Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6441027B2 - Method for producing boron nitride powder - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6441027B2 - Method for producing boron nitride powder - Google Patents

Method for producing boron nitride powder Download PDF

Info

Publication number
JP6441027B2
JP6441027B2 JP2014224391A JP2014224391A JP6441027B2 JP 6441027 B2 JP6441027 B2 JP 6441027B2 JP 2014224391 A JP2014224391 A JP 2014224391A JP 2014224391 A JP2014224391 A JP 2014224391A JP 6441027 B2 JP6441027 B2 JP 6441027B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
boron nitride
particles
nitride powder
compound
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014224391A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016088799A (en
Inventor
祥太 台木
祥太 台木
良太郎 和間
良太郎 和間
誠司 今澄
誠司 今澄
竜二 石本
竜二 石本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokuyama Corp filed Critical Tokuyama Corp
Priority to JP2014224391A priority Critical patent/JP6441027B2/en
Publication of JP2016088799A publication Critical patent/JP2016088799A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6441027B2 publication Critical patent/JP6441027B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

本発明は、新規な窒化硼素粉末の製造方法に関する。詳しくは、樹脂へ高充填した際の粘度上昇が抑えられ、且つ、得られる樹脂組成物に高い熱伝導性、絶縁耐力を付与することが可能な窒化硼素粉末を製造する方法を提供するものである。   The present invention relates to a novel method for producing boron nitride powder. Specifically, the present invention provides a method for producing a boron nitride powder that suppresses an increase in viscosity when highly filled into a resin and can impart high thermal conductivity and dielectric strength to the resulting resin composition. is there.

窒化硼素は、一般に黒鉛と同様の六方晶系の層状構造を有する白色粉末であり、高熱伝導性、高電気絶縁性、高潤滑性、耐腐食性、離型性、高温安定性、化学的安定性等の多くの特性を有する。そのため、窒化硼素粉末を充填した樹脂組成物は、成形加工することで熱伝導性絶縁シートとして好適に使用されている。   Boron nitride is a white powder that generally has a hexagonal layered structure similar to graphite, and has high thermal conductivity, high electrical insulation, high lubricity, corrosion resistance, mold release, high temperature stability, and chemical stability. It has many characteristics such as sex. Therefore, the resin composition filled with boron nitride powder is suitably used as a heat conductive insulating sheet by molding.

該窒化硼素の製造方法としては、(i)硼素を窒素、アンモニア等を用いて直接窒化する方法、(ii)ハロゲン化硼素をアンモニアやアンモニウム塩と反応させる方法、(iii)硼酸、酸化硼素等の硼素化合物とメラミン等の含窒素化合物とを800℃程度の温度で反応させて硼素化合物を還元窒化するメラミン法、(iv)窒素雰囲気下、硼素化合物とカーボン源を1600℃以上の高温に加熱して、硼素化合物を還元窒化する還元窒化法がある。(iv)の還元窒化法は、低コストの原料を使用でき、窒化硼素の製造に最も好適な方法である。   The method for producing boron nitride includes (i) a method of directly nitriding boron using nitrogen, ammonia or the like, (ii) a method of reacting boron halide with ammonia or an ammonium salt, (iii) boric acid, boron oxide or the like. A melamine method in which a boron compound is reacted with a nitrogen-containing compound such as melamine at a temperature of about 800 ° C. to reduce and nitride the boron compound; There is a reduction nitriding method for reducing and nitriding a boron compound. The reduction nitriding method (iv) can use a low-cost raw material, and is the most suitable method for producing boron nitride.

上記還元窒化法において、得られる窒化硼素の結晶性を向上させて、六方晶窒化硼素を得るためには、通常、原料に結晶化触媒を添加する技術が採用されている。その際使用される結晶化触媒としては金属酸化物が多く用いられる。その中でも含酸素カルシウム化合物が多く用いられる。   In the reduction nitriding method, in order to improve the crystallinity of the obtained boron nitride and obtain hexagonal boron nitride, a technique of adding a crystallization catalyst to the raw material is usually employed. As the crystallization catalyst used at that time, a metal oxide is often used. Of these, oxygen-containing calcium compounds are often used.

そして、このようにして得られる窒化硼素粉末は、結晶形に由来する鱗片状粒子よりなる一次粒子を含み、該鱗片状粒子は熱的異方性を有している。即ち、前記鱗片状粒子は面方向よりも厚み方向の熱伝導率の方が格段に優れている。通常、上記鱗片状粒子を含む窒化硼素粉末を充填剤として用いた熱伝導性絶縁シートの場合、該熱伝導性絶縁シートの面方向に鱗片状粒子が配向するため、鱗片状粒子同士の接触の機会が少なく、該熱伝導率絶縁シートの厚さ方向の熱伝導率は低い。このような熱的異方性を改善するために、上記鱗片状粒子が多方向を向いて凝集した窒化硼素凝集粒子が提案されている(特許文献1参照)。   The boron nitride powder thus obtained contains primary particles composed of scaly particles derived from a crystalline form, and the scaly particles have thermal anisotropy. That is, the scale-like particles have a much better thermal conductivity in the thickness direction than in the plane direction. Usually, in the case of a thermally conductive insulating sheet using boron nitride powder containing the above flaky particles as a filler, since the flaky particles are oriented in the surface direction of the thermally conductive insulating sheet, the contact between the flaky particles There are few opportunities, and the thermal conductivity in the thickness direction of the thermal conductivity insulating sheet is low. In order to improve such thermal anisotropy, boron nitride aggregated particles in which the scaly particles are aggregated in multiple directions have been proposed (see Patent Document 1).

しかしながら、上記窒化硼素凝集粒子は樹脂への充填性が悪く、高充填した際に、樹脂組成物内に気泡が介在し、熱伝導率、絶縁耐力の低下を引き起こすといった問題があった。   However, the boron nitride agglomerated particles have poor filling properties in the resin, and there is a problem that, when highly filled, bubbles are present in the resin composition, causing a decrease in thermal conductivity and dielectric strength.

前記窒化硼素凝集粒子の樹脂への充填性を上げる改善策としては、該窒化硼素凝集粒子について、粒径、比表面積の異なる粒子を混合することで、粘度の上昇を抑えるという方法も提案されている(特許文献2参照)が、かかる手法により得られる窒化硼素粉末は、粘度上昇が抑えられるものの、熱伝導率の低下が避けられない。   As an improvement measure for increasing the filling properties of the boron nitride aggregated particles into the resin, a method of suppressing an increase in viscosity by mixing particles having different particle diameters and specific surface areas has been proposed. However, the boron nitride powder obtained by such a technique can prevent an increase in viscosity, but cannot avoid a decrease in thermal conductivity.

特開平11−26661JP-A-11-26661 特許第5607928号Japanese Patent No. 5,607,928

従って、本発明の目的は、樹脂への高充填が可能で、得られる樹脂組成物に高熱伝導率、高絶縁耐力を付与することが可能な窒化硼素粉末の製造方法を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing boron nitride powder that can be highly filled into a resin and can impart high thermal conductivity and high dielectric strength to the resulting resin composition.

本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討を行った。その結果、厚みが厚い、低アスペクト比の窒化硼素単粒子と前記窒化硼素凝集粒子とを含有する窒化硼素粉末は、これを樹脂に充填した際、窒化硼素凝集粒子の本来有する熱的異方性の改善効果を維持しながら、絶縁耐力の向上、更には、粘度上昇を抑制し、樹脂への高充填が可能であり、しかも、これを充填して得られる樹脂組成物に、高熱伝導率と高絶縁耐力とを付与することができるという知見を得た。そして、前記結晶化触媒を使用する還元窒化法において、カーボン源の一部として特定の粒径を有するポリオール化合物を特定量使用する事により、低アスペクト比の窒化硼素単粒子と前記窒化硼素凝集粒子とを均一に含有する窒化硼素粉末を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, the boron nitride powder containing a thick, low aspect ratio boron nitride single particle and the boron nitride aggregated particle has a thermal anisotropy inherent to the boron nitride aggregated particle when filled with resin. While maintaining the improvement effect of the above, it is possible to improve the dielectric strength, further suppress the increase in viscosity, and can be highly filled into the resin, and the resin composition obtained by filling this with high thermal conductivity and The knowledge that high dielectric strength can be provided was obtained. Then, in the reduction nitriding method using the crystallization catalyst, by using a specific amount of a polyol compound having a specific particle size as a part of the carbon source, the low aspect ratio boron nitride single particles and the boron nitride aggregated particles are used. As a result, it was found that boron nitride powder uniformly containing the above can be obtained, and the present invention has been completed.

