲得具有窄的團聚體粒徑分布的低于350μm的細的團聚體粒徑,這可以自以上描述的所獲得的<350μm粒級的反過來產(chǎn)生,通過篩分(sieving)或也可以通過分級(classifying)。以這種方式,可以得到例如100-200μm、80-150μm和150-200μm的粒級。低于100μm的團聚體粒級優(yōu)選通過分級(classifying)產(chǎn)生,以便更好地忠于所述團聚體粒徑的上限和下限。
作為篩分(sieving)的供替代的選擇,織構(gòu)化團聚體的指定的粉碎(specifiedcomminution)可以在分類磨(classifiermills)、結(jié)構(gòu)化輥碎機(structuredrollcrushers)和切割輪(cuttingwheels)中通過篩分-研磨(sieving-trituration)來進行。干磨(drygrinding)也是可能的,例如在球磨機中。
對于為了特定應用而使用織構(gòu)化團聚體,將所獲得的團聚體粒徑粒級(agglomeratesizefractions)遞交到一個進一步的、特定的處理,是有利的。這樣的處理例如:濕化學法制備,對于粘附b2o3的表面去除,通過添加劑進行的表面修飾,通過流化床工藝進行的涂覆和熱/氧化活化。使用添加劑進行的表面修飾可以例如通過從懸液中吸附而進行。可以使用的涂料的例子是聚合物、有機金屬化合物、硅烷、油、羧酸、共聚物、水解的和部分水解的和部分縮合的單體、納米粒子,如sio2納米顆粒和表面官能化的納米粒子,例如表面官能化的二氧化硅納米粒子。用于表面修飾的添加劑可以作為潤濕劑或作為粘附促進劑。
在本發(fā)明的另一個實施例中,使用多刀片設備(刀片間距遠遠小于團聚體的厚度,如50μm),或通過振動刀片、針,將大的、片狀的、厚度例如為100或200μm的團聚體粉碎,可以產(chǎn)生片狀團聚體,正如以上描述的,所述的片狀團聚體通過多級篩分過程被粉碎,然后被分成團聚體粒級。由此方式產(chǎn)生的織構(gòu)化團聚體顯示出的氮化硼一次顆粒具有翻轉(zhuǎn)的擇優(yōu)取向,它們的基底面(basalplanes)垂直于所述片狀團聚體的主表面。測得通過此方式制備的織構(gòu)化團聚體的織構(gòu)指數(shù)為0.7或更低,優(yōu)選為0.5或更低,更優(yōu)選為0.35或更低,特別優(yōu)選為0.3或更低。作為該取向的結(jié)果是,在填充的聚合物中,可以實現(xiàn)面間熱導率高于面內(nèi)熱導率值,因為以這種方式產(chǎn)生的片狀團聚體可以在填充的聚合物中排成行,尤其是當所述團聚體的縱橫比>2.0。例如在薄板的成型(casting)過程中或注射成型過程中,可以發(fā)生定向。
壓實之后或可選的隨后的熱處理之后,本發(fā)明所述的織構(gòu)化團聚體可進行機械加工。所述機械加工可以發(fā)生在例如在無球的塑料容器內(nèi)的軋輥馬上(rollerhorse)(以30%(體積)填充度)進行一至兩小時)或發(fā)生在翻轉(zhuǎn)混合器中。這種處理的結(jié)果是,所述織構(gòu)化團聚體的角部和邊緣是圓形,并且在聚合物-氮化硼復合體中可以實現(xiàn)較高的固體含量和較高的熱導率值。
除了以上描述的在兩個軋輥之間的壓實的方法,本發(fā)明所述的織構(gòu)化團聚體也可以通過其他方法制備。
一種選擇由以下方法組成,即在載體膜上施加一層粉末,例如通過噴灑氮化硼懸浮液。通過所述懸浮介質(zhì)的可控制的蒸發(fā),一種織構(gòu)在壓實之前已經(jīng)形成。通過隨后的所述載體膜和所述粉末層的共壓實,所述織構(gòu)可以進一步被加強。然后,所述載體膜可以被去除,或在隨后的熱處理步驟中其可以被分解。將所得的壓實的粉末層進行斷裂和篩分,得到上述的織構(gòu)化團聚體。
另一種可能性包括薄膜流延成型法(doctor-bladefilmcasting),獲得的膜然后被壓縮或被碾,這取決于所使用的有機粘合劑,通過熱的軋輥被壓實以及通過切割被粉碎,從而獲得織構(gòu)化團聚體。任選地,熱處理所述團聚體可以發(fā)生在切割之前或之后。
根據(jù)本發(fā)明的團聚體可以用作聚合物的填料,并可以加工成聚合物-氮化硼復合體。為了生產(chǎn)所述的填充的聚合物,也可以使用本發(fā)明所述的團聚體與其他已知聚合物填料的混合物,例如氧化鋁。為了生產(chǎn)所述的填充的聚合物,也可以使用本發(fā)明所述的團聚體的不同粒級的混合物,或所述粒級與一次顆粒粒級的混合物。
根據(jù)本發(fā)明的團聚體,其是純氮化硼團聚體和混合的顆粒(“混合片”("hybridflakes")),它們是制備氮化硼燒結(jié)材料和氮化硼混合陶瓷的適合的起始材料。優(yōu)選地,所述氮化硼燒結(jié)材料和氮化硼混合陶瓷是通過熱壓或熱等靜壓工藝制備的。用于此的團聚體優(yōu)選是非煅燒的團聚體和在至多1600℃的低溫下熱處理的團聚體,例如已經(jīng)通過處理去除了粘合劑的團聚體或經(jīng)過煅燒的團聚體。相比傳統(tǒng)的冷等靜壓壓縮顆粒、造?;驀婌F的顆粒,根據(jù)本發(fā)明的團聚體的高密度和高體積密度(bulkdensity)保證了更高的模填充程度和生坯密度,因此壓實更有效。當使用根據(jù)本發(fā)明的團聚體作為熱壓的起始材料,可以獲得具有顯著織構(gòu)和顯著各向異性性質(zhì)的熱壓氮化硼燒結(jié)體。此外,在熱壓過程中,織構(gòu)化團聚體可以與非織構(gòu)的團聚體粉末混合,以作為六方氮化硼結(jié)晶化的增強元素或核。將熱處理的織構(gòu)化氮化硼與亂層氮化硼混合尤其有利。通過使用織構(gòu)化團聚體,氮化硼燒結(jié)壓體的性質(zhì)可被提高,例如,機械強度的增加。另外,也可以產(chǎn)生氮化硼混合陶瓷,例如基于氮化硼和氮化硅,基于氮化硼和二氧化鋯以及基于氮化硼、二氧化鋯和碳化硅,與本發(fā)明所述的織構(gòu)化團聚體一起。熱壓發(fā)生石墨模具中,溫度從約1600至2000℃,壓力高達約25mpa。測試的燒結(jié)體的織構(gòu)指數(shù),對于根據(jù)本發(fā)明所述的團聚體而制備的熱壓氮化硼燒結(jié)體,可以高達120或更高的值??棙?gòu)指數(shù)在與熱壓方向垂直的樣品中被測量。優(yōu)選地,燒結(jié)體上測量的織構(gòu)指數(shù)值至少為2,更優(yōu)選至少為3,更優(yōu)選至少為5,更優(yōu)選至少為10,并且特別優(yōu)選的值為20或更高。
