JP7105701B2 - 六方晶窒化ホウ素粉末及びその製造方法 - Google Patents
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Description
六方晶窒化ホウ素粒子は、結晶構造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。通常、上記鱗片状粒子を含む窒化ホウ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、鱗片状粒子の熱伝導率の低いc軸方向に熱が伝わり、該熱伝導性絶縁シートの厚さ方向の熱伝導率は低くなる。
上記官能基量が少ない六方晶窒化ホウ素粉末粒子は、官能基量が少ないが故に、樹脂との親和性が悪く、それを含む樹脂組成物とした際に、六方晶窒化ホウ素と樹脂界面に熱抵抗が生じ、熱が伝わり難い傾向がある。このように、六方晶窒化ホウ素粉末を樹脂充填用無機フィラーとして使用する際には、鱗片状由来の粒子形状及び表面官能基が乏しいことが障壁となり、上記問題が発生することとなる。
また、非特許文献1には、永久気体流BCl3とNH3とから化学気相反応により製造された窒化ホウ素に、室温で1時間20mbarのH2を付加すると、3100-4000cm-1の範囲にOH、NH/NH2バンドの非対称拡張が見られることが報告されているが、この範囲における最高吸収ピークは3100-3500cm-1の範囲に存在する点で特徴的である。
しかしながら、一般的な窒化ホウ素粉末の表面改質処理である、紫外線照射、オゾン処理、プラズマ処理等による官能基導入処理は、工業的な大量生産の難しさやコストアップだけでなく、窒化ホウ素表面を活性化させてしまうため、空気中の水分等との反応性も上昇し、窒化ホウ素粉末の耐水性等を低下させてしまい、得られる樹脂組成物の絶縁耐力を低下させてしまう虞がある。また、OH基を含有した窒化ホウ素粉末も同様に、耐水性等の問題が発生する虞がある。
本発明の他の目的は、本発明の上記六方晶窒化ホウ素粉末を製造する方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的および利点は以下の説明から明らかになろう。
上記方法によれば、本発明の六方晶窒化ホウ素粉末を、還元窒化法により直接製造することができる。
また、上記六方晶窒化ホウ素粉末は、比表面積が15m2/g以下であることが好ましく、酸素濃度は0.3質量%以下であることが好ましい。
更に、上記六方晶窒化ホウ素の窒化ホウ素純度は99.95%以上であることが好ましい。
即ち、一般的に、六方晶窒化ホウ素粉末表面のNH2基を拡散反射赤外分光法で測定した場合、拡散反射赤外分光スペクトルの3100~3800cm-1の測定範囲において、3350~3500cm-1の範囲のNH2基対称収縮振動ピークもしくは、3600~3750cm-1の範囲のOH基がメインピークであり、3530~3590cm-1の範囲のNH2基非対称収縮振動ピークがメインピークで観測された例は存在しない。
前記3530~3590cm-1の範囲のNH2基非対称収縮振動ピークがメインピークで観測される本発明の六方晶窒化ホウ素粉末がかかる特性を発現する理由は明らかではないが、後述の実施例1の図9に示すように、六方晶窒化ホウ素粉末のTEM(Transmission Electron Microscope)写真によれば、本発明の六方晶窒化ホウ素粉末を構成する六方晶窒化ホウ素の粒子端部は、比較例1の図10に示す従来の六方晶窒化ホウ素の粒子端部がループ状に閉塞しているのに対して、粒子端部が変性されてループが切れたように見える状態となっており、この構造においてNH2基の密度が高い状態で上記粒子端部に存在することにより、前記特徴的ピークを示し、そして、樹脂との親和性が発現されるものと推定される。また、従来の後処理により官能基を付与する処理をしたものに対して、粒子端部以外の箇所においては、加水分解を引き起こす原因となるOH基は殆ど存在せず、これにより、高い耐水性を発現する。
また、前記本発明の六方晶窒化ホウ素粉末の製造方法によれば、含酸素ホウ素化合物、特定の硫黄濃度を有するカーボン源、含酸素カルシウム化合物を使用することにより、本発明の六方晶窒化ホウ素粉末を、特定の加熱条件で還元窒化法により直接製造することができる。
本発明において、後述する実地例、比較例において作製した粉末を、X線回折測定において、六方晶窒化ホウ素以外の帰属ピーク無きことを確認し、六方晶窒化ホウ素粉末として同定した後に、更なる分析を行った。X線回折測定は、Rigaku社製全自動水平型多目的X線回折装置 SmartLB/Aを用いて測定した。測定条件はスキャンスピード20度/分、ステップ幅0.02度、スキャン範囲10~90度とした。