即ち、本発明によれば、硼素化合物、カーボンブラック、平均粒径100〜2000μmのポリオール化合物、及び含酸素カルシウム化合物を含有する混合物を、硼素化合物とポリオール化合物との割合が、元素比(B/C)換算で5.1〜40、硼素化合物とカーボンブラックとの割合が、元素比(B/C)換算で0.5〜1.0、含酸素カルシウム化合物の割合が、硼素化合物、カーボンブラック、及びポリオール化合物の合計量(H BO 、C換算値)100質量部に対してCaO換算で3〜30質量部となるように配合し、窒素雰囲気下、1700℃以上の温度に加熱することを特徴とする窒化硼素粉末の製造方法が提供される。
That is, according to the present invention, a mixture containing a boron compound, carbon black, a polyol compound having an average particle size of 100 to 2000 μm, and an oxygen-containing calcium compound is mixed with a ratio of the boron compound and the polyol compound in an element ratio (B / C) 5.1 to 40 in terms of boron , the ratio of boron compound to carbon black is 0.5 to 1.0 in terms of element ratio (B / C), and the ratio of oxygen-containing calcium compound is boron compound and carbon black , And a total amount of polyol compound (H 3 BO 3 , C converted value) of 100 parts by mass , the mixture is 3-30 parts by mass in terms of CaO, and heated to a temperature of 1700 ° C. or higher in a nitrogen atmosphere. A method for producing boron nitride powder is provided.

また、本発明は、前記製造方法により得られた窒化硼素粉末を充填してなる樹脂組成物、更には、上記樹脂組成物よりなる電子部品の放熱材をも提供する。   The present invention also provides a resin composition formed by filling the boron nitride powder obtained by the above production method, and further a heat radiating material for electronic parts comprising the resin composition.

本発明の窒化硼素粉末製造方法は、窒化硼素の凝集粒子と単粒子とを均一に含有する窒化硼素粉末を製造することができ、得られた窒化硼素粉末は、前記窒化硼素凝集粒子の存在により、凝集粒子が元来有する熱的異方性の改善効果がもたらされると共に、窒化硼素単粒子の存在により、樹脂に充填する際の粘度の上昇が抑えられ、高充填が可能となる。また、上記窒化硼素単粒子が窒化硼素凝集粒子間に介在して粒子間の熱伝導を担うことにより、得られる樹脂組成物に優れた熱伝導性を付与することが可能である。しかも、窒化硼素単粒子の存在により、樹脂に充填した際、気泡の巻き込みを低減し、絶縁耐力の低下も抑えることができるという効果を発揮する。   The method for producing boron nitride powder of the present invention can produce boron nitride powder containing uniformly boron nitride agglomerated particles and single particles, and the obtained boron nitride powder is formed by the presence of the boron nitride agglomerated particles. The effect of improving the thermal anisotropy inherent in the aggregated particles is brought about, and the presence of the boron nitride single particles suppresses an increase in viscosity when filled in the resin, thereby enabling high filling. In addition, since the boron nitride single particles are interposed between the boron nitride aggregated particles and perform thermal conduction between the particles, it is possible to impart excellent thermal conductivity to the obtained resin composition. Moreover, due to the presence of the boron nitride single particles, when the resin is filled, it is possible to reduce the entrainment of bubbles and to suppress the decrease in the dielectric strength.

また、一段のプロセスにより、窒化硼素の凝集粒子と単粒子との混合物を製造することができ、工業的に極めて有利な方法であると云える。   In addition, a mixture of boron nitride agglomerated particles and single particles can be produced by a one-step process, which can be said to be an industrially extremely advantageous method.

実施例1に具体的に示す本発明の製造方法により得られた窒化硼素粉末の代表的な粒子構造を示すSEM(Scanning Electron Microscope:走査型電子顕微鏡)写真である。2 is a SEM (Scanning Electron Microscope) photograph showing a typical particle structure of boron nitride powder obtained by the production method of the present invention specifically shown in Example 1.

(窒化硼素粉末の製造方法)
本発明の窒化硼素粉末の製造方法は、硼素化合物、カーボン源及び結晶化触媒の混合物を窒素雰囲気下に加熱して硼素化合物を還元窒化する方法を基本とするものであり、上記原料組成に特定のポリオール化合物を特定量併用することを特徴とする。
(Method for producing boron nitride powder)
The method for producing boron nitride powder according to the present invention is based on a method of reducing and nitriding a boron compound by heating a mixture of a boron compound, a carbon source and a crystallization catalyst in a nitrogen atmosphere, and is specific to the above raw material composition. A specific amount of the polyol compound is used in combination.

(原料)
上記本発明の製造方法において、原料の硼素化合物としては、硼素原子を含有する化合物が制限なく使用される。例えば、硼酸、無水硼酸、メタ硼酸、過硼酸、次硼酸、四硼酸ナトリウム、過硼酸ナトリウムなどが使用できる。一般的には、入手が容易な硼酸が好適に用いられる。また、使用する硼素化合物の平均粒子径も特に限定されないが、操作性及び還元反応制御の観点から、1〜1000μmが好ましく、10〜900μmがより好ましく、20〜800μmが更に好ましい。即ち、硼素化合物の平均粒子径が1μmより大きいものを使用することによって、取扱いが容易となる。しかし、1000μmを超えると硼素化合物の還元反応が進行し難くなる虞がある。
(material)
In the production method of the present invention, as a raw material boron compound, a compound containing a boron atom is used without limitation. For example, boric acid, boric anhydride, metaboric acid, perboric acid, hypoboric acid, sodium tetraborate, sodium perborate and the like can be used. In general, boric acid, which is easily available, is preferably used. Moreover, although the average particle diameter of the boron compound to be used is not particularly limited, it is preferably 1 to 1000 μm, more preferably 10 to 900 μm, and still more preferably 20 to 800 μm from the viewpoint of operability and reduction reaction control. That is, use of a boron compound having an average particle size larger than 1 μm facilitates handling. However, if it exceeds 1000 μm, the reduction reaction of the boron compound may not easily proceed.

本発明の製造方法において、カーボン源として使用されるカーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック等を使用することができる。また、上記カーボンブラックの平均粒子径は、0.01〜5μmが好ましく、0.02〜4μmがより好ましく、0.05〜3μmが特に好ましい。即ち、該カーボンブラックの平均粒子径を5μm以下とすることにより、その反応性が高くなり、また、0.01μm以上とすることにより、取り扱いが容易となる。   In the production method of the present invention, acetylene black, furnace black, thermal black or the like can be used as carbon black used as a carbon source. The average particle size of the carbon black is preferably 0.01 to 5 μm, more preferably 0.02 to 4 μm, and particularly preferably 0.05 to 3 μm. That is, when the average particle size of the carbon black is 5 μm or less, the reactivity is increased, and when it is 0.01 μm or more, handling is facilitated.

本発明の製造方法において、硼素化合物とカーボンブラックとの割合は、元素比(B/C)換算で0.5〜1.0が一般的である。上記割合が1.0を超えると、還元されずに揮散する硼素化合物の割合が増加し、収率が低下するばかりでなく、上記揮散成分により、製造ラインに悪影響を及ぼす虞がある。また、前記割合が、0.5未満では、未反応のカーボン源の存在割合が増加し、着色の原因となる。   In the production method of the present invention, the ratio between the boron compound and carbon black is generally 0.5 to 1.0 in terms of element ratio (B / C). When the ratio exceeds 1.0, the ratio of the boron compound that volatilizes without being reduced increases and the yield decreases, and the volatilization component may adversely affect the production line. Moreover, if the said ratio is less than 0.5, the presence rate of an unreacted carbon source will increase and will cause coloring.

本発明の最大の特徴は、前記硼素化合物、カーボンブラック及び含酸素カルシウム化合物を含有する原料と共に、平均粒径100〜2000μmのポリオール化合物を、硼素化合物とポリオール化合物との割合が、元素比(B/C)換算で5.1〜40となるように配合したことにある。

The greatest feature of the present invention is that a polyol compound having an average particle diameter of 100 to 2000 μm is mixed with a raw material containing the boron compound, carbon black and oxygen-containing calcium compound, and the ratio of the boron compound to the polyol compound is an element ratio (B / C) It is blended so as to be 5.1 to 40 in terms of conversion.

