化学性质

1.       性状:白色松散粉末。最常见为石墨晶格。有六方和立方两种晶型。有一种一氮化硼立方结晶的变体被认为是已知的最硬的物质。也有无定形变体。

2.       密度(g/mL,25/4℃): 2.26

3.       相对蒸汽密度(g/mL,空气=1):未确定

4.       熔点(ºC): 3000

5.       沸点(ºC,常压):未确定

6.       沸点(ºC,5.2kPa):未确定

7.       折射率:未确定

8.       闪点(ºC):未确定

9.       比旋光度(º):未确定

10.    自燃点或引燃温度(ºC):未确定

11.    蒸气压(kPa,25ºC):未确定

12.    饱和蒸气压(kPa,60ºC):未确定

13.    燃烧热(KJ/mol):未确定

14.    临界温度(ºC):未确定

15.    临界压力(KPa):未确定

16.    油水(辛醇/水)分配系数的对数值:未确定

17.    爆炸上限(%,V/V):未确定

18.    爆炸下限(%,V/V):未确定

19.    溶解性:具有抗化学侵蚀性质。不被无机酸和水侵蚀。在热浓碱中硼碳键被断开。微溶于热酸,不溶于冷水。


毒理学数据


急性毒性:大鼠经口LD50:>50 gm/kg;兔子经皮LD50: >20 mL/kg;


生态学数据


通常对水体是稍微有害的,不要将未稀释或大量产品接触地下水,水道或污水系统,未经政府许可勿将材料排入周围环境。


分子结构数据


1、摩尔折射率:无可用的

2、摩尔体积(cm3/mol):无可用的

3、等张比容(90.2K):无可用的

4、表面张力(dyne/cm):无可用的

5、介电常数:无可用的

6、极化率(10-24cm3):无可用的

7、单一同位素质量:25.01238 Da

8、标称质量:25 Da

9、平均质量:24.8177 Da


计算化学数据


1.疏水参数计算参考值(XlogP):无

2.氢键供体数量:0

3.氢键受体数量:1

4.可旋转化学键数量:0

5.互变异构体数量:无

6.拓扑分子极性表面积23.8

7.重原子数量:2

8.表面电荷:0

9.复杂度:10

10.同位素原子数量:0

11.确定原子立构中心数量:0

12.不确定原子立构中心数量:0

13.确定化学键立构中心数量:0

14.不确定化学键立构中心数量:0

15.共价键单元数量:1


性质与稳定性


常温常压下稳定

避免光,明火,高温。与石墨性质相似,有良好的电绝缘性、导热性和耐化学腐蚀性。抗氧化性能甚强,在高温时也具有良好的润滑性,是一种优良的高温固体润滑剂。具有很强的中子吸收能力。化学性质稳定,对几乎所有的熔融金属都呈化学惰性。氮化硼不溶于冷水,与水煮沸时水解非常缓慢,产生少量硼酸和氨。与弱酸和强碱在室温时均不起反应,微溶于热酸,用熔融的氢氧化钾处理方能分解,氯气也只能在赤热的条件下方与它起反应。能耐高温至2000 ℃。具备便于机械加工的优良性能。立方晶型氮化硼硬度与金刚石相当,在1500~1600 ℃高温中稳定性优于金刚石。


氮化硼纤维:属多晶BN纤维。熔点300℃;直径4~6μm;密度1.8~1.9g/cm3;强度约2GPa;模量340~350GPa。氮化硼纤维与某些无机纤维相比,具有耐高温、耐化学腐蚀、电热性能好、耐辐射等优良特性。它的抗氧化温度比碳纤维、硼纤维的高,在惰性条件下,2500℃以上仍保持稳定;在氧化气氛中,850℃仍是稳定的。

六方晶系结晶。用高压高温处理所制得的是立方晶系结晶。六方晶系氮化硼的晶体结构和物理性质类似于石墨(但具有电绝缘性)。也称白石墨(white graphite)。莫氏硬度为2,具有优越的润滑性。在氧化气氛中约800℃,在惰性气体气氛中约3000℃是稳定的。不被熔融金属和矿渣所润湿。电绝缘性好,无毒,立方晶系氮化硼具有比金刚石还强的硬度。