そして、本発明の六方晶窒化ホウ素粉末は、拡散反射赤外分光スペクトルの3100~3800cm-1の範囲における最高吸収ピークが3530~3590cm-1の範囲、特に、3568cm-1付近にあることを特徴とする。
一般に、六方晶窒化ホウ素粉末の表面官能基を同定する手段として、拡散反射赤外分光測定による方法があり、3600~3750cm-1の範囲においてOH基、3350~3500cm-1の範囲にNH2基の対称収縮振動、3530~3590cm-1の範囲にNH2基の非対称収縮振動が観測されることが公知である。
しかしながら、従来発明の六方晶窒化ホウ素粉末において、3100~3800cm-1の粒子表面の官能基ピーク範囲において、3530~3590cm-1の範囲のNH2基の非対称収縮振動ピークが最大ピークの六方晶窒化ホウ素粉末を得られた例はない。
対称と非対称収縮振動のピーク強度の違いに関して、例えば芳香族NO2基の場合、パラ位にNH2基が置換されるとNO2基対称伸縮振動の強度が増大することが知られている。これは、NO2基と直接結合する原子の環境の違いによって生じるものであると推定されている。一方、本発明の六方晶窒化ホウ素粉末において、3530~3590cm-1のNH2基非対称収縮振動にメインピークが観測されるということは、NH2基の密度が高いことを意味している。このことは、前記TEM写真において、本発明の六方晶窒化ホウ素粒子の端部が特徴的に切れていることから、この端部にNH2基が集中して存在していることを予測させる。
そして、本発明の六方晶窒化ホウ素粉末は、このように密度が高い状態でNH2基を有することにより、樹脂との親和性が発現され、樹脂組成物とした際の熱抵抗となる、粒子、樹脂界面の熱抵抗を低減させることを可能にしている。また、従来の後処理により官能基を付与する処理をしたものに対して、粒子端部以外の箇所においては、加水分解を引き起こす原因となるOH基は殆ど存在せず、これにより、高い耐水性を発現する。
本発明において、上記ピーク高さB/Aは、図1に示す六方晶窒化ホウ素粉末の拡散反射赤外分光スペクトルデータにおいて、吸収ピークにベースラインを引き、ピークトップの波長を示す直線とベースラインとの交点までの距離を測定することにより求めたものである。
上記六方晶窒化ホウ素粉末の酸素濃度は、後述する実施例に示すように非分散赤外吸収法によって測定し、例えば、HORIBA社製EMGA-620W(商品名)によって確認することができる。
上記六方晶窒化ホウ素粉末の比表面積は、後述する実施例に示すように、BET1点法によって測定し、例えばマウンテック社製:Macsorb HM model-1201(商品名)によって確認することができる。
粒度分布は、湿式レーザー回折粒度分布法によって測定することが可能である。例えばHORIBA社製:LA-950V2(商品名)によって確認することができる。
蛍光X線分析装置としては、例えばRigaku社製ZSX Primus2(商品名)を使用することができる。
本発明の六方晶窒化ホウ素粉末の製造方法は、特に制限されるものではないが、代表的な製造方法の例は次のとおりである。含酸素ホウ素化合物、硫黄濃度が1000~10000ppmの範囲のカーボン源および含酸素カルシウム化合物を、含酸素ホウ素化合物に含まれるBとカーボン源に含まれるCとをB/C(元素比)換算で0.75~0.85となる割合で、且つ含酸素ホウ素化合物のB2O3換算量とカーボン源のC換算量との合計量100質量部に対して含酸素カルシウム化合物をCaO換算で10~15質量部となる割合で混合し、該混合物を窒素雰囲気下にて1450~1550℃で4時間以上、1650~2100℃で2時間以上加熱、還元窒化した後、反応生成物中に存在する窒化ホウ素以外の副生成物を酸洗浄により除去する方法が挙げられる。
(1)B2O3+3C+N2→2BN+3CO
(2)B2O3+3C→2B(g)+3CO
(3)2B(g)+N2→2BN
上記本発明の製造方法において、各原料は以下の通りである。
上記本発明の製造方法において、原料の含酸素ホウ素化合物としては、ホウ素原子を含有する化合物が制限なく使用される。例えば、ホウ酸、無水ホウ酸、メタホウ酸、過ホウ酸、次ホウ酸、四ホウ酸ナトリウム、過ホウ酸ナトリウムなどが使用できる。一般的には、入手が容易なホウ酸、酸化ホウ素が好適に用いられる。また、使用する含酸素ホウ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、30~500μmが好ましく、50~400μmがより好ましく、100~250μmが更に好ましい。即ち、含酸素ホウ素化合物の平均粒子径が30μm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、500μmを超えると含酸素ホウ素化合物の還元反応が進行し難くなる。