上記ポリオール化合物は、前記カーボン源としての機能も有するが、重要な機能として、アスペクト比の異なる粒子を生成させる機能がある。上記機能に関し、本発明者らは、ポリオール化合物のOH基が、結晶が成長する液相成分となる結晶化触媒の含酸素カルシウム化合物に対して特異的に作用することで還元剤として作用し、該化合物が減少した領域を局所的に生み出し、他の結晶化剤が十分作用する領域に対して低アスペクト比の窒化硼素粒子の生成を促すことによるものと推定している。   The polyol compound has a function as the carbon source, but has an important function of generating particles having different aspect ratios. Regarding the above function, the present inventors act as a reducing agent by specifically acting on the oxygen-containing calcium compound of the crystallization catalyst in which the OH group of the polyol compound becomes a liquid phase component in which crystals grow, It is presumed that the region where the compound is reduced is locally generated, and the generation of low aspect ratio boron nitride particles is promoted with respect to the region where the other crystallizing agent sufficiently acts.

上記ポリオール化合物としては、複数の水酸基を含む有機化合物が特に制限なく使用される。例えば、糖類、マンニトール、クエン酸、ポリビニルアルコール(PVA)などが挙げられるが、PVAが特に好ましい。   As the polyol compound, an organic compound containing a plurality of hydroxyl groups is used without particular limitation. For example, saccharides, mannitol, citric acid, polyvinyl alcohol (PVA) and the like can be mentioned, and PVA is particularly preferable.

本発明の製造方法において、上記ポリオール化合物の平均粒子径は、100〜2000μm、好ましくは200〜1800μm、更に好ましくは300〜1500μmの顆粒状粉末を使用することが好ましい。即ち、100μm未満の場合、含酸素カルシウム化合物が不足する領域を安定して生成することが困難となり、生成する窒化硼素の粒子間でアスペクト比の差を十分付けることが困難となる。また、2000μmを超える場合は、未反応のカーボンが残留し易くなる傾向があり、着色の原因となる虞がある。   In the production method of the present invention, it is preferable to use a granular powder having an average particle size of the polyol compound of 100 to 2000 μm, preferably 200 to 1800 μm, more preferably 300 to 1500 μm. That is, when the thickness is less than 100 μm, it is difficult to stably generate a region where the oxygen-containing calcium compound is insufficient, and it becomes difficult to provide a sufficient difference in aspect ratio between the generated boron nitride particles. Moreover, when it exceeds 2000 micrometers, there exists a tendency for unreacted carbon to remain easily, and there exists a possibility of causing coloring.

前記硼素化合物とポリオールとの割合は、元素比(B/C)換算で5.1〜40、好ましくは、5.5〜30とすることが必要である。上記割合が5.1未満であると凝集粒子が生成する割合が増加し、生成する窒化硼素粉末を樹脂に充填する際の粘度が上昇する傾向がある。また、40を超えると窒化硼素単粒子が生成する割合が増加し、生成する窒化硼素粉末を樹脂に充填して得られた樹脂組成物の熱伝導率が低下する傾向がある。   The ratio of the boron compound to the polyol is required to be 5.1 to 40, preferably 5.5 to 30 in terms of element ratio (B / C). When the ratio is less than 5.1, the ratio of aggregated particles is increased, and the viscosity when filling the generated boron nitride powder into the resin tends to increase. On the other hand, if it exceeds 40, the proportion of boron nitride single particles produced increases, and the thermal conductivity of the resin composition obtained by filling the produced boron nitride powder with resin tends to decrease.

尚、ポリマーを熱分解して得られる熱分解炭素もカーボン源として作用し、上記ポリオール化合物もカーボン源として作用する。   Note that pyrolytic carbon obtained by pyrolyzing the polymer also acts as a carbon source, and the polyol compound also acts as a carbon source.

本発明の製造方法において、結晶化触媒として使用される含酸素カルシウム化合物としては、公知のものが特に制限無く使用される。上記含酸素カルシウム化合物としては、例えば、炭酸カルシウム、炭酸水素カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、硝酸カルシウム、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、シュウ酸カルシウム等が挙げられる。その中でも含酸素カルシウム化合物が好適に使用出来る。含酸素カルシウム化合物としては、例えば、炭酸カルシウム、炭酸水素カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、硝酸カルシウム、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、シュウ酸カルシウム等を使用することが出来、これら2種類以上を混合して使用することも可能である。その中でも、酸化カルシウム、炭酸カルシウムを使用するのが好ましい。   In the production method of the present invention, known oxygen-containing calcium compounds used as crystallization catalysts are not particularly limited. Examples of the oxygen-containing calcium compound include calcium carbonate, calcium hydrogen carbonate, calcium hydroxide, calcium oxide, calcium nitrate, calcium sulfate, calcium phosphate, and calcium oxalate. Among these, oxygen-containing calcium compounds can be preferably used. As the oxygen-containing calcium compound, for example, calcium carbonate, calcium hydrogen carbonate, calcium hydroxide, calcium oxide, calcium nitrate, calcium sulfate, calcium phosphate, calcium oxalate and the like can be used, and these two or more kinds can be mixed. It is also possible to use it. Among these, it is preferable to use calcium oxide or calcium carbonate.

上記含酸素カルシウム化合物は、2種類以上を混合して使用することも可能である。また、上記含酸素カルシウム化合物の平均粒子径は、平均粒子径0.01〜600μmが好ましく、0.05〜500μmがより好ましく、0.1〜400μmが特に好ましい。   Two or more kinds of the oxygen-containing calcium compounds can be mixed and used. The average particle size of the oxygen-containing calcium compound is preferably 0.01 to 600 μm, more preferably 0.05 to 500 μm, and particularly preferably 0.1 to 400 μm.

上記含酸素カルシウム化合物の割合は、硼素化合物、カーボンブラック、及びポリオール化合物との合計量との合計量(HBO、C換算値)100質量部に対して、CaO換算で3〜30質量部とすることが好ましく、5〜25質量部とすることがより好ましく、5〜15質量部とすることが更に好ましい。 The proportion of the oxygen-containing calcium compound is 3 to 30 masses in terms of CaO with respect to 100 parts by mass of the total amount (H 3 BO 3 , C equivalent value) of the boron compound, carbon black, and polyol compound. Part, preferably 5 to 25 parts by weight, more preferably 5 to 15 parts by weight.

前記含酸素カルシウム化合物の使用量が3質量部未満では、前記ポリオール化合物が存在しない領域において、アスペクト比が大きい、結晶性の高い窒化硼素粉末が得られ難くなる。また、前記含酸素金属化合物の使用量が30質量部を超える場合、生成物である窒化硼素粉末からの十分な除去が困難となり、得られる窒化硼素粉末の不純物濃度を上昇させる傾向がある。   When the amount of the oxygen-containing calcium compound used is less than 3 parts by mass, it becomes difficult to obtain boron nitride powder having a high aspect ratio and high crystallinity in a region where the polyol compound is not present. Further, when the amount of the oxygen-containing metal compound used exceeds 30 parts by mass, sufficient removal from the product boron nitride powder becomes difficult, and the impurity concentration of the resulting boron nitride powder tends to increase.

本発明の製造方法において、上記の各原料を含む混合物の形態は特に制限されず、粉末状のままでもよいが、多孔質バルク体、造粒体を形成してもよい。尚、かかる多孔質バルク体は、例えば、硼酸、カーボン源、炭酸カルシウム、ポリオールを含む混合粉末を加熱し、硼酸からメタ硼酸の生成、メタ硼酸の溶融によりバルク体を形成すると共に、メタ硼酸が溶融している状態で、炭酸カルシウムの分解により二酸化炭素ガスを生成せしめて発泡させる方法が挙げられる。   In the production method of the present invention, the form of the mixture containing the respective raw materials is not particularly limited and may remain in a powder form, but a porous bulk body and a granulated body may be formed. The porous bulk body is formed by heating a mixed powder containing, for example, boric acid, a carbon source, calcium carbonate, and a polyol to form a bulk body by generating metaboric acid from boric acid and melting the metaboric acid. In a molten state, carbon dioxide gas is generated by decomposition of calcium carbonate and foamed.

