KR950013067B1 - 질화 붕소의 신규 제조방법 및 이에 의해 수득된 질화 붕소 - Google Patents

질화 붕소의 신규 제조방법 및 이에 의해 수득된 질화 붕소 Download PDF

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Description

질화 붕소의 신규 제조방법 및 이에 의해 수득된 질화 붕소
본 발명은 질화 붕소의 신규 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 이 신규방법에 따라서 수득된 질화 붕소에 관한 것이다.
질화 붕소는, 질화 붕소를 요업 적용에 있어서 유용하게 하는 고온에서의 충격 강도, 비등방성 열전도성, 전기 저항성, 고온에서의 윤활성 및 기계적 성질이 부여된 물질이다. 이 물질의 많은 용도가 서적 "Handbuch der Anoganische Chemie, Boron Compounds" (Meller, Springer-Verlag Berlin, 편집 1983, 2차 보충, Vol. 1. page 20, 및 편집 1988, 3차 보충, Vol. 3, pagel)에 기술되어 있으며, 이 물질이 사용될 수 있는 특정 적용 분야, 즉 야금술 공업에서의 금형, 성형 다이, 디몰딩제(demoulding agnet), 중합체 및 수지용 충진제, 변압기용 절연제, 항산화 코팅, X-레이용 석판 마스크, 항공기 적용 등을 제한없이 인용할 수 있다.
이들 다양한 용도는 사실상 순도, 입자크기, 입자의 형태, 결정화도, 소결 조건 등과 같은 여러가지 특성면에서 질화 붕소가 나타낼 수 있는 본질적으로 다른 물리적 성질의 기능이다.
물론 이들 특성은 붕산 및 요소를 출발원료로 하는 약 1,000℃의 고온에서의 야금술 합성, 또는 증기상 화학적 침착(VPCD)을 기본으로 할 수 있는 사용되는 제조방법에 따라 다르다. 물론, 주어진 방법에서, 조건이 어느 정도 변화되면, 또한 다른 특성이 얻어지기 때문에; 질화 붕소를 주어진 분야에 사용하게 할 수 있는 질화 붕소 특성의 양호한 재현성을 얻어야 한다는 문제점에 직면하게 되었다.
현재 공지된 기술 수준은 열분해 후에 질화 붕소의 생성을 유도하는 중합체 전구체의 제조에 관한 하기 문헌으로 구성된다 : -EP 368 688은 반응 :
에 관한 것이다.
[상기 식에서, ·n=3인 화합물 A는 보라진이며, ·R, R1, R2및 R3는 수소, 임의적으로 치환되는 탄화수소라디칼 및 오르 가노실릴 및 히드로게노-오르가노실릴 라디칼로부터 선택된다]; -EP 310 426는 반응 :
에 관한 것이다.
[상기 식에서, R 및 R1은 상기 정의한 바와 같으며 화합물 B는 보라진일 수 있다.]; -EP 278 734는 반응 :
(XBNR)3+ R1NH2+ R1NHR2
화합물 A 화합물 B 화합물 C
에 관한 것이다.
[상기 식에서, 화합물 A는 R이 수소, 알킬 라디칼 또는 아릴 라디칼에서 선택되고; X는 아미노 또는 실릴아미노기인 고리 유도체이고, R1및 R2는 알킬, 아릴 또는 실릴 라디칼로부터 선택된다.]; -EP 307 259는 반응 :
에 관한 것이다.
[상기 식에서, R1R2는 상기 정의한 바와같고; R3는 수소, 알킬 라디칼 등 및 오르가노 실릴 및 히드로게노-오르가노실릴 라디칼로부터 선택된다.]; -US-P-4 581 468은 방법 : 트리클로로-N-트리스-(트리알킬실릴)보라진+NH3에 관한 것이다; -Chemical Reviews 1990, 90, 73∼91은 수개의 방법을 기술하나, 이중에서 page 86에는 방법 :
이 기재되어 있다.
상기 방법 중 어느것도 본 발명을 기술하고 있거나 제안하지 않는다.
본 발명은 여러 입체 형태의 주어진 생성물과의 반응을 기본으로 하는 제조방법이기 때문에 공지된 방법의 문제점을 제거할 수 있고, 사용되는 입체 형태에 따라서 정밀하게 한정된 절대적으로 재현가능한 특성을 야기하는 신규 방법이다.
사실상, 본 발명은 열분해 후에 질화 붕소(BN)가 형성되는 유리상 백색고체를 수득하기 위한 하기 구조식 :
의 보라진과 하기 구조식 :
N2Sin(CH3)3nH4-n
[상기 식에서, n은 2 또는 3이다.]의 화합물과의 반응을 특징으로 하는 질화 붕소의 신규 제조방법에 관한 것이다.
바람직하게는, 열분해는 암모니아 또는 아르곤 대기하에서, 바람직하게는 약 1,000℃의 온도에서 실행된다.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 구조식 N2Sin(CH3)3nH4-n의 화합물은 보라진 1당량당 2당량의 비율로 사용되는 하기 구조식 :
의 화합물이다. 이 첫번째 구현예에 따르면, 이렇게 수득된 유리상 백색 고체는 펜탄 및 톨루엔 내에서 가용성이다.
두번째 구현예에 따르면, 구조식 N2Sin(CH3)3nH4-n의 화합물은 보라진 1당량당 1.5당량의 하기 구조식 :
의 화합물과 1.5당량의 하기 구조식 :
의 화합물의 혼합물이다. 이 두번째 구현예에 따르면, 반응은 톨루엔내에서 실온, 그 다음에는 120℃에서 환류하에 실행되어, 톨루엔을 여과 및 증발시키는 상기 유리상 백색 고체가 수득되는 염산염으로 구성된 침전물이 생성된다.
본 발명의 세번째 구현예에 따르면, 구조식 N2Sin(CH3)3nH4-n의 화합물은 보라진 1당량당 2당량의 비율로 사용되는 하기 구조식 :
의 화합물이다. 이 세번째 구현예에 따르면, 반응은 보라진 1당량당 2당량의 (CH3CH2)3N의 존재하에 실행된다. 이 세번째 구현예에 따르면, 반응후 진공하에서의 열처리가 실행된다.
본 발명은 또한 본 발명에 따라 수득된 질화 붕소에 관한 것이다.
본 발명의 기타 목적 및 이점은 하기 설명 및 비제한 실시예에서 명백할 것이다.
[실시예 1]
0.8g의을 20ml의 톨루엔에 용해시킨 다음, 10ml의 톨루엔에 용해시킨 0.296g의 보라진 :을 첨가한다. 혼합물을 5시간 동안 120℃에서 환류하에 유지시킨다. 침전물을 관찰할 수 없다. 용매를 진공하에서의 처리에 의해 분리하여 0.813g의 벌키한 백색 고체를 수득한다. 이 고체는 펜탄내에 가용성이다.
1H NMR,11B NMR, 적외선 스펙트럼 및 질량 스펙트럼은 하기 구조식(I)의 화합물이 백색 고체로부터 기인되는 것임을 인정한다 :
[상기 식에서, R은 양성자 또는 트리메틸실릴 라디칼이다.]
이 고체를 암모니아 또는 아르곤 대기하에서, 1,000℃의 온도에서 열분해하여, 질화 붕소를 30% 수율로 수득한다,
[실시예 2]
20ml의 톨루엔에 용해시킨 0.13g의 보라진 :
을 1.0g의 동몰비의및의 혼합물과 반응시킨다.
혼합물을 실온에서 1시간동안, 그 다음에는 120℃의 온도에서 환류하에 4시간동안 유지시킨다. 환류시 형성된 침전물을 여과한다(0.2g의 [(CH3)3Si]2N2H2·HCl의 분리). 여과물에서 용매를 분리하여 유리상 백색 고체(0.34g)를 수득한다.
다양한 분석,1H NMR,11B NMR, 적외선 스펙트럼, 질량 스펙트럼은 R이 양성자 또는 트리메틸실릴라디칼인 구조식(I)의 화합물이 백색 고체로부터 기인되는 것임을 인정한다.
이 고체를 암모니아 대기하에서, 1,000℃의 온도에서 열분해하여 질화붕소를 수율 25%로 형성한다.
[실시예 3]
20ml 톨루엔 내 0.78g의 보라진의 용액을 1.5g의과 0.86g의 트리에틸아민의 혼합물과 실온에서 반응시킨다.
생성 용액을 이 온도에서 1시간 교반한 다음 여과한다(1.1g의 염산염, 트리에틸아민 NEt3·HCl의 분리). 여과물을 5시간동안 120℃의 온도에서 환류하에 가열한다. 추가의 여과로 0.16g의 염산염 NEt3·HCl을 분리한다. 이렇게 수득된 여과물에서 톨루엔을 분리하면 유리상 백색 고체(1.1g)가 형성된다.
1H NMR,11B NMR, 적외선 스펙트럼, 질량 스펙트럼은 R이 양성자 또는 트리메틸실릴 라디칼인 구조식(I)의 화합물이 백색 고체로부터 기인되는 것임을 인정한다.
이 유리상 백색 고체를 암모니아 대기하에서, 1,000℃의 온도에서 열분해하여, 질화 붕소를 수율 25%로 형성한다.
[실시예 4]
실시예 3과 동일한 조건을 사용한다. 유리상 백색 고체를 3시간동안 240℃ 온도에서 진공하에서 예비 처리한 다음, 암모니아 대기하에서 1,000℃ 온도에서 열분해한다. 질화 붕소를 32%의 수율로 수득한다.