前記したように、含酸素カルシウム化合物は、含酸素ホウ素化合物と複合酸化物を形成することで、高融点の複合酸化物を形成し、窒化ホウ素粒子の粒成長触媒となるだけでなく、カーボン源中の硫黄分と反応し、硫黄分の揮散防止剤としても作用する。
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、0.01~200μmが好ましく、0.05~120μmがより好ましく、0.1~80μmが特に好ましい。
本発明の製造方法において、カーボン源は、還元剤として作用するものであり、硫黄を特定量含有するものを使用することが、硫黄を反応に確実に寄与せしめるために好ましい。カーボン源としては、予め硫黄を含む石油系由来のカーボン源が好ましい。また、上記硫黄をカーボン源とは別に硫黄単体として添加することも可能であるが、カーボン源と近接している方が好ましいため、この場合予め硫黄とカーボン源を、例えばボールミル等で予混合しておくことが好ましい。上記予混合を省略すると、反応時における揮散が激しく、大量の添加が必要となるばかりでなく、反応装置の排気系に硫黄が飛散し、閉塞する虞がある。
上記カーボン源に含まれる硫黄濃度は1000~10000ppmであり、1500~8000ppmが好ましく、2000~6000ppmが更に好ましい。即ち、該硫黄濃度が、1000ppm未満であると、得られる六方晶窒化ホウ素粉末のNH2基の非対称収縮振動ピークが減少し、10000ppmを超えると、不純物として硫黄が残留する虞がある。
上記カーボン源の平均粒子径は、0.01~3μmが好ましく、0.02~2μmがより好ましく、0.05~1μmが特に好ましい。該カーボン源の平均粒子径を3μm以下とすることにより、カーボン源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。
本発明において、還元窒化反応は、カーボン源と窒素の供給により実施されるが、目的とする六方晶窒化ホウ素粉末を効果的に得るためには、含酸素ホウ素化合物と複合酸化物に含まれるBとカーボン源に含まれるCとの割合は、B/C(元素比)換算で0.75~0.85、好ましくは0.77~0.83とすることが必要である。該モル比が0.85を超えると、還元されずに揮散するホウ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ようになる。また、該モル比が0.75未満では、未反応の酸化ホウ素量が少なく、還元窒化後、硫黄分を含む含酸素カルシウム化合物と形成する、上記複合酸化物形成量が少なくなり、六方晶窒化ホウ素粒子の周囲を均一に覆うことが困難となって目的とする六方晶窒化ホウ素粉末を得難くなる。
本発明の製造方法において、前記原料の混合のために、例えば振動ミル、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。
また、造粒には、必要に応じてバインダーを使用し、例えば押出造粒、転動造粒、コンパクターによる造粒などの公知の方法を適用することができる。この場合、造粒体の大きさは、5~10mm程度が好適である。
本発明の窒化ホウ素製造方法において、反応系への窒素源の供給は、公知の手段によって形成することが出来る。例えば、後に例示した反応装置の反応系内に窒素ガスを流通させる方法が最も好ましい。また、使用する窒素源としては、上記窒素ガスに限らず、還元窒化反応において窒化が可能なガスであれば特に制限されない。具体的には、前記窒素ガスの他、アンモニアガスを使用することも可能である。また、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混合ガスも使用可能である。
即ち、1450~1550℃の還元窒化反応が起こり始める温度域で4時間以上加熱することで、六方晶系平面が層状に積層し易くなり、粒子端面のNH2基量が多く、アスペクト比の低い六方晶窒化ホウ素粒子を高選択的に得ることが可能となる。1450℃未満では還元窒化反応速度が遅く、1550℃を超える温度では速過ぎるため好ましくない。また4時間未満では反応時間が不十分であり、好ましくない。
また、高結晶性の六方晶窒化ホウ素粒子を得るために、還元窒化反応における最高加熱には、1650℃~2100℃であり、好ましくは1700~2100℃、更に好ましくは1800~2000℃の温度で2時間以上加熱する条件を採用することが必要である。即ち、かかる温度が1650℃未満では還元窒化反応が十分に進行し難く、且つ、結晶性の高い六方晶窒化ホウ素粒子を得ることが困難である。他方、2100℃を超える温度では、効果が頭打ちとなり、経済的に不利である。