根據(jù)本發(fā)明所述的團聚體,其也可以被用于其他應用,例如,作為合成立方氮化硼的原料,和加熱墨盒(heatingcartridges)的松散充填料。
實施例
下面的實施例用于進一步解釋本發(fā)明。
實施例1:
一次顆粒粒徑d50為3μm(用以下設備測試:mastersizer2000,馬爾文,濕測法;來自eskceramicsgmbh&co.kg,boronids1)的六方氮化硼粉末,通過振動斜槽連續(xù)供給到兩個氮化硅軋輥之間。軋輥寬度為150mm,軋輥直徑為13cm。軋輥轉(zhuǎn)速為15rev/min,并且以1.7t的力相互擠壓。以這種方式,氮化硼粉末以4kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實。
所得材料是片狀形式的厚度約為50μm的?;?granulated)材料和未壓實的起始材料的細粒級。然后,將所得材料在氮氣氣氛中、1200℃溫度下熱處理2小時。熱處理過的片狀團聚體首先通過篩子和篩分助劑(sievingaid)被破碎,從而獲得小于3mm的粒徑,然后獲得小于700μm的粒徑。最后所得到的片狀團聚體通過篩分破碎,以使粒徑小于350μm,然后進一步篩分粒級,使粒徑>210μm和>100μm,目的是分離55wt.%(相對熱處理的團聚體總量)的<100μm的細粒級。
實施例2:
一次顆粒粒徑d50為3μm的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以4kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。
所得材料是片狀形式的厚度約為50μm的?;?granulated)材料和未壓實的起始材料的細粒級,然后,將所得材料通過篩分至<100μm除塵(dedusted),在輥壓實中獲得的所述材料的46wt%作為細粒級被分離。被分離的粗粒級在氮氣氣氛中、1200℃溫度下熱處理2小時。熱處理過的片狀團聚體首先通過篩子和篩分助劑(sievingaid)被破碎,從而獲得小于3mm的粒徑,然后獲得小于700μm的粒徑。最后所得到的片狀團聚體通過篩分破碎,以使粒徑小于350μm,然后進一步篩分粒級,使粒徑>210μm和>100μm,目的是分離5wt.%的<100μm的細粒級。
實施例3:
一次顆粒粒徑d50為3μm的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以4kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。
所得材料是片狀形式的厚度約為50μm的?;?granulated)材料和未壓實的起始材料的細粒級,然后,將所得材料通過篩分至<100μm除塵,在輥壓實中獲得的所述材料的46wt%作為細粒級被分離。被分離的粗粒級在氮氣氣氛中、1600℃溫度下熱處理2小時。熱處理過的片狀團聚體首先通過篩子和篩分助劑(sievingaid)被破碎,從而獲得小于3mm的粒徑,然后獲得小于700μm的粒徑。最后所得到的片狀團聚體通過篩分破碎,以使粒徑小于350μm,然后進一步篩分粒級,使粒徑>210μm和>100μm,目的是分離4wt.%的<100μm的細粒級。
實施例4:
一次顆粒粒徑d50為3μm的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以4kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。
所得材料是片狀形式的厚度約為50μm的?;?granulated)材料和未壓實的起始材料的細粒級,然后,將所得材料通過篩分至<100μm除塵,在輥壓實中獲得的所述材料的46wt%作為細粒級被分離。被分離的粗粒級在氮氣氣氛中、1950℃溫度下熱處理2小時。熱處理過的片狀團聚體首先通過篩子和篩分助劑(sievingaid)被破碎,從而獲得小于3mm的粒徑,然后獲得小于700μm的粒徑。最后所得到的片狀團聚體通過篩分破碎,以使粒徑小于350μm,然后進一步篩分粒級,使粒徑>210μm和>100μm,目的是分離3wt.%的<100μm的細粒級。
實施例5:
一次顆粒粒徑d50為3μm的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以4kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。
然后,將所得材料以5.8kg/h的生產(chǎn)量第二次壓實。所得材料是片狀形式的厚度約為50μm-100μm的?;?granulated)材料和未壓實的起始材料的細粒級,然后,將所得材料通過篩分至<100μm除塵,在輥壓實中獲得的所述材料的26wt%作為細粒級被分離。
