中国的氮化硼生产和应用

中国的氮化硼的生产与应用

六方氮化硼是近年来发展较快的硼化物产品，尤其是在蒸发舟陶瓷制品、LED导热封装材料及化妆品方面增长迅猛。本文结合我们在日常工作中与企业的交流和对氮化硼产品的了解，综合相关文献，阐述了我国六方氮化硼的生产及应用情况，旨在为企业生产经营活动提供参考，促进我国氮化硼产业的发展。

1 概述

六方氮化硼（h-BN）是一种人工合成的新型无机材料，具有多种优良性能，越来越广泛应用于各种新技术、新产品当中，提高了当代工业的技术水平，推动了新材料产业向更深、更广的领域发展。六方氮化硼俗称"白石墨"，系白色粉末，具有同石墨相同的六方层状晶体结构。在高压氮气中熔点为3000℃，在常压下加热至2500℃时升华并部分分解，理论密度为2.37g／㎝³。六方氮化硼是热的良导体，电的绝缘体，并具有优良的化学稳定性，对大多数金属熔体如钢、不锈钢、铝、铁及铜等既不润湿又不发生作用并具有良好的润滑性能。因此，六方氮化硼被广泛应用于陶瓷制造业，如钳锅、镀铝用蒸发舟、电路板基片及高温润滑剂行业，用大量用于制备六方氮化硼；还可用作原子反应堆的结构材料和火箭发动机组。

2 我国六方氮化硼的生产情况

2.1 我国六方氮化硼生产企业情况

目前，国内有六方氮化硼生产企业约二十家，产能约为600t/a。2010年六方氮化硼产量约为500a，产值15000万元。依据产品等级不同，其销售价格为225000~400000元／t。见表1.

2.2 六方氮化硼的生产工艺

六方氮化硼的合成方法很多，但基本原理均为将硼源（含硼化合物如硼砂、硼酸、元素硼等）与氮源（含氮化合物如氨、尿素、三聚氰胺等）一起加热反应精制而成。目前国内较

多采用如下三种工艺：硼砂、尿素法：Na2B4O7+2(NH2)2CO－

4BN+Na2O+2CO2+4H2O

将硼砂与烘干后的尿素按摩尔比1：（2.2-2.4）混合，混合后的物料进行缩合反应约

2~4h,生成硼砂和尿素的中间体，冷却后将中间体粉碎至60~80目再送入氮化炉中，在

800~950℃的氮化流中进行反应约2~4h,反应结束后将产品在氨气气氛下冷却后进行酸

洗、水洗、烘干即得氮化硼产品。

表1 国内六方氮化硼主要企业

省份企业名称产能/（t·a－1）2010年产量／t

辽宁省营口辽滨精细化工有限公司30 20 丹东市化工研究所有限公司50 40 丹东日进科技有限公司30 20 淄博市新阜康特种材料有限公司150 100 青州市万圆氮化硼厂30 20 潍坊邦德特种材料有限公司50 50

山东省山东省青州迈特科创材料有限公司50 50 淄博橡塑填料厂不详不详

淄博市达特种陶瓷有限公司不详不详

秦皇岛—诺高新材料开发有限公司不详不详

洛阳奥力精细化工有限公司50 30 河南省河南省巩义市氮化硼厂30 20 上海市斯泰克（上海）有限公司70 60

硼砂、氯化铵法：Na2B4O7+2NH4CI+2NH3－4BN+2NaCI +7H2O

将无水硼砂与氯化铵按摩尔比1：（2.2~2.4）混合后在压力机上用磨具压制成要求的块状，将块状物料放入反应炉中，温度升至250℃时通入氨气并在900~1000℃下进行反应，反应时间约为3h。反应结束后在氨气气氛下冷却后进行酸洗、水洗、过滤、干燥即得产品。

硼酸、三聚氰胺法：2H3BO3+C3N6H6-2BN+4NH3+3CO2

该工艺以水为（主要）介质，将硼酸与三聚氰胺（可加入适量的结晶助剂）在40-95℃进行反应，生成氮化硼前驱体即H3BO3·C3N6H6，将干燥后的氮化硼前驱体结晶用加热炉加热至1600~2000℃，保温时间为8~10h，得到高纯度、大结晶六方氮化硼。

2.3 产品规格型号情况

我国生产的六方氮化硼产品大致分为一级品、二级品、特级品三个级别，其中以一级品、二级品居多。

一级品产品是经1600~1800℃烧结而成的中等结晶度的六方氮化硼。其耐高温抗氧化性能优良，原始粒度小，团聚粒度大、因为颗粒是球型，所以特别适合作填料、铸造成型和注射成型的脱模剂及复合陶瓷，也容易热压成型。其典型应用产品为：用作制备立方氮化硼；铸造成型和注射成型中的脱模剂；用作真空镀铝蒸发舟主要原料；用作制作热压陶瓷制件；用作特种陶瓷原料。

二级品产品室经1800~2000℃烧结而成的高结晶度六方氮化硼。其导热、绝缘、润滑、耐高温及耐熔融金属腐蚀等各项性能均优于普通产品。性能达到或接近国外同类产品的先进水平。因其粒度与聚四氟乙烯近似，粒度均匀，因此特别适合高压开关喷口；同时由于其较优的导热性能，非常适合作导热塑料或导热橡胶；而由于其较低的氧含量（一般小于0.5%），也特别适合作特种陶瓷原料。其典型应用产品为：脱模剂；高电压开关喷口主要原料；耐高温润滑涂料、高端领域脱模剂、高级润滑油添加剂、特种陶瓷原料、导热塑料或树脂填料、高档化妆品添加剂。

表2 产品技术指标

级别

纯度

／% B2O3

／%

水分

／%

粒度（d50）

／μm

堆密度

／（g·㎝³）

比表面积（BET）

／(m·g-1)2

一级≥98.5 ≤1.0 ≤0.5 5 0.2~0.4 12m/g

二级≥99 ≤0.3 ≤0.3 8 0.2~0.4 8m/g

特级≥99 ≤0.3 ≤0.3 15~30 0.2~0.4 25-36 m/g

2.4 六方氮化硼市场应用

目前国内的六方氮化硼主要用于制备立方氮化硼、陶瓷制品、导热塑料、精密铸造脱模剂、电子电力、化妆品等。

（1）六方氮化硼及其复合陶瓷制品

目前，六方氮化硼复合导电陶瓷材料主要用于真空镀膜工业，主要为真空蒸镀包装材料、电容器金属化真空镀膜、显示屏镀层、烫金镀层、防伪标志镀层、反光镀膜以及纸张、纺织

品镀铝等。其制品组成为50%的六方氮化硼及45%~50%的二硼化钛。目前，国内真空镀