本発明の製造方法において、上述の還元窒化によって得られる反応生成物は、六方晶窒化ホウ素粉末の他に、酸化ホウ素―酸化カルシウムから成る複合酸化物等の不純物が存在するため、酸を用いて洗浄することが好ましい。かか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。例えば、窒化処理後に得られた副生成物含有窒化ホウ素を解砕して容器に投入し、該不純物を含有する六方晶窒化ホウ素粉末の5~10倍量の希塩酸(10~20質量%HCl)を加え、4時間以上接触せしめる方法などが挙げられる。
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。
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ホウ素を分散させ、再度ろ過する方法が挙げられる。
上記、酸洗浄、水洗浄後の、含水塊状物の乾燥条件としては、例えば50~250℃の大気中、もしくは減圧下での乾燥が好ましい。乾燥時間は、特に指定しないが、含水率が0%に限りなく近づくまで乾燥することが好ましい。
乾燥後の窒化ホウ素粉末は、必要に応じて、粗解砕、篩等による粗粒除去、気流分級等による微粉除去を行ってもよい。
本発明の窒化ホウ素粉末の用途は、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。上記窒化ホウ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。
前記樹脂としては、例えばポリオレフィン、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、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂、合成ゴムなどが挙げられる。
また、上記樹脂組成物は、必要に応じて、例えば樹脂組成物の配合剤として公知の重合開始剤、硬化剤、重合禁止剤、重合遅延剤、カップリング剤、可塑剤、紫外線吸収剤、顔料、染料、抗菌剤、有機フィラー、有機無機複合フィラーなどの公知の添加剤を含んでもよい。また、本発明の効果を損なわない範囲で他の無機フィラーを含んでいてもよい。
上記のうち、化粧品用途においては、ファンデーション、乳液、化粧下地、フェイスカラー、頬紅、口紅、アイシャドウ、アイライナー、マスカラおよびマニュキュア、ペディキュア、クリーム、化粧水、日焼け止め、ボディパウダー、頭髪料、ベビー用化粧品、などに好適に使用することができる。中でも、ファンデーション用途はフィット感やカバー力を向上させるために本発明の窒化ホウ素粉末を配合することが特に有効である。
上記化粧品用途において、本発明の窒化ホウ素粉末以外の成分としては特に制限されず、公知のものを使用することが出来る。例えば、タルク、マイカ、雲母、セリサイト、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、メトキシケイヒ酸エチルヘキシル、ナイロン12、シリカ、酸化鉄、メチコン等を使用する事が出来る。中でも、タルク及びマイカと本発明の窒化ホウ素粉末の組合せは、フィット感やカバー力が非常に優れるため、特に好ましい。
尚、実施例において、各測定は、以下の方法により測定した値である。
得られた六方晶窒化ホウ素粉末について、アジレント・テクノロジー株式会社製:FTS-3000を用いて、拡散反射赤外分光測定を行った。試料の前処理として200℃、減圧下で2時間乾燥処理を行った。測定カップに試料を詰め測定した。分解能は4cm-1、測定範囲は400~4000cm-1、積算回数は64回で行った。得られた六方晶窒化ホウ素粉末の表面官能基が現れる3100~3800cm-1のピークの有無、最大吸収ピークを確認した。また、上述した方法を用いて、800cm-1付近の吸収ピーク高さAと3530~3590cm-1の吸収ピーク高さBの比B/Aを求めた。
得られた六方晶窒化ホウ素粉末について、マウンテック社製:Macsorb HM model-1201を用いて比表面積を測定した。
得られた六方晶窒化ホウ素粉末について、酸素濃度を、HORIBA社製EMGA-620Wを用いて測定した。
得られた六方晶窒化ホウ素粉末について、HORIBA社製:LA-950V2を用いて粒度分布の累積体積頻度50%の粒径(D1)を測定した。測定はエタノール溶媒中に窒化ホウ素粉末を分散させ、測定した。得られた粒度分布の累積体積頻度50%の粒径を(D1)とした。