氮化硼问世于100多年前,最早的应用是作为高温润滑剂的六方氮化硼[简称:h—BN,或a—BN,或g—BN(即石墨型氮化硼)],h—BN不仅其结构而且其性能也与石墨极为相似,且自身洁白,所以俗称:白石墨。

氮化硼(BN)陶瓷是早在1842年被人发现的化合物。国外对BN材料从第二次世界大战后进行了大量的研究工作,直到1955年解决了BN热压方法后才发展起来的。美国金刚石公司和联合碳公司首先投入了生产,1960年已生产10吨以上。

1957年R·H·Wentrof率先试制成功CBN,1969年美国通用电气公司以商品Borazon销售,1973年美国宣布制成CBN刀具。[2] 

1975年日本从美国引进技术也制备了CBN刀具。

1979年Sokolowski卜引首次成功采用脉冲等离子体技术在低温低压卜制备崩c—BN薄膜。

20世纪90年代末,人们已能够运用多种物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)的方法制备c—BN薄膜。

从中国国内看,发展突飞猛进,1963年开始BN粉末的研究,1966年研制成功,1967年投入生产并应用于我国工业和尖端技术之中。

理化性质

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物质特性

CBN通常为黑色、棕色或暗红色晶体,为闪锌矿结构,具

氮化硼氮化硼

有良好的导热性。硬度仅次于金刚石,是一种超硬材料,常用作刀具材料和磨料。 [3] 

氮化硼具有抗化学侵蚀性质,不被无机酸和水侵蚀。在热浓碱中硼氮键被断开。1200℃以上开始在空气中氧化。熔点为3000℃,稍低于3000℃时开始升华。真空时约2700℃开始分解。微溶于热酸,不溶于冷水,相对密度2.25。压缩强度为170MPa。在氧化气氛下最高使用温度为900℃,而在非活性还原气氛下可达2800℃,但在常温下润滑性能较差。碳化硼的大部分性能比碳素材料更优。对于六方氮化硼:摩擦系数很低、高温稳定性很好、耐热震性很好、强度很高、导热系数很高、膨胀系数较低、电阻率很大、耐腐蚀、可透微波或透红外线。

物质结构

氮化硼六方晶系结晶,最常见为石墨晶格,也有无定形变体,除了六方晶型以外,碳化硼还有其他晶型,包括:菱方氮化硼(简称:r—BN,或称:三方氮化硼,其结构类似于h—BN,会在h—BN转化为c—BN的过程中产生)、立方氮化硼[简称:c—BN,或|3一BN,或z-BN(即闪锌矿型氮化硼),质地非常坚硬]、纤锌矿型氮化硼(简称:w—BN,h—BN高压下的一种坚硬状态)。人们甚至还发现像石墨稀一样的二维氮化硼晶体(类似的还有MoS:二维晶体)。 [4] 


安全信息

危险运输编码:暂无

危险品标志:刺激

安全标识:暂无

危险标识:暂无


合成方法

1.三氯化硼氨气气相沉积法

将制得的三氯化硼和氢气一起同加热到一定温度的氨气充分混合,在规定要求的反应温度下于反应器中进行反应,然后再在较高的温度下,在氨气流中继续加热一定时间,制得氮化硼成品。其反应方程式如下:                


2.硼砂氯化铵法

将硼砂在450℃和压力79993 Pa下进行脱水,氯化铵预先在110~120℃下烘干,分别粉碎到40目细度。按无水硼砂和氯化铵质量比为1:0.59进行配料,混合并加压成型。然后,送人反应炉中,并通入过量的氨,在1050℃下进行反应,生成氮化硼粗晶,经粉碎、过筛、水洗、过滤、干燥后,制得氮化硼成品。其反应方程式如下:                