Claims (10)

  1. 열분해 후에 질화 붕소가 형성되는 유리상 백색고체를 수득하기 위한 하기 구조식 :
    의 보라진과 하기 구조식 :
    N2Sin(CH3)3nHt-n
    [상기 식에서, n은 2 또는 3이다.]의 화합물과의 반응을 특징으로 하는 질화 붕소의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 열분해를 암모니아 또는 아르곤 대기하에서, 바람직하게는 약 1,000℃의 온도에서 실행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 구조식 N2Sin(CH3)3nH4-n의 화합물이 보라진 1당량당 2당량의 비율로 사용되는 하기 구조식 :
    의 화합물임을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 유리상 백색 고체가 펜탄 및 톨루엔 내에서 가용성인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 구조식 N2Sin(CH3)3nH4-n의 화합물이 보라진 1당량당 1.5당량의 하기 구조식 :
    의 화합물과 1.5당량의 하기 구조식 :
    의 화합물의 혼합물임을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 반응을 톨루엔 내에서 실온, 그 다음에는 120℃의 온도에서 환류하에 실행하여, 톨루엔을 분리 및 증류시키면 상기 유리상 백색 고체가 수득되는 염산염으로 구성되는 침전물이 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서 구조식 N2Sin(CH3)3nH4-n의 화합물이 보라진 1당량당 2당량의 비율로 사용되는 하기 구조식 :
    의 화합물임을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 반응이 보라진 1당량당 2당량의 (CH3CH2)3N의 존재하에 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 반응후에 진공하에서의 열처리가 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따라서 수득된 질화 붕소.
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