得られた六方晶窒化ホウ素粉末について、Rigaku社製ZSX Primus2を用いて六方晶窒化ホウ素粉末純度を測定した。六方晶窒化ホウ素粉末純度(質量%)とは、上述した蛍光X線分析法により、測定した六方晶窒化ホウ素粉末の測定元素中、B及びN以外の不純物元素の含有質量割合(%)を100から引いた値である。
原料カーボンブラックの硫黄濃度は吉田科学器械社製QS-AC1を用いて測定した。
酸化ホウ素195g、硫黄濃度3500ppmのカーボンブラック82gおよび酸化カルシウム49.4gを、ボールミルを使用して混合した。該混合物の(B/C)元素換算比は0.82、含酸素ホウ素化合物、カーボン源、含酸素カルシウム化合物の、B2O3、C換算質量合計量100質量部に対する上記含酸素カルシウム化合物のCaO換算質量含有量は10.5質量部である。該混合物100gを、黒鉛製タンマン炉を用い、窒素ガス雰囲気下、1500℃で8時間、1850℃で4時間保持することで窒化処理した。窒化処理品を蛍光X線分析測定したところ、窒化処理品の硫黄濃度が200ppmであり、硫黄分の残留が確認された。
次いで、副生成物含有窒化ホウ素を解砕して容器に投入し、該副生成物含有窒化ホウ素の5倍量の塩酸(7質量%HCl)を加え、回転数700rpm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ホウ素を分散させ、再度ろ過した。この操作を6回繰り返した後、200℃で6時間真空乾燥させた。
本実施例において得られた六方晶窒化ホウ素粒子の代表的な粒子端面を現すTEM)写真を図9に示した。TEM観察は日本電子社製JEM-2100を用いて行った。実施例1で得られた六方晶窒化ホウ素粒子端面端部が切れているような状態に変性されていることが確認される。
本実施例において得られた窒化ホウ素粉末を、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500個無作為に選び、長軸の長さと厚み方向の長さを測定し、長軸の長さ/厚み方向の長さよりアスペクト比を算出したところ、平均アスペクト比は6.7であった。
原料カーボンブラックの硫黄濃度を8000ppm、(B/C)元素比換算を0.79、含酸素ホウ素化合物、カーボン源および含酸素カルシウム化合物の、B2O3、C換算質量合計量100質量部に対する上記含酸素カルシウム化合物のCaO質量換算含有量を10.5質量部とした以外は実施例1と同様にした。各条件、測定値を表1、2に示した。
原料カーボンブラックの硫黄濃度を1200ppm、(B/C)元素比換算を0.77、含酸素ホウ素化合物、カーボン源および含酸素カルシウム化合物の、B2O3、C換算質量合計量100質量部に対する上記含酸素カルシウム化合物のCaO質量換算含有量を11質量部、還元窒化最高温度を1800℃とした以外は実施例1と同様にした。各条件、測定値を表1、2に示した。
(B/C)元素比換算を0.75、含酸素ホウ素化合物、カーボン源および含酸素カルシウム化合物の、B2O3、C換算質量合計量100質量部に対する上記含酸素カルシウム化合物のCaO質量換算含有量を12質量部、還元窒化最高温度を1950℃とした以外は実施例1と同様にした。各条件、測定値を表1、2に示した。
実施例1~4において得られた六方晶窒化ホウ素粉末の拡散反射赤外分光スペクトル(3100~3800cm-1)を図2~5におよびこれらのスペクトルをまとめて図8に示した。実施例1~4で得られた六方晶窒化ホウ素粉末は3568cm-1のNH2基の非対称収縮振動に最高吸収ピークを観測した。また、実施例1~4で作製した六方晶窒化ホウ素粉末は、拡散反射赤外分光測定の800cm-1付近の吸収ピーク高さAと3530~3590cm-1の吸収ピーク高さBとの比B/Aが0.02以上であった。
原料カーボンブラックの硫黄濃度を100ppmとした以外は実施例1と同様にした。各条件、測定値を表1、2に示した。比較例1で処理した窒化処理品を蛍光X線分析測定したところ、窒化処理品の硫黄濃度が10ppmであり、実施例1に対して硫黄分の残留分が少ない事が確認された。
比較例2として、3600~3750cm-1の範囲のOH基、3350~3500cm-1の範囲のNH2基の対称収縮振動が確認される、日新リフラテック社製R-BNの各分析測定値を表2に示した。
比較例1、2において得られた六方晶窒化ホウ素粉末の拡散反射赤外分光スペクトル(3100~3800cm-1)を図6~7および図8に示した。比較例1で得られた六方晶窒化ホウ素粉末は明確なピークが観測されず、比較例2の六方晶窒化ホウ素粉末は、3670cm-1のOH基に最高吸収ピークを観測した。