被分離的粗粒級在氮氣氣氛中、1950℃溫度下熱處理2小時。熱處理過的片狀團聚體首先通過篩子和篩分助劑(sievingaid)被破碎,從而獲得小于3mm的粒徑,然后獲得小于700μm的粒徑。最后所得到的片狀團聚體通過篩分破碎,以使粒徑小于350μm,然后進一步篩分粒級,使粒徑>210μm和>100μm,目的是分離3wt.%的<100μm的細粒級。
實施例6:
一次顆粒粒徑d50為3μm的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以4kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。
然后,將所得材料以5.8kg/h的生產(chǎn)量進行第二次壓實,并且,以7kg/h的生產(chǎn)量進行第三次壓實。每次通過軋輥之后,將所得材料通過篩分至<100μm除塵,最終,在輥壓實中獲得的所述材料的5wt%作為細粒級被分離。所得片狀形式的團聚體的厚度約為50μm-200μm。
被分離的粗粒級在氮氣氣氛中、1950℃溫度下熱處理2小時。熱處理過的片狀團聚體首先通過篩子和篩分助劑(sievingaid)被破碎,從而獲得小于3mm的粒徑,然后獲得小于700μm的粒徑。最后所得到的片狀團聚體通過篩分破碎,以使粒徑小于350μm,然后進一步篩分粒級,使粒徑>210μm和>100μm,目的是分離4wt.%的<100μm的細粒級。
實施例7i):
一次顆粒粒徑d50為3μm的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以4kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。
然后,將所得材料以5kg/h的生產(chǎn)量進行第二次壓實,并且,以6.5kg/h的生產(chǎn)量進行第三次壓實。每次壓實操作之間,細粒級(<100μm)被確定,但不將之分離。所得材料是片狀形式的厚度約為50μm-200μm的?;?granulated)材料,將其通過篩分至<100μm除塵,在輥壓實中獲得的所述材料的15wt%作為細粒級被分離。
被分離的粗粒級在氮氣氣氛中、1200℃溫度下熱處理2小時。熱處理過的片狀團聚體首先通過篩子和篩分助劑(sievingaid)被破碎,從而獲得小于3mm的粒徑,然后獲得小于700μm的粒徑。最后所得到的片狀團聚體通過篩分破碎,以使粒徑小于350μm,然后進一步篩分粒級。
實施例7i)a):
從實施例7i)中,通過篩分,制備<100μm的粒級。
實施例7ⅰ)b):
從實施例7i)中,通過篩分,制備100μm-210μm的粒級。
實施例7i)c):
從實施例7i)中,通過篩分,制備210μm-350μm的粒級。
對于實施例7i),a,b)和c),這些團聚體粒級的織構(gòu)指數(shù)值和根據(jù)bet法(氮吸附法,beckmann-coulter)測得的比表面積值,顯示于表1,并且表1還顯示了,例如實施例7i)a)和b)的通過sem照片確定的縱橫比。
實施例7ii):
重復實施例7i),但三次輥壓實后分離的粗粒級在氮氣氣氛中、1600℃溫度下熱處理2小時。
實施例7ii)a):
從實施例7ii)中,通過篩分,制備<100μm的粒級。
實施例7ii)b):
從實施例7ii)中,通過篩分,制備100μm-210μm的粒級。
實施例7ii)c):
從實施例7ii)中,通過篩分,制備210μm-350μm的粒級。
對于實施例7ii),b)和c),這些團聚體粒級的織構(gòu)指數(shù)值、根據(jù)bet法(氮吸附法,beckmann-coulter)測得的比表面積值以及通過sem照片確定的縱橫比顯示于表1。
實施例7iii):
重復實施例7i),但三次輥壓實后分離的粗粒級在氮氣氣氛中、1950℃溫度下熱處理2小時。
實施例7iii)a):
從實施例7iii)中,通過篩分,制備<100μm的粒級。
平均團聚體粒徑(d50)為78μm。
實施例7iii)b):
從實施例7iii)中,通過篩分,制備100μm-210μm的粒級。
平均團聚體粒徑(d50)為156μm。
實施例7iii)c):
從實施例7iii)中,通過篩分,制備210μm-350μm的粒級。
平均團聚體粒徑(d50)為347μm。
對于實施例7iii),b)和c),這些團聚體粒級的織構(gòu)指數(shù)值、根據(jù)bet法(氮吸附法,beckmann-coulter)測得的比表面積值以及通過sem照片確定的縱橫比顯示于表1。
實施例8:
一次顆粒粒徑d50為15μm(用以下設備測試:mastersizer2000,馬爾文,濕測法,來自eskceramicsgmbh&co.kg,boronids15)的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以5.2kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。
所得的片狀形式的厚度約為50μm的?;?granulated)材料含有28wt.%的粒徑<100μm。然后,不進行細粒級的首次分離,然后,將所得材料在氮氣氣氛中、1200℃溫度下熱處理2小時。熱處理過的片狀團聚體首先通過篩子和篩分助劑(sievingaid)被破碎,從而獲得小于3mm的粒徑,然后獲得小于700μm的粒徑。最后所得到的片狀團聚體通過篩分破碎,以使粒徑小于350μm,然后進一步篩分粒級,使粒徑>210μm和>100μm,目的是分離30wt.%的<100μm的細粒級。
實施例9:
一次顆粒粒徑d50為15μm的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以5.2kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。
然后,將所得的片狀形式的厚度約為50μm的?;牧贤ㄟ^篩分至<100μm除塵,在輥壓實中獲得的所述材料的28wt%作為細粒級被分離。