また、上記多孔質バルク体の形状は、混合粉末の加熱に使用する容器等の形状に応じて適宜決定すればよく、特に限定されるものではないが、例えば、四角柱状、円柱状、球状、多角形状、不定形状、針状及び板状等の形状が挙げられるが、ハンドリング性の観点から、四角柱状、円柱状、球状等の形状であることが好ましい。また、その大きさは、径(球状以外は相当径)5〜300mm程度が一般的である。 本発明の製造方法において、前記硼素化合物、カーボン源、含酸素金属化合物の混合方法は特に制限されず、振動ミル、ビーズミル、ボールミル、ヘンシェルミキサー、ドラムミキサー、振動攪拌機、V字混合機等の一般的な混合機が使用可能である。
(還元窒化)
本発明の製造方法において、結晶性の高い六方晶窒化硼素粉末を得るために、通常1700℃以上、好ましくは、1700〜2200℃、更に好ましくは1800〜2000℃で熱処理を行うことが好ましい。即ち、かかる熱処理温度が1700℃未満では結晶性の高い六方晶窒化硼素は得られ難い傾向にあり、2200℃を超える場合は、効果が頭打ちとなり、経済的に不利である。
In addition, the shape of the porous bulk body may be appropriately determined according to the shape of the container or the like used for heating the mixed powder, and is not particularly limited, but for example, a quadrangular prism shape, a cylindrical shape, a spherical shape, Examples of the shape include a polygonal shape, an indefinite shape, a needle shape, and a plate shape. From the viewpoint of handling properties, a shape such as a quadrangular prism shape, a cylindrical shape, or a spherical shape is preferable. Further, the size is generally about 5 to 300 mm in diameter (equivalent diameter other than spherical). In the production method of the present invention, the mixing method of the boron compound, the carbon source, and the oxygen-containing metal compound is not particularly limited. A typical blender can be used.
(Reduction nitriding)
In the production method of the present invention, in order to obtain hexagonal boron nitride powder having high crystallinity, heat treatment is usually performed at 1700 ° C. or higher, preferably 1700-2200 ° C., more preferably 1800-2000 ° C. That is, if the heat treatment temperature is less than 1700 ° C., highly crystalline hexagonal boron nitride tends to be difficult to obtain, and if it exceeds 2200 ° C., the effect reaches its peak and is economically disadvantageous.

本発明の窒化硼素製造方法において、窒素雰囲気は、公知の手段によって形成することが出来る。使用するガスとしては、上記窒化処理条件で硼素に窒素を与えることが可能なガスであれば特に制限されず、窒素ガス、アンモニアガスを使用することも可能であり、窒素ガス、アンモニアガスに、水素、アルゴン、ヘリウム等の非酸化性ガスを混合したガスも使用可能である。   In the boron nitride manufacturing method of the present invention, the nitrogen atmosphere can be formed by a known means. The gas to be used is not particularly limited as long as it is a gas that can give nitrogen to boron under the above nitriding conditions, and nitrogen gas and ammonia gas can also be used. A gas in which a non-oxidizing gas such as hydrogen, argon, or helium is mixed can also be used.

本発明の窒化硼素製造方法は、反応雰囲気制御の可能な公知の装置を使用して行うことができる。例えば、高周波誘導加熱やヒーター加熱により加熱処理を行う雰囲気制御型高温炉が挙げられ、バッチ炉の他、プッシャー式トンネル炉、縦型反応炉等の連続炉も使用可能である。
(酸洗浄)
本発明の製造方法において、上述の還元窒化処理を施した直後は窒化硼素を主成分とするが、硼酸カルシウム等の副生成物も含まれているため、酸を用いて洗浄することが必要となる。酸洗浄の方法は特に制限されず、公知の方法が制限無く採用されるが、例えば、窒化処理後に得られた副生成物含有窒化硼素を解砕して容器に投入し、該副生成物含有窒化硼素の5〜10倍量の希塩酸(10〜20重量%HCl)を加え、4〜8時間接触せしめる方法が挙げられる。
The boron nitride production method of the present invention can be performed using a known apparatus capable of controlling the reaction atmosphere. For example, an atmosphere-controlled high-temperature furnace that performs heat treatment by high-frequency induction heating or heater heating can be used. In addition to a batch furnace, a continuous furnace such as a pusher-type tunnel furnace or a vertical reaction furnace can also be used.
(Acid cleaning)
In the production method of the present invention, boron nitride is the main component immediately after the above-described reduction nitriding treatment, but it contains a by-product such as calcium borate. Become. The method of acid cleaning is not particularly limited, and a known method is adopted without limitation. For example, by-product-containing boron nitride obtained after nitriding is crushed and put into a container, and the by-product containing A method of adding 5 to 10 times the amount of dilute hydrochloric acid (10 to 20% by weight HCl) of boron nitride and allowing to contact for 4 to 8 hours can be mentioned.

上記酸洗浄時に用いる酸としては、塩酸以外にも、硝酸、硫酸、酢酸等を用いることも可能である。   In addition to hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, acetic acid and the like can be used as the acid used for the acid cleaning.

上記酸洗浄の後、残存する酸を洗浄する目的で、純水を用いて洗浄する。上記洗浄の方法としては、上記酸洗浄時の酸をろ過した後、使用した酸と同量の純水に酸洗浄した窒化硼素を分散させ、再度ろ過する。この操作を数回実施することで、本発明の窒化硼素粉末の純度を達成可能となる。   After the acid cleaning, cleaning is performed using pure water for the purpose of cleaning the remaining acid. As the washing method, after filtering the acid at the time of the acid washing, boron nitride washed with acid is dispersed in the same amount of pure water as the acid used, and filtered again. By performing this operation several times, the purity of the boron nitride powder of the present invention can be achieved.

(窒化硼素粉末)
前記本発明の窒化硼素粉末の製造方法によれば、厚みが厚い、低アスペクト比の窒化硼素単粒子と前記窒化硼素凝集粒子とを均一に含有する窒化硼素粉末を得ることができる。具体的には、平均粒子径1〜15μm、アスペクト比が10を超え、30以下の窒化硼素一次粒子が凝集した、平均粒径が、20〜150μmの窒化硼素凝集粒子と、平均粒径が、10〜75μm、アスペクト比が3〜10の窒化硼素単粒子とを、前記窒化硼素凝集粒子100質量部に対して前記窒化硼素単粒子が10〜60質量%の割合で含む窒化硼素粉末を製造することができる。
(Boron nitride powder)
According to the method for producing boron nitride powder of the present invention, it is possible to obtain a boron nitride powder having a large thickness and a low aspect ratio boron nitride single particle and the boron nitride agglomerated particles uniformly. Specifically, boron nitride aggregated particles having an average particle diameter of 1 to 15 μm, an aspect ratio of more than 10 and boron nitride primary particles of 30 or less aggregated, an average particle diameter of 20 to 150 μm, and an average particle diameter of A boron nitride powder containing 10 to 75 μm of boron nitride single particles having an aspect ratio of 3 to 10 in a proportion of 10 to 60% by mass of the boron nitride single particles with respect to 100 parts by mass of the boron nitride aggregated particles is produced. be able to.

尚、上記窒化硼素粉末中の窒化硼素凝集粒子の平均粒子径(D1)、凝集粒子を構成する一次粒子の平均粒子径(D2)、アスペクト比(A1)、窒化硼素単粒子の平均粒子径(d)、アスペクト比(A2)の値は、窒化硼素粉末について、SEMによる500、2000倍の観察像を画像解析装置により求めたものであり、詳細は、実施例において説明する。   The average particle diameter (D1) of the boron nitride aggregated particles in the boron nitride powder, the average particle diameter (D2) of the primary particles constituting the aggregated particles, the aspect ratio (A1), the average particle diameter of the boron nitride single particles ( The values of d) and aspect ratio (A2) were obtained by obtaining an observation image of 500 and 2000 times by SEM with respect to boron nitride powder using an image analysis apparatus, and details will be described in Examples.