立方晶型氮化硼的制造,可用六方晶体做原料,加入镁粉,在氢化锂粉添加剂参加下,在高压高温下进行反应制得。

3.硼酸法由硼酸与磷酸三钙等在氨气中加热制得。


氮化硼纤维制法:由氧化硼熔融纺丝得到三氧化二硼纤维,然后在350℃以上温度下在氨气中加热形成硼胺,再于1800℃氨中进一步高温烧结得到纯纤维。若要得到复合纤维,则需以硼烷、氨、氯化硼为反应气,在炽热钨丝上进行化学气相沉积即可。或者首先合成硼氮环高分子,再于100℃左右对其进行熔融纺丝。纺丝后在氨气中烧结,1000℃时纤维呈黑色,如果在氨气中进一步烧结,温度1200℃时为棕色,1400℃时为白色。

4.工业上较好的制法是用三氧化二硼或者硼酸盐与含氮化合物进行反应(800~1200℃)。用这种方法制成的产品中,残留有少量未反应原料。在实验室中为得到少量纯度高的氮化硼,可利用卤化硼和氨反应来制取。

5.在不断通入干燥氢气的过量液氨中,慢慢滴加BBr3(熔点-45℃)。将氨蒸发后,将白色残渣(有吸湿性)在干燥的氨气流中慢慢地加热到750℃,则制得白色氮化硼。或者,使BCl3(沸点12.7℃)和氢气的混合气与过量氨在600~1000℃下混合反应。产物再在氨气流中于1000℃下加热1h。

6.无机先躯体转化法 将三氧化二硼熔融纺丝制成B2O3纤维,然后在350℃以上温度下,用氨气氮化,再进一步高温烧结而得。该法不易制得连续纤维,其分散性较大。
7.有机先躯体转化法 可选的有机先躯体很多,如B.B.B三甲氨基环硼氮烷在10%的十二烷基胺存在下进行热缩合,制得硼氮杂环大分子,在100℃左右进行熔融纺丝,在纺丝过程中,纤维表面由于轻微水解而不熔化,故可直接在氨气中烧结到1000℃,有机基团分解,纤维呈黑色,如果在氨气中进一步烧结,温度1200℃时为棕色,1400时为白色。


用途

1.氮化硼具有多种优良性能,广泛应用于高压高频电及等离子弧的绝缘体、自动焊接耐高温架的涂层、高频感应电炉的材料、半导体的固相掺和料、原子反应堆的结构材料、防止中子辐射的包装材料、雷达的传递窗、雷达天线的介质和火箭发动机的组成物等。由于具有优良的润滑性能,用作高温润滑剂和多种模型的脱模剂。模压的氮化硼可制造耐高温坩埚和其他制品。可作超硬材料,适用于地质勘探、石油钻探的钻头和高速切削工具。也可用作金属加工研磨材料,具有加工表面温度低、部件表面缺陷少的特点。氮化硼还可用作各种材料的添加剂。由氮化硼加工制成的氮化硼纤维,为中模数高功能纤维,是一种无机合成工程材料,可广泛使用于化学工业、纺织工业、宇航技术和其他尖端工业部门。


2.氮化硼纤维用途:由于氮化硼热稳定性和耐磨性好以及化学稳定性强,可用作温度传感器套,火箭、燃烧室内衬和等离子体喷射炉材料;用作陶瓷基复合材料的增强剂、导弹和飞行器的天线窗部件、电绝缘器、防护服、重返大气层的降落伞以及火箭喷管鼻锥等材料;用于高温润滑剂、脱模剂、高频绝缘材料和半导体的固相掺杂材料等。

3.由于氮化硼热稳定性和耐磨性好以及化学稳定性强,可用作温度传感器套,制造高温物件,如火箭、燃烧室内衬和等离子体喷射炉材料。可作高温润滑剂、脱模剂、高频绝缘材料和半导体的固相掺杂材料等。六方氮化硼转化立方体,粉状可转化纤维状,使其用途更加广泛,可用作超硬材料,用于电绝缘器、天线窗、防护服、重返大气层的降落伞以及火箭喷管鼻锥等。

氮化硼贮存方法:应贮存在通风良好的干燥库房内,防止受潮。

氮化硼纤维贮存方法:贮存于通风良好、干燥库房内。空气中允许氮化硼最高浓度为6mg/m3