被分離的粗粒級在氮氣氣氛中、1200℃溫度下熱處理2小時。熱處理過的片狀團聚體首先通過篩子和篩分助劑(sievingaid)被破碎,從而獲得小于3mm的粒徑,然后獲得小于700μm的粒徑。最后所得到的片狀團聚體通過篩分破碎,以使粒徑小于350μm,然后進一步篩分粒級,使粒徑>210μm和>100μm,目的是分離5wt.%的<100μm的細粒級。
實施例10:
一次顆粒粒徑d50為15μm的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以5.2kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。
然后,將所得的片狀形式的厚度約為50μm的?;牧贤ㄟ^篩分至<100μm除塵,在輥壓實中獲得的所述材料的26wt%作為細粒級被分離。
被分離的粗粒級在氮氣氣氛中、1600℃溫度下熱處理2小時。熱處理過的片狀團聚體首先通過篩子和篩分助劑(sievingaid)被破碎,從而獲得小于3mm的粒徑,然后獲得小于700μm的粒徑。最后所得到的片狀團聚體通過篩分破碎,以使粒徑小于350μm,然后進一步篩分粒級,使粒徑>210μm和>100μm,目的是分離4wt.%的<100μm的細粒級。
實施例11:
一次顆粒粒徑d50為15μm的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以5.2kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。
然后,將所得的片狀形式的厚度約為50μm的?;牧贤ㄟ^篩分至<100μm除塵,在輥壓實中獲得的所述材料的26wt%作為細粒級被分離。
被分離的粗粒級在氮氣氣氛中、1950℃溫度下熱處理2小時。熱處理過的片狀團聚體首先通過篩子和篩分助劑(sievingaid)被破碎,從而獲得小于3mm的粒徑,然后獲得小于700μm的粒徑。最后所得到的片狀團聚體通過篩分破碎,以使粒徑小于350μm,然后進一步篩分粒級,使粒徑>210μm和>100μm,目的是分離2wt.%的<100μm的細粒級。
實施例12:
一次顆粒粒徑d50為15μm的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以5.2kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。
然后,將所得材料以8kg/h的生產(chǎn)量進行第二次壓實。將所得的片狀形式的厚度約為50μm-100μm的?;牧贤ㄟ^篩分至<100μm除塵,在輥壓實中獲得的所述材料的16wt%作為細粒級被分離。
被分離的粗粒級在氮氣氣氛中、1950℃溫度下熱處理2小時。熱處理過的片狀團聚體首先通過篩子和篩分助劑(sievingaid)被破碎,從而獲得小于3mm的粒徑,然后獲得小于700μm的粒徑。最后所得到的片狀團聚體通過篩分破碎,以使粒徑小于350μm,然后進一步篩分粒級,使粒徑>210μm和>100μm,目的是分離3wt.%的<100μm的細粒級。
實施例13:
一次顆粒粒徑d50為15μm的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以5.2kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。
然后,將所得材料以8kg/h的生產(chǎn)量進行第二次壓實,并以16kg/h的生產(chǎn)量進行第三次壓實。將所得的片狀形式的厚度約為50μm-200μm的粒化材料通過篩分至<100μm除塵,在輥壓實中獲得的所述材料的5wt%作為細粒級被分離。
被分離的粗粒級在氮氣氣氛中、1950℃溫度下熱處理2小時。熱處理過的片狀團聚體首先通過篩子和篩分助劑(sievingaid)被破碎,從而獲得小于3mm的粒徑,然后獲得小于700μm的粒徑。最后所得到的片狀團聚體通過篩分破碎,以使粒徑小于350μm,然后進一步篩分粒級,使粒徑>210μm和>100μm,目的是分離4wt.%的<100μm的細粒級。
實施例14i):
一次顆粒粒徑d50為15μm的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以5kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。
然后,將所得材料以7.9kg/h的生產(chǎn)量進行第二次壓實,并且,以15.9kg/h的生產(chǎn)量進行第三次壓實。每次壓實操作之間,細粒級(<100μm)被確定,但不將之分離。然后,所得的片狀形式的厚度約為50μm-200μm的?;牧贤ㄟ^篩分至<100μm除塵,在輥壓實中獲得的所述材料的12wt%作為細粒級被分離。
被分離的粗粒級在氮氣氣氛中、1200℃溫度下熱處理2小時。熱處理過的片狀團聚體首先通過篩子和篩分助劑(sievingaid)被破碎,從而獲得小于3mm的粒徑,然后獲得小于700μm的粒徑。最后所得到的片狀團聚體通過篩分破碎,以使粒徑小于350μm,然后進一步篩分粒級。
實施例14i)a):
從實施例14i)中,通過篩分,制備<100μm的粒級。
實施例14i)b):
從實施例14i)中,通過篩分,制備100μm-210μm的粒級。
實施例14i)c):
從實施例14i)中,通過篩分,制備210μm-350μm的粒級。
對于實施例14i),a,b)和c),這些團聚體粒級的織構(gòu)指數(shù)值和根據(jù)bet法(氮吸附法,beckmann-coulter)測得的比表面積值,顯示于表1,并且表1還顯示了,例如實施例14i)c)的通過sem照片確定的縱橫比。