前記窒化硼素粉末を構成する窒化硼素凝集粒子の平均粒子径(D1)は20〜150μm、好ましくは、20〜100μm、更に好ましくは、30〜60μmであることが好ましい。即ち、上記窒化硼素凝集粒子は、樹脂に充填した際、熱伝導の主回路として作用する。そのため、上記平均粒子径(D1)が、20μm未満の場合、熱抵抗となる接点が多くなり過ぎ、熱伝導性が低下する傾向がある。一方、窒化硼素凝集粒子の平均粒子径が150μmを超えると、樹脂成形体の表面上に浮き出て、外観不良を起こす虞がある。   The average particle diameter (D1) of the boron nitride agglomerated particles constituting the boron nitride powder is 20 to 150 μm, preferably 20 to 100 μm, and more preferably 30 to 60 μm. That is, the boron nitride agglomerated particles act as a main circuit for heat conduction when filled with resin. For this reason, when the average particle diameter (D1) is less than 20 μm, there are too many contacts that become thermal resistance, and the thermal conductivity tends to decrease. On the other hand, when the average particle diameter of the boron nitride aggregated particles exceeds 150 μm, the aggregated particles may float on the surface of the resin molded body and cause an appearance defect.

また、前記窒化硼素凝集粒子を構成する一次粒子は、アスペクト比(A1)が、10を超え、30以下、好ましくは、11〜25、平均粒子径(D2)が、1μm〜15μm、好ましくは、5〜10μmであることが好ましい。上記一次粒子のアスペクト比(A1)が10以下の凝集粒子は製造が困難であり、また、30を超える場合、該一次粒子が凝集粒子から遊離した際に樹脂組成物厚み方向に配向し易くなり、得られる樹脂組成物の熱伝導率を低下させる傾向がある。一方、前記窒化硼素凝集粒子を構成する一次粒子の平均粒子径(D2)が1μm未満の場合、製造が困難であるだけでなく、該一次粒子が凝集粒子から遊離した際に熱抵抗の増大要因となる虞がある。また、一次粒子の平均粒子径(D2)が15μmを超えた場合、粒子の凝集力が低下し、凝集粒子の強度が低下する傾向があり、凝集粒子を形成せずに存在するアスペクト比が大きい一次粒子が多く存在するようになる。その結果、樹脂への充填の際、混練時に粘度の上昇が起こったり、熱的異方性が強くなることで、得られる樹脂組成物の熱伝導性の低下が生じたりする問題が発生し易くなる。   The primary particles constituting the boron nitride aggregated particles have an aspect ratio (A1) of more than 10 and 30 or less, preferably 11 to 25, and an average particle diameter (D2) of 1 to 15 μm, preferably It is preferable that it is 5-10 micrometers. Agglomerated particles having an aspect ratio (A1) of the primary particles of 10 or less are difficult to produce. When the primary particles exceed 30, the primary particles are easily oriented in the resin composition thickness direction when released from the aggregated particles. The thermal conductivity of the resulting resin composition tends to be reduced. On the other hand, when the average particle diameter (D2) of the primary particles constituting the boron nitride aggregated particles is less than 1 μm, not only the production is difficult, but also the factor of increasing the thermal resistance when the primary particles are released from the aggregated particles There is a risk of becoming. Further, when the average particle diameter (D2) of the primary particles exceeds 15 μm, the cohesive force of the particles tends to decrease, and the strength of the aggregated particles tends to decrease, and the aspect ratio that exists without forming the aggregated particles is large. Many primary particles are present. As a result, when the resin is filled, there is a tendency for the viscosity to increase during kneading or the thermal anisotropy becomes strong, resulting in a decrease in the thermal conductivity of the resulting resin composition. Become.

本発明の窒化硼素粉末の粒度分布において、前記窒化硼素単粒子は、粒子径が小さい領域として存在することが、樹脂に充填した際、粘度の上昇を抑え、また、樹脂中への気泡の巻き込みを減少し、更には、熱伝導の異方性を抑えて、前記窒化硼素凝集粒子間の熱伝導を効果的に行うために好ましい。   In the particle size distribution of the boron nitride powder of the present invention, the boron nitride single particle is present as a region having a small particle diameter, which suppresses an increase in viscosity when filled in the resin, and entraps bubbles in the resin. In addition, it is preferable to effectively conduct heat conduction between the boron nitride aggregated particles by suppressing the anisotropy of heat conduction.

従って、前記窒化硼素単粒子の平均粒子径(d)は、窒化硼素凝集体の平均粒子径の10〜60%、好ましくは、20〜50%の大きさであることが、本発明の効果を十分発揮するために好ましい。   Therefore, the average particle diameter (d) of the boron nitride single particles is 10 to 60%, preferably 20 to 50% of the average particle diameter of the boron nitride aggregate. It is preferable in order to fully exhibit.

また、窒化硼素単粒子のアスペクト比は、3〜10、好ましくは3.5〜8、更に好ましくは4〜7であることが、樹脂への高充填性、熱伝導率の低下抑制において好ましく、かかる低アスペクト比の窒化硼素単粒子を含むことで、樹脂への充填性が上がるだけでなく、樹脂組成物厚み方向への配向が解消され、窒化硼素単粒子を含むことによる熱伝導率低下を緩和することができる。従って、窒化硼素単粒子のアスペクト比が10を超えた場合は、樹脂組成物の粘度上昇、熱伝導率の低下抑制効果が低下する傾向にある。一方、かかるアスペクト比が3未満の窒化硼素単粒子は製造が困難である。   The aspect ratio of the boron nitride single particles is preferably 3 to 10, preferably 3.5 to 8, and more preferably 4 to 7 in terms of high filling into the resin and suppression of lowering of thermal conductivity. By including such a low aspect ratio boron nitride single particle, not only the filling property to the resin is improved, but also the orientation in the resin composition thickness direction is eliminated, and the thermal conductivity is reduced by including the boron nitride single particle. Can be relaxed. Therefore, when the aspect ratio of the boron nitride single particles exceeds 10, the effect of suppressing the increase in the viscosity of the resin composition and the decrease in the thermal conductivity tends to decrease. On the other hand, boron nitride single particles having an aspect ratio of less than 3 are difficult to produce.

本発明の窒化硼素粉末において、前記窒化硼素凝集粒子と窒化硼素単粒子との存在割合は、窒化硼素凝集粒子100質量部に対して前記窒化硼素単粒子が10〜60質量%、好ましくは、15〜50質量%、更に好ましくは、20〜45質量%の割合で含むことが好ましい。即ち、窒化硼素凝集粒子100質量部に対して窒化硼素単粒子が10質量%未満の場合、粘度上昇抑制効果が低下し、得られる樹脂組成物気泡が入り易くなり、絶縁耐力の低下につながる虞がある。一方、60質量%を超える場合は、熱伝導の異方性が強くなる可能性があり、得られる樹脂組成物の熱伝導率が低下する傾向にある。   In the boron nitride powder of the present invention, the boron nitride aggregated particles and the boron nitride single particles are present in an amount of 10 to 60% by mass, preferably 15%, based on 100 parts by mass of the boron nitride aggregated particles. It is preferable to contain in the ratio of -50 mass%, More preferably, 20-45 mass%. That is, when the boron nitride single particle is less than 10% by mass with respect to 100 parts by mass of the boron nitride aggregated particles, the effect of suppressing the increase in viscosity is reduced, and the resulting resin composition bubbles are likely to enter, leading to a decrease in dielectric strength. There is. On the other hand, when it exceeds 60 mass%, the thermal conductivity anisotropy may become strong, and the thermal conductivity of the resulting resin composition tends to decrease.

本発明の製造方法においては、上記組成の窒化硼素粉末を得ることが可能であるが、得られた窒化硼素粉末に、必要に応じて、別途得られた窒化硼素凝集粒子及び/又は窒化硼素単粒子を混合することも可能である。上記混合方法は特に制限されず、振動ミル、ビーズミル、ボールミル、ヘンシェルミキサー、ドラムミキサー、振動攪拌機、V字混合機等の一般的な混合機が使用可能である。   In the production method of the present invention, it is possible to obtain boron nitride powder having the above composition. If necessary, boron nitride agglomerated particles and / or boron nitride single particles may be obtained separately from the obtained boron nitride powder. It is also possible to mix the particles. The mixing method is not particularly limited, and general mixers such as a vibration mill, a bead mill, a ball mill, a Henschel mixer, a drum mixer, a vibration stirrer, and a V-shaped mixer can be used.

