JP7303950B2 - 窒化ホウ素粉末及び樹脂組成物 - Google Patents
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Description
[測定条件]
磁場掃引範囲:0~3290gauss(0~329mT)
磁場変調:5gauss(0.5mT)
時定数:0.3s
照射電磁波:0.5mW、約9.16GHz(照射電磁波の周波数は、共鳴周波数となるように測定ごとに微調整する)
掃引時間:15min
アンプゲイン:200
Mnマーカー:750
測定環境:室温(25℃)
標準試料:日本電子社製Coal標準試料(スピン量:3.56×1013個/g)
平均粒子径55μmの炭化ホウ素粒子をカーボンルツボに充填し、カーボンルツボを窒素ガス雰囲気下で、2000℃、0.8MPaの条件で20時間加熱することにより炭窒化ホウ素粒子を得た。得られた炭窒化ホウ素粒子100質量部と、ホウ酸66.7質量部とをヘンシェルミキサーを用いて混合し、混合物中の炭窒化ホウ素1molに対して、ホウ素源のホウ素原子の量が1.2molである混合物を得た。得られた混合物を窒化ホウ素ルツボに充填し、ルツボに蓋をして、ルツボと蓋との隙間の全てにエポキシ樹脂を充填した。混合物を充填した窒化ホウ素ルツボを抵抗加熱炉内に配置したカーボンケース内で、常圧、窒素ガス雰囲気下、保持温度2000℃の条件で10時間加熱することにより、粗大な窒化ホウ素粒子を得た。得られた粗大な窒化ホウ素粒子を乳鉢により10分間解砕し、篩目109μmのナイロン篩にて分級を行って、窒化ホウ素粒子(窒化ホウ素粉末)を得た。
混合物中の炭窒化ホウ素1molに対して、ホウ素源のホウ素原子の量が1.4molとなるようにホウ酸の量を変更した以外は、実施例1と同様の条件で窒化ホウ素粒子(窒化ホウ素粉末)を得た。得られた窒化ホウ素粒子の断面をSEMで確認したところ、複数の窒化ホウ素片同士が化学的に結合していることが確認された。
混合物中の炭窒化ホウ素1molに対して、ホウ素源のホウ素原子の量が1.6molとなるようにホウ酸の量を変更した以外は、実施例1と同様の条件で窒化ホウ素粒子(窒化ホウ素粉末)を得た。得られた窒化ホウ素粒子の断面をSEMで確認したところ、複数の窒化ホウ素片同士が化学的に結合していることが確認された。
混合物中の炭窒化ホウ素1molに対して、ホウ素源のホウ素原子の量が1.8molとなるようにホウ酸の量を変更した以外は、実施例1と同様の条件で窒化ホウ素粒子(窒化ホウ素粉末)を得た。得られた窒化ホウ素粒子の断面をSEMで確認したところ、複数の窒化ホウ素片同士が化学的に結合していることが確認された。
混合物中の炭窒化ホウ素1molに対して、ホウ素源のホウ素原子の量が1.1molとなるようにホウ酸の量を変更した以外は、実施例1と同様の条件で窒化ホウ素粒子(窒化ホウ素粉末)を得た。
混合物中の炭窒化ホウ素1molに対して、ホウ素源のホウ素原子の量が2.7molとなるようにホウ酸の量を変更した以外は、実施例1と同様の条件で窒化ホウ素粒子(窒化ホウ素粉末)を得た。
ベックマンコールター製レーザー回折散乱法粒度分布測定装置(LS-13 320)を用いて、窒化ホウ素粉末の平均粒子径Xを測定した。平均粒子径Xの測定結果を表1に示す。
得られた各窒化ホウ素粉末中の20個の窒化ホウ素粒子について、JIS R 1639-5:2007に準拠して、微小圧縮試験機(株式会社島津製作所製、MCT-211)を用いて、20個の窒化ホウ素粒子の各窒化ホウ素粒子に0.7mN/秒の負荷速度で徐々に負荷をかけて圧壊させた。20個の窒化ホウ素粒子の各窒化ホウ素粒子について、負荷をかける前から圧壊するまでの負荷方向の変位量を微小圧縮試験機に付属の顕微鏡及び画像解析ソフトウェアを用いて測定して、変位量の平均値Yを算出し、平均粒子径Xと変位量の平均値YからY/Xを算出した。変位量の平均値Y及びY/Xを表1に示す。