實施例14ii):
重復實施例14i),但三次輥壓實后分離的粗粒級在氮氣氣氛中、1600℃溫度下熱處理2小時。
實施例14ii)a):
從實施例14ii)中,通過篩分,制備<100μm的粒級。
實施例14ii)b):
從實施例14ii)中,通過篩分,制備100μm-210μm的粒級。
實施例14ii)c):
從實施例14ii)中,通過篩分,制備210μm-350μm的粒級。
對于實施例14ii),a,b)和c),這些團聚體粒級的織構(gòu)指數(shù)值和根據(jù)bet法(氮吸附法,beckmann-coulter)測得的比表面積值,顯示于表1,并且表1還顯示了,例如實施例14ii)c)的通過sem照片確定的縱橫比。
實施例14iii):
重復實施例14i),但三次輥壓實后分離的粗粒級在氮氣氣氛中、1950℃溫度下熱處理2小時。
實施例14iii)a):
從實施例14iii)中,通過篩分,制備<100μm的粒級。
實施例14iii)b):
從實施例14iii)中,通過篩分,制備100μm-210μm的粒級。
實施例14iii)c):
從實施例14iii)中,通過篩分,制備210μm-350μm的粒級。
對于實施例14iii)c),這些團聚體粒級的織構(gòu)指數(shù)值、根據(jù)bet法(氮吸附法,beckmann-coulter)測得的比表面積值以及通過sem照片確定的縱橫比顯示于表1。
實施例15:
一次顆粒粒徑d50為3μm的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以4kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。
所得材料是片狀形式的厚度約為50μm的?;牧虾臀磯簩嵉钠鹗疾牧系募毩<?,然后,將所得材料通過篩分至<100μm除塵,在輥壓實中獲得的所述材料的46wt%作為細粒級被分離。
被分離的粗粒級在氮氣氣氛中、1900℃溫度下熱處理12小時。熱處理過的片狀團聚體首先通過篩子和篩分助劑(sievingaid)被破碎,從而獲得小于3mm的粒徑,然后獲得小于700μm的粒徑。最后所得到的片狀團聚體通過篩分破碎,以使粒徑小于350μm,然后進一步篩分粒級,使粒徑>210μm和>100μm,目的是分離5wt.%的<100μm的細粒級。
根據(jù)bet法(氮吸附法,beckmann-coulter)測試210-350μm粒級的比表面積。所述織構(gòu)化的團聚體具有非常低的比表面積值,為0.99m2/g。測得該粒級的織構(gòu)指數(shù)為3.1。
實施例16:
一次顆粒粒徑d50為3μm的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以4kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。
然后,將所得材料以5kg/h的生產(chǎn)量進行第二次壓實,并且,以6.5kg/h的生產(chǎn)量進行第三次壓實。所得材料是片狀形式的厚度約為50μm-200μm的?;牧希瑢⑵渫ㄟ^篩分至<100μm除塵,在輥壓實中獲得的所述材料的15wt%作為細粒級被分離。
被分離的粗粒級首先通過篩子和篩分助劑(sievingaid)被破碎,從而獲得小于3mm的粒徑,然后獲得小于700μm的粒徑。最后所得到的片狀團聚體通過篩分破碎,以使粒徑小于350μm,然后進一步篩分粒級,使粒徑在210-350μm。測得的該團聚體粒級的織構(gòu)指數(shù)顯示于表1。
實施例17:
一次顆粒粒徑d50為15μm的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以5kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。
然后,將所得材料以7.9kg/h的生產(chǎn)量進行第二次壓實,并且,以15.9kg/h的生產(chǎn)量進行第三次壓實。所得材料是片狀形式的厚度約為50μm-200μm的?;牧?,將其通過篩分至<100μm除塵,在輥壓實中獲得的所述材料的15wt%作為細粒級被分離。
被分離的粗粒級首先通過篩子和篩分助劑(sievingaid)被破碎,從而獲得小于3mm的粒徑,然后獲得小于700μm的粒徑。最后所得到的片狀團聚體通過篩分破碎,以使粒徑小于350μm,然后進一步篩分粒級,使粒徑在210-350μm之間。測得的該團聚體粒級的織構(gòu)指數(shù)顯示于表1。
實施例18:
平均顆粒粒徑(d50)為100μm且al含量為6wt.%的bn-al2o3噴霧顆粒通過振動斜槽連續(xù)供給,并以7kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。
然后,將所得材料以12.9kg/h的生產(chǎn)量進行第二次壓實,并且,以19.9kg/h的生產(chǎn)量進行第三次壓實。然后,所得的片狀形式的厚度約為50μm-200μm的?;牧贤ㄟ^篩分至<100μm被除塵,在輥壓實中獲得的所述材料的22wt%作為細粒級被分離。這些片(flakes)的直徑為幾厘米。它們?nèi)缓罂諝庵幸?000℃熱處理1小時,并可以用作聚合物的填料。
實施例19:
一次顆粒粒徑d50為3μm的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以4kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。在第二次通過(生產(chǎn)量為5kg/h)和第三次通過(生產(chǎn)量為6.5kg/h)中,產(chǎn)生的團聚體是厚度為約50μm-200μm、直徑為幾厘米的片狀形式。