(窒化硼素粉末の用途)
本発明の窒化硼素粉末の用途は、特に限定されず、公知の用途に特に制限無く適用可能である。好適に使用される用途を例示するならば、電気絶縁性向上や熱伝導性付与等の目的で樹脂に充填剤として使用する用途が挙げられる。上記窒化硼素粉末の用途において、得られる樹脂組成物は、高い電気絶縁性や熱伝導性を有する。
(Use of boron nitride powder)
The use of the boron nitride powder of the present invention is not particularly limited, and can be applied to known uses without particular limitation. If the use used suitably is illustrated, the use used as a filler for resin for the purpose of electrical insulation improvement, thermal conductivity provision, etc. is mentioned. In the use of the boron nitride powder, the obtained resin composition has high electrical insulation and thermal conductivity.

従って、本発明の窒化硼素粉末は、電子部品の放熱シートや放熱ゲルに代表される固体状または液体状のサーマルインターフェイスマテリアル用の充填剤として好適に使用することができる。   Therefore, the boron nitride powder of the present invention can be suitably used as a filler for a solid or liquid thermal interface material typified by a heat dissipation sheet or a heat dissipation gel of an electronic component.

前記樹脂としては、ポリオレフィン、塩化ビニル樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、ナイロン、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ケイ素樹脂等の熱硬化性樹脂、合成ゴムなどが挙げられる。   Examples of the resin include thermoplastic resins such as polyolefin, vinyl chloride resin, methyl methacrylate resin, nylon, and fluorine resin, and thermosetting resins such as epoxy resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, and silicon resin. Examples thereof include resins and synthetic rubbers.

また、本発明の窒化硼素粉末は、立法晶窒化硼素や窒化硼素成型品等の窒化硼素加工品製品の原料、エンジニアリングプラスチックへの核剤、フェーズチェンジマテリアル、固体状または液体状のサーマルインターフェイスマテリアル、溶融金属や溶融ガラス成形型の離型剤、化粧品、複合セラミックス原料等の用途にも使用することができる。   Further, the boron nitride powder of the present invention is a raw material for processed boron nitride products such as cubic boron nitride and boron nitride molded products, nucleating agents for engineering plastics, phase change materials, solid or liquid thermal interface materials, It can also be used for applications such as mold release agents for molten metal and molten glass molds, cosmetics, and composite ceramic raw materials.

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例になんら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples at all.

尚、実施例において、各測定値は、以下の方法により測定した値である。   In the examples, each measured value is a value measured by the following method.

(1)窒化硼素凝集粒子の平均粒子径(D1)、凝集粒子を構成する一次粒子の平均粒子径(D2)、アスペクト比(A1)
窒化硼素粉末を、倍率2000倍で観察した60μm×40μm四方の複数のSEM観察像を画像解析装置(A像くん:旭化成エンジニアリング株式会社製)により解析し、異なる凝集粒子100個を無作為に選び、それぞれの凝集粒子の長軸の長さを測定し、凝集粒子の平均粒子径(D1)とした。各凝集粒子から無作為に一次粒子10個を選択し、それぞれの一次粒子について長軸の長さを測定し、合計1000個の一次粒子について、上記測定値の平均値を算出して平均一次粒子径(D2)とした。また同時に厚み方向の長さを測定し、長軸の長さ/厚み方向の長さをアスペクト比(A1)とした。
(1) Average particle diameter (D1) of boron nitride aggregated particles, average particle diameter (D2) of primary particles constituting the aggregated particles, aspect ratio (A1)
A plurality of 60 μm × 40 μm square SEM observation images of boron nitride powder observed at a magnification of 2000 times are analyzed by an image analyzer (A image-kun: manufactured by Asahi Kasei Engineering Co., Ltd.), and 100 different aggregated particles are randomly selected. The length of the major axis of each aggregated particle was measured and used as the average particle diameter (D1) of the aggregated particles. Ten primary particles are randomly selected from each aggregated particle, the length of the major axis is measured for each primary particle, and the average value of the above measured values is calculated for a total of 1000 primary particles to obtain the average primary particle. The diameter (D2) was used. At the same time, the length in the thickness direction was measured, and the length of the major axis / the length in the thickness direction was defined as the aspect ratio (A1).

(2)窒化硼素単粒子の平均粒子径(d)、アスペクト比(A2)
窒化硼素粉末を、倍率2000倍で観察した60μm×40μm四方の複数のSEM観察像を画像解析装置(A像くん:旭化成エンジニアリング株式会社製)により解析し、異なる単粒子を無作為に選び、長軸の長さを測定し、合計1000個の一次粒子について、上記測定値の平均値を算出して平均粒子径(d)とした。また同時に厚み方向の長さを測定し、長軸の長さ/厚み方向の長さをアスペクト比(A2)とした。
(2) Average particle diameter (d) and aspect ratio (A2) of boron nitride single particles
A plurality of 60 μm × 40 μm square SEM observation images of boron nitride powder observed at a magnification of 2000 times are analyzed by an image analyzer (A image-kun: manufactured by Asahi Kasei Engineering Co., Ltd.), and different single particles are randomly selected and long The length of the shaft was measured, and the average value of the above measured values was calculated for a total of 1000 primary particles to obtain the average particle diameter (d). At the same time, the length in the thickness direction was measured, and the length of the long axis / the length in the thickness direction was defined as the aspect ratio (A2).

(3)窒化硼素凝集粒子100質量部に対する窒化硼素単粒子の質量割合
窒化硼素粉末を、倍率500倍で観察した250μm×170μm四方のSEM観察像を画像解析装置(A像くん:旭化成エンジニアリング株式会社製)により解析し、異なる粒子5000個となるまで無作為に選び、凝集粒子と単粒子に選別した。尚、2つ以上の単粒子を含むものを凝集粒子とした。選別した粒子について画像解析により、質量割合を算出した。
(3) Mass ratio of boron nitride single particles with respect to 100 parts by mass of boron nitride aggregated particles An image analysis apparatus (A image-kun: Asahi Kasei Engineering Co., Ltd.) observed SEM observation image of 250 μm × 170 μm square of boron nitride powder observed at a magnification of 500 times. The product was randomly selected until it became 5000 different particles, and was classified into aggregated particles and single particles. A particle containing two or more single particles was defined as an aggregated particle. The mass ratio of the selected particles was calculated by image analysis.

(4)窒化硼素粉末を樹脂に充填した際の粘度、熱伝導率及び絶縁耐力の評価
得られた窒化硼素粉末を樹脂に充填した際の粘度、熱伝導率及び絶縁耐力の評価は、以下のようにして行った。
(4) Evaluation of viscosity, thermal conductivity and dielectric strength when filling resin with boron nitride powder Evaluation of viscosity, thermal conductivity and dielectric strength when filling the obtained boron nitride powder with resin is as follows. It was done like that.

基剤樹脂として、エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製JER806)100重量部と硬化剤(脂環式ポリアミン系硬化剤、三菱化学株式会社製JERキュア113)28重量部との混合物(表3において「エポキシ」と記載する。)、及び、シリコーン樹脂(信越化学工業社製KE−109)100重量部と硬化剤(信越化学工業社製CAT−RG)10重量部との混合物(表3において「シリコーン」と記載する。)を準備した。   As a base resin, a mixture of 100 parts by weight of an epoxy resin (JER806 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and 28 parts by weight of a curing agent (alicyclic polyamine-based curing agent, JER Cure 113 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) (in Table 3, “ And a mixture of 100 parts by weight of a silicone resin (KE-109 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and 10 parts by weight of a curing agent (CAT-RG manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). ”) Was prepared.

次に、各基材樹脂80体積%と、前記特定窒化硼素粉末20体積%とを乳鉢にて各試験毎に同一条件で混合後、測定温度25℃においてB型粘度計TBA−10(東機工業製)で粘度を測定した。更に、各基材樹脂40体積%と、前記特定窒化硼素粉末60体積%とをメチルエチルケトンを溶媒として混合した後、溶媒を乾固させて樹脂組成物を得た。同様に基材樹脂30体積%と、前記特定窒化硼素粉末70体積%から成る樹脂組成物を得た。   Next, 80% by volume of each base resin and 20% by volume of the specific boron nitride powder were mixed in a mortar under the same conditions for each test, and then at a measurement temperature of 25 ° C., a B-type viscometer TBA-10 (Toki The viscosity was measured by Kogyo Co., Ltd. Further, 40% by volume of each base resin and 60% by volume of the specific boron nitride powder were mixed using methyl ethyl ketone as a solvent, and then the solvent was dried to obtain a resin composition. Similarly, a resin composition comprising 30% by volume of the base resin and 70% by volume of the specific boron nitride powder was obtained.