得られた各窒化ホウ素粉末中の20個の窒化ホウ素粒子について、JIS R 1639-5:2007に準拠して圧壊強度を測定した。測定装置としては、微小圧縮試験機(島津製作所社製、「MCT-211」)を用いた。各窒化ホウ素粒子の圧壊強度σ(単位:MPa)は、粒子内の位置によって変化する無次元数α(=2.48)と圧壊試験力P(単位:N)と平均粒子径d(単位:μm)から、σ=α×P/(π×d2)の式を用いて算出した。20個の窒化ホウ素粒子について圧壊強度を測定し、その平均値を表1に示す。
走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、JSM-7001F)を用いて、観察倍率10000倍で、得られた窒化ホウ素粉末中の窒化ホウ素粒子の表面を観察した。窒化ホウ素粒子の表面のSEM画像を画像解析ソフトウェア(株式会社マウンテック製、Mac-view)に取り込み、窒化ホウ素粒子の表面に配置されている窒化ホウ素片の厚さ及び長径(厚さ方向に対して垂直方向の最大長さ)を測定した。40個の窒化ホウ素片の厚さ及び長径をそれぞれ測定し、測定した厚さ及び長径から窒化ホウ素粒子を構成する窒化ホウ素片の平均厚さ及び平均長径を算出した。また、測定した厚さ及び長径から各窒化ホウ素片のアスペクト比(長径/厚さ)を算出し、40個の窒化ホウ素片のアスペクト比から平均アスペクト比を算出した。平均厚さ、平均長径及び平均アスペクト比の算出結果を表1に示す。実施例1及び比較例1の窒化ホウ素粒子の表面のSEM画像を図2及び3にそれぞれ示す。
ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC社製、HP4032)100質量部と、硬化剤としてイミダゾール化合物(四国化成社製、2E4MZ-CN)10質量部とを混合し、次いで、各実施例及び比較例において得られた窒化ホウ素粉末81質量部を更に混合して樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を、500Paの減圧脱泡を10分間行い、PET製シート上に厚みが1.0mmになるように塗布した。その後、温度150℃、圧力160kg/cm2条件で60分間のプレス加熱加圧を行って、0.5mmのシート状の放熱材を作製した。作製した放熱材から10mm×10mmの大きさの測定用試料を切り出し、キセノンフラッシュアナライザ(NETZSCH社製、LFA447NanoFlash)を用いたレーザーフラッシュ法により、測定用試料の熱拡散率A(m2/秒)を測定した。また、測定用試料の比重B(kg/m3)をアルキメデス法により測定した。また、測定用試料の比熱容量C(J/(kg・K))を、示差走査熱量計(株式会社リガク製、ThermoPlusEvoDSC8230)を用いて測定した。これらの各物性値を用いて、熱伝導率H(W/(m・K))をH=A×B×Cの式から求めた。熱伝導率の測定結果を表1に示す。実施例1及び比較例1の窒化ホウ素粉末を用いて作製した放熱材の断面のSEM画像を図4及び5にそれぞれ示す。
Claims (4)
- 窒化ホウ素粒子の集合体である窒化ホウ素粉末であって、
前記窒化ホウ素粒子が複数の窒化ホウ素片により構成されており、前記複数の窒化ホウ素片同士が化学的に結合しており、
前記窒化ホウ素粉末から選ばれる20個の窒化ホウ素粒子Aのそれぞれについて、任意の方向に0.7mN/秒の負荷速度で徐々に負荷をかけて圧壊させたときに、負荷をかける前の前記窒化ホウ素粉末の平均粒子径X(μm)に対する、圧壊するまでの前記窒化ホウ素粒子Aの前記方向における変位量の平均値Y(μm)の比が0.20以上である、窒化ホウ素粉末。 - 前記変位量の平均値Yが、14μm以上である、請求項1に記載の窒化ホウ素粉末。
- 圧壊強度の平均値が、8MPa以上である、請求項1又は2に記載の窒化ホウ素粉末。
- 請求項1~3のいずれか一項に記載の窒化ホウ素粉末と、樹脂とを含有する、樹脂組成物。
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