將獲得的片(flakes)切成小圓盤(disks)(3.5cm2),并測得小圓盤的織構(gòu)指數(shù)為11.4。
通過幾何學測量的密度和通過浮力測量的密度,均顯示于表2。
實施例20:
一次顆粒粒徑d50為3μm的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以4kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。在第二次通過(生產(chǎn)量為5kg/h)和第三次通過(生產(chǎn)量為6.5kg/h)中,產(chǎn)生的團聚體是厚度為約50μm-200μm、直徑為幾厘米的片狀形式。
所述團聚體在氮氣氛下、在1950℃溫度下熱處理2小時。
將獲得的片(flakes)切成小圓盤(disks)(3.5cm2),并測得小圓盤的織構(gòu)指數(shù)為7.5。
通過幾何學測量的密度和通過浮力測量的密度,均顯示于表2。
實施例21:
一次顆粒粒徑d50為15μm的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以5kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。在第二次通過(生產(chǎn)量為7.9kg/h)和第三次通過(生產(chǎn)量為15.9kg/h)中,產(chǎn)生的團聚體是厚度為約50μm-200μm、直徑為幾厘米的片狀形式。
將獲得的片(flakes)切成小圓盤(disks)(3.5cm2),并測得小圓盤的織構(gòu)指數(shù)為14.4。
通過幾何學測量的密度和通過浮力測量的密度,均顯示于表2。
實施例22:
一次顆粒粒徑d50為15μm的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以5kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。在第二次通過(生產(chǎn)量為7.9kg/h)和第三次通過(生產(chǎn)量為15.9kg/h)中,產(chǎn)生的團聚體是厚度為約50μm-200μm、直徑為幾厘米的片狀形式。
所述團聚體在氮氣氛下、在1950℃溫度下熱處理2小時。
將獲得的片(flakes)切成小圓盤(disks)(3.5cm2),并測得小圓盤的織構(gòu)指數(shù)為66.9。
通過幾何學測量的密度和通過浮力測量的密度,均顯示于表2。
實施例23:
重復實施例22,但所述團聚體不是在1950℃下進行熱處理,而是在氮氣氛下、在2050℃溫度下熱處理2小時。
將獲得的片(flakes)切成小圓盤(disks)(3.5cm2),并測得小圓盤的織構(gòu)指數(shù)為108。
通過幾何學測量的密度和通過浮力測量的密度,均顯示于表2。
在下面的實施例24至32和比較實施例中,氮化硼團聚體被加工進填充的環(huán)氧化物(環(huán)氧化物-氮化硼復合體)中。通過使用這些填充的環(huán)氧化物樣品,可以獲得不同氮化硼團聚體的熱導率的比較性值。與其它聚合物一起,甚至可以達到更高的熱導率值,例如在熱塑性塑料的注射成型中。
實施例24i)a):
織構(gòu)化團聚體作為環(huán)氧化物內(nèi)的填料,填充度為43%,隨機設置:
通過槳式攪拌器,將53g來自實施例7)i)a)的片狀的織構(gòu)化團聚體分散進70g環(huán)氧化物和固化劑(epofix,struers,willich,德國)的混合物中。在0.2bar壓力下,通過真空攪拌器(vacuumstirrer)將空氣排出。將混合物倒入盤內(nèi),使之在其中凝固。
為了測量其熱導率,從所述模(moulding)的中部制備一個10x10x2mm3的板(plate)。熱導率tc通過測量熱擴散率a、比熱容cp和密度d的數(shù)量來確定,根據(jù)公式tc=a*cp*d。其中,a和cp的測試方法是,在接近室溫下,使用nanoflashlfa447(netzsch,selb,德國)測量大小為10x10x2mm3的樣品。密度的測定是通過稱重和確定精確形狀樣品的幾何尺寸。得到的熱導率的測量值顯示于表3。
實施例24i)b)和c),24ii)a),b)和c),24iii)a),b)和c),以及實施例25:
織構(gòu)化團聚體作為環(huán)氧化物內(nèi)的填料,填充度為43%,隨機設置:
重復實施例24i)a)的方法,但使用根據(jù)表3(“填料”欄)中規(guī)定的各自實施例的53g片狀的織構(gòu)化團聚體。
實施例26:
織構(gòu)化團聚體作為環(huán)氧化物內(nèi)的填料,填充度為43%,以擇優(yōu)取向設置,面間(throughplane)
通過槳式攪拌器,將53g來自實施例7)iii)c)的片狀的織構(gòu)化團聚體分散進70g環(huán)氧化物和固化劑(epofix,struers,willich,德國)的混合物中。在0.2bar壓力下,通過真空攪拌器(vacuumstirrer)將空氣排出。將混合物澆鑄在兩個亞克力玻璃盤(acrylicglassdisks)之間,所述盤以間距為2mm被固定。所述混合物在亞克力玻璃盤之間凝固。從固化的板(plate)中制備10x10x2mm3的樣品,所述固化板的厚度等于樣品的高度。
熱導率的測量方法已在實施例24i)a)中描述(表3)。由于織構(gòu)化團聚體以擇優(yōu)取向設置,測量的熱導率值主要是“面間”的,相對于氮化硼一次顆粒片晶的基底面。
實施例27:
織構(gòu)化團聚體作為環(huán)氧化物內(nèi)的填料,填充度為43%,以擇優(yōu)取向設置,面內(nèi)(inplane)。