これを金型体に注型し、熱プレスを使用し、温度:150℃、圧力:5MPa、保持時間:1時間の条件で硬化させ、直径10mm、厚さ1.2mmのシートを作製し、レーザーフラッシュ法にて熱伝導率を測定した。また、耐電圧試験機(多摩電測株式会社製)にて絶縁耐力を測定した。   This is cast into a mold body, using a hot press, cured under conditions of temperature: 150 ° C., pressure: 5 MPa, holding time: 1 hour, producing a sheet having a diameter of 10 mm and a thickness of 1.2 mm, The thermal conductivity was measured by a laser flash method. In addition, the dielectric strength was measured with a withstand voltage tester (manufactured by Tama Denso Co., Ltd.)

実施例1
硼酸(平均粒径75μm)、ファーネスブラック(平均粒径0.08μm)、酸化カルシウム(平均粒径:100μm)、平均粒子径500μmのPVAを表1に示す割合(元素比)で含有する混合物100gをボールミルにて混合した。該混合物50gを、黒鉛製タンマン炉を用い、窒素ガス雰囲気下、15℃/分で1900℃まで昇温し、1900℃で6時間保持することで窒化処理した。
Example 1
100 g of a mixture containing boric acid (average particle size 75 μm), furnace black (average particle size 0.08 μm), calcium oxide (average particle size: 100 μm), and PVA having an average particle size of 500 μm in the ratio (element ratio) shown in Table 1 Were mixed in a ball mill. 50 g of the mixture was subjected to nitriding treatment using a graphite tamman furnace by raising the temperature to 1900 ° C. at 15 ° C./min and holding at 1900 ° C. for 6 hours in a nitrogen gas atmosphere.

次いで、副生成物含有窒化硼素を解砕して容器に投入し、該副生成物含有窒化硼素の5倍量の塩酸(10重量%HCl)を加え、回転数800rpmで24時間撹拌した。該酸洗浄の後、酸をろ過し、使用した酸と同量の純水に、ろ過して得られた窒化硼素を分散させ、再度ろ過した。この操作を5回繰り返した後、150℃で8時間乾燥させた。   Next, the by-product-containing boron nitride was crushed and charged into a container, 5 times the amount of hydrochloric acid (10 wt% HCl) of the by-product-containing boron nitride was added, and the mixture was stirred at a rotation speed of 800 rpm for 24 hours. After the acid washing, the acid was filtered, and boron nitride obtained by filtration was dispersed in pure water in the same amount as the acid used, and filtered again. This operation was repeated 5 times and then dried at 150 ° C. for 8 hours.

乾燥後に得られた粉末を目開き90μmの篩にかけて、粗大粒子を除去し、白色の六方晶窒化硼素粉末を得た。得られた六方晶窒化硼素粉末について、凝集粒子の平均粒子径(D1)、凝集粒子を構成する一次粒子の平均粒子径(D2)、アスペクト比(A1)、窒化硼素単粒子の平均粒子径(d)、アスペクト比(A2)を算出し、表2に示した。   The powder obtained after drying was passed through a sieve having an opening of 90 μm to remove coarse particles, and white hexagonal boron nitride powder was obtained. About the obtained hexagonal boron nitride powder, the average particle diameter (D1) of the aggregated particles, the average particle diameter (D2) of the primary particles constituting the aggregated particles, the aspect ratio (A1), the average particle diameter of the boron nitride single particles ( d) The aspect ratio (A2) was calculated and shown in Table 2.

また、得られた窒化硼素粉末について、シリコーン樹脂及びエポキシ樹脂に充填した際の粘度、樹脂組成物の熱伝導率及び絶縁耐力の評価結果を表3に示した。   Table 3 shows the results of evaluation of the viscosity, the thermal conductivity of the resin composition, and the dielectric strength when the obtained boron nitride powder is filled in a silicone resin and an epoxy resin.

実施例2
PVAの平均粒子径を1500μmとした以外は実施例1と同様にして、白色の六方晶窒化硼素粉末を得た。各測定値を表2に示した。
Example 2
A white hexagonal boron nitride powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the average particle diameter of PVA was changed to 1500 μm. The measured values are shown in Table 2.

また、得られた窒化硼素粉末について、シリコーン樹脂及びエポキシ樹脂に充填した際の粘度、樹脂組成物の熱伝導率及び絶縁耐力の評価結果を表3に示した。   Table 3 shows the results of evaluation of the viscosity, the thermal conductivity of the resin composition, and the dielectric strength when the obtained boron nitride powder is filled in a silicone resin and an epoxy resin.

実施例3
硼酸とPVAの割合(元素比(B/C)換算)を15.0とした以外は実施例1と同様にして、白色の六方晶窒化硼素粉末を得た。各測定値を表2に示した。
Example 3
A white hexagonal boron nitride powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of boric acid to PVA (element ratio (B / C conversion)) was 15.0. The measured values are shown in Table 2.

また、得られた窒化硼素粉末について、シリコーン樹脂及びエポキシ樹脂に充填した際の粘度、樹脂組成物の熱伝導率及び絶縁耐力の評価結果を表3に示した。   Table 3 shows the results of evaluation of the viscosity, the thermal conductivity of the resin composition, and the dielectric strength when the obtained boron nitride powder is filled in a silicone resin and an epoxy resin.

実施例4
硼酸とPVAの割合(元素比(B/C)換算)を15.0、PVAの平均粒子径を1500μmとした以外は実施例1と同様にして、白色の六方晶窒化硼素粉末を得た。各測定値を表2に示した。
Example 4
A white hexagonal boron nitride powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of boric acid to PVA (element ratio (B / C conversion)) was 15.0 and the average particle diameter of PVA was 1500 μm. The measured values are shown in Table 2.

また、得られた窒化硼素粉末について、シリコーン樹脂及びエポキシ樹脂に充填した際の粘度、樹脂組成物の熱伝導率及び絶縁耐力の評価結果を表3に示した。   Table 3 shows the results of evaluation of the viscosity, the thermal conductivity of the resin composition, and the dielectric strength when the obtained boron nitride powder is filled in a silicone resin and an epoxy resin.

実施例5
硼酸とPVAの割合(元素比(B/C)換算)を18.0とした以外は実施例1と同様にして白色の六方晶窒化硼素粉末を得た。各測定値を表2に示した。
Example 5
A white hexagonal boron nitride powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of boric acid to PVA (element ratio (B / C conversion)) was 18.0. The measured values are shown in Table 2.

また、得られた窒化硼素粉末について、シリコーン樹脂及びエポキシ樹脂に充填した際の粘度、樹脂組成物の熱伝導率及び絶縁耐力の評価結果を表3に示した。   Table 3 shows the results of evaluation of the viscosity, the thermal conductivity of the resin composition, and the dielectric strength when the obtained boron nitride powder is filled in a silicone resin and an epoxy resin.

実施例6
硼酸とPVAの割合(元素比(B/C)換算)を18.0、PVAの平均粒子径を1500μmとした以外は実施例1と同様にして、白色の六方晶窒化硼素粉末を得た。各測定値を表2に示した。
Example 6
A white hexagonal boron nitride powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of boric acid to PVA (element ratio (B / C) conversion) was 18.0 and the average particle diameter of PVA was 1500 μm. The measured values are shown in Table 2.

また、得られた窒化硼素粉末について、シリコーン樹脂及びエポキシ樹脂に充填した際の粘度、樹脂組成物の熱伝導率及び絶縁耐力の評価結果を表3に示した。   Table 3 shows the results of evaluation of the viscosity, the thermal conductivity of the resin composition, and the dielectric strength when the obtained boron nitride powder is filled in a silicone resin and an epoxy resin.

比較例1
ポリオールを添加しない以外は実施例1と同様にして、六方晶窒化硼素粉末を得た。各測定値を表2に示した。ポリオールを添加していないため一次粒子径が15.0μmと大きく、窒化硼素凝集粒子100質量部に対しての窒化硼素単粒子の割合が72質量%と高かった。
Comparative Example 1
A hexagonal boron nitride powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that no polyol was added. The measured values are shown in Table 2. Since no polyol was added, the primary particle size was as large as 15.0 μm, and the ratio of boron nitride single particles to 100 parts by mass of boron nitride aggregated particles was as high as 72% by mass.