比較例1において得られた六方晶窒化ホウ素粒子の代表的な粒子端面を現すTEM写真を図10に示した。実施例1で得られた六方晶窒化ホウ素粒子端面端部が湾曲し、互いに繋がっており、官能基が結合し難い構造であることが分かる。
実施例1~4で得られた窒化ホウ素粉末をエポキシ樹脂に充填し樹脂組成物を作製し、熱伝導率の評価を行った。エポキシ樹脂としては、(三菱化学株式会社製JER806)100質量部と硬化剤(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質量部との混合物を準備した。次に、各基材樹脂42体積%と、前記特定窒化ホウ素粉末58体積%とを自転・公転ミキサー(倉敷紡績株式会社製MAZERUSTAR)にて混合して樹脂組成物を得た。
これを金型体に注型し、熱プレスを使用し、温度:200℃、圧力:5MPa、保持時間:30分の条件で硬化させ、直径40mm、厚さ0.22mmのシートを作製した。該シートを温度波熱分析装置にて解析し、熱伝導率を算出した結果を表3に示した。実施例1~4で作製した窒化ホウ素粉末を充填したシートの熱伝導率は、7.0W/m・K以上であり、高熱伝導率を示した。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結果を表3に示した。平均45kV/mm以上と高絶縁耐力であった。また、JIS C6481に基づき、銅箔と樹脂組成物の銅箔ひきはがし強さを求めた。実施例1で作製した六方晶窒化ホウ素粉末を用いた値を1として、相対値を求めた。
比較例1で得られた窒化ホウ素粉末及び比較例2の六方晶窒化ホウ素粉末を用いた以外は実施例5~8と同様にした。温度波熱分析装置にて該シートを解析し、熱伝導率を算出した結果を表3に示した。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結果を表3に示した。またJIS C6481に基づき、銅箔と樹脂組成物の銅箔ひきはがし強さを求め、実施例1で作製した六方晶窒化ホウ素粉末を用いた値を1として、相対値を求めた。比較例1で得られた六方晶窒化ホウ素粉末及び比較例2の市販品六方晶窒化ホウ素粉末を充填したシートはいずれも7.0W/m・K、45kV/mm以下であり、低熱伝導率、低絶縁耐力を示した。また、銅箔ひきはがし強さは実施例1の値を1としたときに、0.5以下であり、接着強度が弱かった。
Claims (9)
- 拡散反射赤外分光スペクトルにおいて、3100~3800cm-1の範囲における最高吸収ピークが3530~3590cm-1の範囲にありそしてTEM写真による粒子端部以外の箇所には、3600~3750cm-1の範囲における水酸基に基づくピークが存在しない六方晶窒化ホウ素粉末。
- 拡散反射赤外分光スペクトルの800cm-1付近の窒化ホウ素に由来する吸収ピークの高さAと、3530~3590cm-1の範囲における最大吸収ピークの高さBの比(B/A)が0.02以上である請求項1記載の六方晶窒化ホウ素粉末。
- 比表面積が15m2/g以下である請求項1又は2記載の六方晶窒化ホウ素粉末。
- 酸素濃度が0.3質量%以下である請求項1~3のいずれか一項に記載の六方晶窒化ホウ素粉末。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載の六方晶窒化ホウ素粉末を含む樹脂組成物。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載の六方晶窒化ホウ素粉末ならびに酸化アルミニウム粉末及び/又は窒化アルミニウム粉末を含む樹脂組成物。
- 請求項5又は6記載の樹脂組成物よりなる放熱絶縁シート。
- 請求項7記載の放熱絶縁シートよりなる電子部品の放熱絶縁部材。
- 含酸素ホウ素化合物、カーボン源および含酸素カルシウム化合物を、含酸素ホウ素化合物に含まれるBとカーボン源に含まれるCの割合であるB/C(元素比)が、0.75~0.85となる割合で且つ含酸素ホウ素化合物のB2O3換算量とカーボン源のC換算量との合計量100質量部に対して含酸素カルシウム化合物をCaO換算で10~15質量部となる割合で、混合し、該混合物を窒素雰囲気下にて、1450~1550℃で4時間以上且つ1650~2100℃で2時間以上加熱して還元窒化した後、反応生成物中に存在する窒化ホウ素以外の副生成物を酸洗浄により除去することからなる六方晶窒化ホウ素粉末の製造方法において、該カーボン源が硫黄濃度1000~10000ppmの範囲で硫黄を含有することを特徴とする上記方法。
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