從實施例26的固化板(solidifiedplate)中制備5個10x10x2mm3的片層(lamellae),將所述片層粘在一起,形成一個邊長為10mm立方體。將所述立方體翻轉(zhuǎn),因此,堆疊體中的所述片層的5個端面朝上。以這種方式排列的堆疊體自上和自下被磨削使之厚度為2mm。因此,尺寸為10x10x2mm3的片層再次形成,它由5個粘在一起的部分組成。
熱導率的測量方法已在實施例24i)a)中描述(表3)。由于織構(gòu)化團聚體以擇優(yōu)取向設置,測量的熱導率值主要是“面內(nèi)”的,相對于氮化硼一次顆粒片晶的基底面。
測得的面內(nèi)熱導率值高于來自實施例26中的面間熱導率值。
實施例28:
織構(gòu)化團聚體作為環(huán)氧化物內(nèi)的填料,填充度為43%,以擇優(yōu)取向設置,面間(throughplane)。
一種混合物按以下制備:3%boronidscp1(平均粒徑為1μm的氮化硼粉末,eskceramicsgmbh&co.kg)、24%boronids15(平均粒徑為15μm的氮化硼粉末,eskceramicsgmbh&co.kg)和73%來自實施例7iii)c)的片(flakes)。53g所述混合物根據(jù)實施例26進行處理,將混合物澆鑄在兩個亞克力玻璃盤(acrylicglassdisks)之間,產(chǎn)生一個固化的板(plate)。與實施例26一樣,從所述固化板中制備一個熱導率樣品,并且測試熱導率(表3)。
實施例29:
織構(gòu)化團聚體作為環(huán)氧化物內(nèi)的填料,填充度為43%,以擇優(yōu)取向設置,面內(nèi)(inplane)。
重復實施例28,但從所述固化板中制備5個尺寸為10x10x2mm3的片層(lamellae)。它們按照實施例27的方法加工成面內(nèi)熱導率樣品,并測試面內(nèi)熱導率(表3)。
測得的面內(nèi)熱導率值高于來自實施例28中的面間熱導率值。
實施例30:
53g來自實施例7iii)c)的片(flakes)在翻轉(zhuǎn)混合器中機械處理2小時。根據(jù)實施例24i)a)的方法加工所述的片,制備出熱導率樣品,并測試熱導率(表3)。
實施例31:
織構(gòu)化團聚體(未熱處理)作為環(huán)氧化物內(nèi)的填料,填充度為59%
通過槳式攪拌器,將105g來自實施例17的粒徑為210-350μm的團聚體分散進70g環(huán)氧化物和固化劑(epofix,struers,willich,德國)的混合物中。在0.2bar壓力下,通過真空攪拌器(vacuumstirrer)將空氣排出。將混合物倒入盤內(nèi),使之在其中凝固。
為了測量其熱導率,從所述模(moulding)的中部制備一個10x10x2mm3的薄層(lamella)。根據(jù)實施例24i)a)描述的方法測試熱導率,測得的熱導率值顯示于表3。
實施例32:
織構(gòu)化團聚體(未熱處理)作為環(huán)氧化物內(nèi)的填料,填充度為59%
重復實施例31,但加工105g來自實施例14iii)c)的團聚體,而不是實施例32的團聚體。
測得的熱導率值(見表3)高于實施例31的熱導率值。
實施例33:
熱壓織構(gòu)化團聚體:
一次顆粒粒徑d50為15μm(用以下設備測試:mastersizer2000,馬爾文,濕測法;來自eskceramicsgmbh&co.kg,boronids15)的六方氮化硼粉末通過振動斜槽連續(xù)供給,并以5kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。然后,將所得材料以7.9kg/h的生產(chǎn)量進行第二次壓實,并且,以15.9kg/h的生產(chǎn)量進行第三次壓實。將所得的片狀形式的厚度為200μm的?;?granulated)材料通過篩分至<100μm除塵,在輥壓實中獲得的所述材料的12wt%作為細粒級被分離。所得的片(flakes)的粒徑為1-3cm。
以這種方式產(chǎn)生的片狀團聚體被放置在熱壓模具中(直徑7.2厘米,高度12厘米)。不使用通常的<250g的bn粉末,超過500g的材料可以被填充進相同體積的所述熱壓模具中。然后,在溫度為1800℃、壓力為23mpa的環(huán)境下進行所述熱壓,持續(xù)1小時。得到的熱壓的氮化硼燒結(jié)體密度為2.09g/cm3,并具有非常明顯的織構(gòu)。測試燒結(jié)體的織構(gòu)指數(shù),織構(gòu)指數(shù)在與熱壓方向垂直制備的樣品(其尺寸為2mmx1cmx1cm)中被測量,該織構(gòu)指數(shù)值為118.3。為了進行比較,已知的熱壓的氮化硼燒結(jié)體(如mycrosints,eskceramicsgmbh&co.kg)的測試的織構(gòu)指數(shù)值至多為1.8。
實施例34:
熱壓織構(gòu)化團聚體和亂層的氮化硼:
正如實施例33所述,制備所述織構(gòu)化團聚體,但一次顆粒粒徑為d50為3μm的六方氮化硼粉末用于輥壓實。然后將粒徑為1-3cm的織構(gòu)化團聚體與亂層氮化硼以1:1的比例混合,填入熱壓模具(直徑7.2厘米,高度12厘米),在溫度為1800℃、壓力為23mpa的環(huán)境下進行所述熱壓,保持90分鐘。所得到的壓的氮化硼燒結(jié)體具有的密度為2.14g/cm3。測得所述燒結(jié)體的4點彎曲斷裂強度為153mpa,布氏硬度為49.8。作為比較,在相同的熱壓條件下,用一次顆粒粒徑d50為3μm的氮化硼粉末制備具有可比較粒徑的熱壓燒結(jié)體。測得所述可比較燒結(jié)體的彎曲斷裂強度為75mpa,密度為2.03g/cm3,布氏硬度為31.8。
實施例35:
熱壓織構(gòu)化團聚體