また、得られた窒化硼素粉末について、シリコーン樹脂及びエポキシ樹脂に充填した際の粘度、樹脂組成物の熱伝導率及び絶縁耐力の評価結果を表3に示した。   Table 3 shows the results of evaluation of the viscosity, the thermal conductivity of the resin composition, and the dielectric strength when the obtained boron nitride powder is filled in a silicone resin and an epoxy resin.

比較例2
硼酸とPVAの割合(元素比(B/C)換算)を3.0とした以外は実施例2と同様にして六方晶窒化硼素粉末を得た。各測定値を表2に示した。添加したPVAが増加したため、窒化硼素単粒子のアスペクト比が24と高く、窒化硼素凝集粒子100質量部に対しての窒化硼素単粒子の割合が8質量%と低かった。
Comparative Example 2
A hexagonal boron nitride powder was obtained in the same manner as in Example 2 except that the ratio of boric acid to PVA (element ratio (B / C) conversion) was 3.0. The measured values are shown in Table 2. Since the added PVA increased, the aspect ratio of boron nitride single particles was as high as 24, and the ratio of boron nitride single particles to 100 parts by mass of boron nitride aggregated particles was as low as 8% by mass.

また、得られた窒化硼素粉末について、シリコーン樹脂及びエポキシ樹脂に充填した際の粘度、樹脂組成物の熱伝導率及び絶縁耐力の評価結果を表3に示した。   Table 3 shows the results of evaluation of the viscosity, the thermal conductivity of the resin composition, and the dielectric strength when the obtained boron nitride powder is filled in a silicone resin and an epoxy resin.

比較例3
PVAの平均粒子径を1μmとした以外は実施例3と同様にした。各測定値を表2に示して六方晶窒化硼素粉末を得た。添加したPVAの粒径を小さくしたため、窒化硼素凝集粒子を構成する一次粒子の平均粒子径が12.0μmと大きく、窒化硼素凝集粒子100質量部に対しての窒化硼素単粒子の割合が65質量%と高かった。
Comparative Example 3
The same procedure as in Example 3 was performed except that the average particle diameter of PVA was 1 μm. The measured values are shown in Table 2 to obtain hexagonal boron nitride powder. Since the particle size of the added PVA was reduced, the average particle diameter of primary particles constituting the boron nitride aggregated particles was as large as 12.0 μm, and the ratio of boron nitride single particles to 100 parts by mass of boron nitride aggregated particles was 65 masses. % Was high.

また、得られた窒化硼素粉末について、シリコーン樹脂及びエポキシ樹脂に充填した際の粘度、樹脂組成物の熱伝導率及び絶縁耐力の評価結果を表3に示した。   Table 3 shows the results of evaluation of the viscosity, the thermal conductivity of the resin composition, and the dielectric strength when the obtained boron nitride powder is filled in a silicone resin and an epoxy resin.

比較例4
窒化硼素凝集粒子と高アスペクト比単粒子をV字混合器で10分間混合し、表2比較例4に示す窒化硼素粉末を作製した。得られた窒化硼素粉末は窒化硼素単粒子のアスペクト比が13.1と高いことが特徴である。
Comparative Example 4
Boron nitride aggregated particles and high aspect ratio single particles were mixed in a V-shaped mixer for 10 minutes to prepare boron nitride powder shown in Table 2 Comparative Example 4. The obtained boron nitride powder is characterized in that the aspect ratio of boron nitride single particles is as high as 13.1.

また、得られた窒化硼素粉末について、シリコーン樹脂及びエポキシ樹脂に充填した際の粘度、樹脂組成物の熱伝導率及び絶縁耐力の評価結果を表3に示した。   Table 3 shows the results of evaluation of the viscosity, the thermal conductivity of the resin composition, and the dielectric strength when the obtained boron nitride powder is filled in a silicone resin and an epoxy resin.

Figure 0006441027
Figure 0006441027

Figure 0006441027
Figure 0006441027

Figure 0006441027
Figure 0006441027

Claims (1)

硼素化合物、カーボンブラック、平均粒径100〜2000μmのポリオール化合物、及び含酸素カルシウム化合物を含有する混合物を、
硼素化合物とポリオール化合物との割合が、元素比(B/C)換算で5.1〜40
硼素化合物とカーボンブラックとの割合が、元素比(B/C)換算で0.5〜1.0、
含酸素カルシウム化合物の割合が、硼素化合物、カーボンブラック、及びポリオール化合物の合計量(H BO 、C換算値)100質量部に対してCaO換算で3〜30質量部
となるように配合し、
窒素雰囲気下、1700℃以上の温度に加熱することを特徴とする窒化硼素粉末の製造方法。
A mixture containing a boron compound, carbon black, a polyol compound having an average particle size of 100 to 2000 μm, and an oxygen-containing calcium compound ,
The ratio of boron compound and polyol compound is 5.1 to 40 in terms of element ratio (B / C) ,
The ratio of boron compound to carbon black is 0.5 to 1.0 in terms of element ratio (B / C),
The proportion of the oxygen-containing calcium compound is 3 to 30 parts by mass in terms of CaO with respect to 100 parts by mass of the total amount of boron compound, carbon black, and polyol compound (H 3 BO 3 , C equivalent). ,
A method for producing boron nitride powder, comprising heating to a temperature of 1700 ° C. or higher in a nitrogen atmosphere.
JP2014224391A 2014-11-04 2014-11-04 Method for producing boron nitride powder Active JP6441027B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014224391A JP6441027B2 (en) 2014-11-04 2014-11-04 Method for producing boron nitride powder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014224391A JP6441027B2 (en) 2014-11-04 2014-11-04 Method for producing boron nitride powder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016088799A JP2016088799A (en) 2016-05-23
JP6441027B2 true JP6441027B2 (en) 2018-12-19

Family

ID=56017517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014224391A Active JP6441027B2 (en) 2014-11-04 2014-11-04 Method for producing boron nitride powder

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6441027B2 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60155507A (en) * 1984-01-26 1985-08-15 Shin Etsu Chem Co Ltd Continuous production method of boron nitride
JPH0483706A (en) * 1990-07-25 1992-03-17 Shin Etsu Chem Co Ltd Manufacturing method of boron nitride
JP2012244006A (en) * 2011-05-20 2012-12-10 Toyota Industries Corp Circuit board, and electronic device
JP6060060B2 (en) * 2012-10-11 2017-01-11 水島合金鉄株式会社 High oil-absorbing boron nitride powder and cosmetics with excellent heat dissipation

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016088799A (en) 2016-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6516509B2 (en) Hexagonal boron nitride powder and method for producing the same
JP6483508B2 (en) Hexagonal boron nitride powder and method for producing the same
JP6676479B2 (en) Hexagonal boron nitride powder and method for producing the same
JP6356025B2 (en) Boron nitride powder and method for producing the same
CN103079995B (en) Spherical aluminum nitride powder
CN103140436B (en) Aluminum nitride powder and process for manufacturing same
JP5618734B2 (en) Spherical aluminum nitride powder
TWI818901B (en) Hexagonal boron nitride powder and manufacturing method thereof
JP7105701B2 (en) Hexagonal boron nitride powder and method for producing the same
JP6746443B2 (en) Hexagonal boron nitride powder
JP2019182737A (en) Hexagonal boron nitride powder and manufacturing method therefor
CN107922743A (en) Heat conductive resin composition
JP2021165228A (en) Aluminum Nitride-Boron Nitride Composite Agglomerated Particles and Their Manufacturing Methods
JP6516553B2 (en) Hexagonal boron nitride powder
JP7588551B2 (en) Hexagonal boron nitride agglomerated particles
JP6452873B2 (en) Boron nitride powder and method for producing the same
JP2017036190A (en) Boron nitride aggregated particle composition, BN aggregated particle-containing resin composition and molded article thereof, and method for producing boron nitride aggregated particles,
JP6516594B2 (en) Hexagonal boron nitride particles and method for producing the same
JP7588527B2 (en) Hexagonal boron nitride powder
JP6441027B2 (en) Method for producing boron nitride powder
WO2022186191A1 (en) Hexagonal boron nitride agglomerated particles, hexagonal boron nitride powder, resin composition, and resin sheet
JP6382621B2 (en) Silicone resin composition
JP5987322B2 (en) Method for producing metal oxide-containing boron nitride
TW202448795A (en) Hexagonal boron nitride powder, resin composition and resin sheet

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171004

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180606

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180612

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180806

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181121

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6441027

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150