一次顆粒粒徑d50為3μm(用以下設備測試:mastersizer2000,馬爾文,濕測法)的六方氮化硼粉末以及3wt.%含量的b2o3通過振動斜槽連續(xù)供給,并以4kg/h的生產(chǎn)量被輥壓實,如實施例1所述。然后,將所得材料以5.8kg/h的生產(chǎn)量進行第二次壓實,并且,以7kg/h的生產(chǎn)量進行第三次壓實。將所得的片狀形式的厚度為200μm的粒化的(granulated)材料通過篩分至<100μm除塵,在輥壓實中獲得的所述材料的4wt.%作為細粒級被分離。所得的片(flakes)的粒徑為1-3cm。
以這種方式產(chǎn)生的片狀團聚體被放置在熱壓模具中(直徑7.2厘米,高度12厘米)。然后,在溫度為1800℃、壓力為23mpa的環(huán)境下進行所述熱壓,持續(xù)1小時。得到的熱壓氮化硼燒結(jié)體的密度為2.11g/cm3。測試燒結(jié)體的織構(gòu)指數(shù),織構(gòu)指數(shù)在與熱壓方向垂直制備的樣品(其尺寸為2mmx1cmx1cm)中被測量,該織構(gòu)指數(shù)值為8.9。
比較性實施例1:
無織構(gòu)團聚體
使用顎式破碎機(jawcrusher)將熱壓氮化硼(mycrosints,eskceramicsgmbh&co.kg)預壓碎(precrushed),然后在錘磨機(hammermill)(插入4mm孔的篩子)中進行破碎。過篩后得到具有所需范圍的粒級,即100-210μm和210-350μm。
測量所述100-210μm團聚體粒級的織構(gòu)指數(shù),并根據(jù)bet法(氮吸附法,beckmann-coulter)測量其比表面積,結(jié)果顯示于表1。
比較性實施例1i):
無織構(gòu)團聚體作為環(huán)氧化物內(nèi)的填料,填充度為43%,隨機設置:
53g來自比較性實施例1的團聚體(粒級100-210μm,平均團聚體粒徑d50為170μm)根據(jù)實施例24i)a)中的方法加工,制備熱導率樣品,并測試其熱導率(表3)。
比較性實施例1ii):
無織構(gòu)團聚體作為環(huán)氧化物內(nèi)的填料,填充度為43%,樣品制備“面間”(“throughplane”):
53g來自比較性實施例1的團聚體(粒級100-210μm,平均團聚體粒徑d50為170μm)根據(jù)實施例19中的方法加工成固化板(solidifiedplate),制備熱導率樣品,并測試其面間熱導率(表3)。
比較性實施例1iii):
無織構(gòu)團聚體作為環(huán)氧化物內(nèi)的填料,填充度為43%,樣品制備“面內(nèi)”(“inplane”):
53g來自比較性實施例1的團聚體(粒級100-210μm,平均團聚體粒徑d50為170μm)根據(jù)實施例19中的方法加工成固化板(solidifiedplate)。
從比較性實施例1ii)的固化板中,制備5個10x10x2mm3的片層。根據(jù)實施例20的加工方法,將它們制備成面內(nèi)熱導率樣品,并在面內(nèi)測試其熱導率(表3)。
測得的面內(nèi)值稍高于比較性實施例1ii)中的面間值。
比較性實施例2:
無織構(gòu)團聚體
根據(jù)wo2005/021428a1的實施例3制備氮化硼團聚體。
對此,一次顆粒粒徑d50為1μm(使用mastersizer測量,來自eskceramicsgmbh&co.kg,boronidscp1)的六方氮化硼粉末在1350bar下進行冷等靜壓壓實處理。將得到的壓塊預壓碎,并通過篩分和篩分-研磨(sieving-trituration)得到100-210μm的粒級。將所述顆粒在氮氣氛下、1900℃溫度下熱處理12小時。
將所得的顆粒燒結(jié)塊通過篩分和篩分-研磨(sieving-trituration)破碎,得到100-210μm的粒級。通過激光衍射法(干法測量,mastersizer2000,馬爾文)測量的平均團聚體粒徑d50為150μm。
測量所述100-210μm團聚體粒級的織構(gòu)指數(shù),并根據(jù)bet法(氮吸附法,beckmann-coulter)測量其比表面積,結(jié)果顯示于表1。
比較性實施例2i):
無織構(gòu)團聚體作為環(huán)氧化物內(nèi)的填料,填充度為43%,隨機設置:
53g來自比較性實施例2的團聚體根據(jù)實施例17i)a)中的方法加工,制備熱導率樣品,并測試其熱導率(表3)。
比較性實施例2ii):
無織構(gòu)團聚體作為環(huán)氧化物內(nèi)的填料,填充度為43%,樣品制備“面間”(“throughplane”):
53g來自比較性實施例2的團聚體根據(jù)實施例26中的方法加工成固化板(solidifiedplate),制備熱導率樣品,并測試其面間熱導率(表3)。
比較性實施例2iii):
無織構(gòu)團聚體作為環(huán)氧化物內(nèi)的填料,填充度為43%,樣品制備“面內(nèi)”(“inplane”):
從比較性實施例2ii)的固化板中,制備5個10x10x2mm3的片層。根據(jù)實施例27的加工方法,將它們制備成面內(nèi)熱導率樣品,并在面內(nèi)測試其熱導率(表3)。
測得的面內(nèi)值稍高于比較性實施例2ii)的面間值。
比較性實施例3:
根據(jù)實施例24i)a)描述的方法加工53g的一種粉末混合物,所述粉末混合物是10%boronidscp1(平均粒徑為1μm的氮化硼粉末,eskceramicsgmbh&co.kg)和90%boronids15(平均粒徑為15μm的氮化硼粉末,eskceramicsgmbh&co.kg),制備熱導率樣品并測試其熱導率(表3)。
表1:
n.d.:未測試(notdetermined)
表2:
表3: