用于制造氮化硼附聚物的方法技术

公开了用于形成表现出改进的消耗磨损的含氮化硼的聚集体的方法，以及表现出显著改进的导热性的所得填充聚合物。所述含氮化硼的聚集体是根据一种方法制备的，所述方法包含：用造粒溶液对氮化硼粉末进行湿法造粒，以形成含氮化硼的湿颗粒；以及干燥所述含氮化硼的湿颗粒，以使所述造粒溶液中的溶剂蒸发，从而形成含氮化硼的颗粒。烧结实现了所述期望的含氮化硼的聚集体。

Method for manufacturing boron nitride adhesives

A method for forming aggregates containing boron nitride that exhibit improved wear and tear and a resulting filled polymer that exhibits significantly improved thermal conductivity are disclosed. The agglomeration containing boron nitride is prepared according to a method comprising: wet granulation of boron nitride powder with a granulating solution to form a wet particle containing boron nitride; and drying the wet particle containing boron nitride to evaporate the solvent in the granulating solution to form a particle containing boron nitride. Sintering achieves the desired aggregation of boron nitride.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造氮化硼附聚物的方法本申请要求于2016年5月27日提交的美国临时专利申请序列号62/342,245的优先权益，所述申请以全文引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及含氮化硼的颗粒(附聚物)、含有烧结的含氮化硼的聚集体的粉末以及含有这些粉末的聚合物组合物。本文还公开了制备含氮化硼颗粒和粉末以及含有它们的聚合物组合物的方法。
技术介绍
在现有技术中使用矿物粒子粉末作为聚合物中的填料是众所周知的，这种填料使提供额外的功能成为可能，这取决于，特别是构成填料的材料的性质。这些功能是例如提高聚合物的导热性和/或硬度和/或密度。由此获得的填充聚合物尤其用于许多
，如热界面材料，例如热膏或热消散器，或印刷电路卡。由于其高导热性和电阻率，氮化硼(BN)粉末用于热管理系统。在其它出版物中，US2003/0073769、US2008/0076856、WO2008/088774和WO2014/136959描述了这种用途。已知使用BN粉末特别是为了提高聚合物的导热性，这在热界面材料应用中是特别期望的，如热膏。为了提高通过平面电导率并降低其性质的各向异性，BN用作附聚物或球状粉末，在20到500微米范围内。挑战在于开发高强度和低成本的附聚物。目前工业中使用的两个方法是：(i)等静压压制、粉碎、筛分和烧制，这有着产率低和成本高的问题；和(ii)分散、喷雾干燥和烧制，这导致球形颗粒呈现非常低的密度和相对低的强度。需要一种允许制造呈现以下性质的BN附聚物的方法：产率在50到500微米范围内高于80％，球形度高于0.8以及改进的耐磨性(即，低消耗磨损)。本专利技术涉及克服本领域中的这些和其它缺陷。
技术实现思路
本专利技术的第一方面涉及一种用于形成含氮化硼的颗粒的方法，所述方法包含：用造粒溶液对氮化硼粉末进行湿法造粒，以形成含氮化硼的湿颗粒；以及干燥所述含氮化硼的湿颗粒，以使所述造粒溶液中的溶剂蒸发，从而形成含氮化硼的颗粒。本专利技术的第二方面涉及一种氮化硼聚集体粉末，所述氮化硼聚集体粉末包括根据本专利技术的第一方面制备的含氮化硼的聚集体。本专利技术的第三方面涉及一种组合物，所述组合物包括聚合物和根据本专利技术的第二方面的氮化硼聚集体粉末。如由所附实例所证明的，本专利技术的湿法造粒方法能够获得聚集体BN粉末和包括具有改进特性的粉末的填充聚合物。特别是，聚集体BN粉末的消耗磨损远低于现有技术粉末的消耗磨损，并且填充聚合物的导热性显著提高。附图说明图1是使用含聚乙二醇20M和TergitolNP10的造粒溶液和氮化硼粉末(PUHP30005，圣戈班)，根据实例6制备的BN颗粒的图像。图像示出了烧制之前干燥的BN颗粒。具体实施方式本专利技术的一个方面涉及用于形成含氮化硼的颗粒的方法。方法包含用造粒溶液对氮化硼(BN)粉末进行湿法造粒，以形成含氮化硼的湿颗粒以及干燥含氮化硼的湿颗粒，以使造粒溶液中的溶剂蒸发，从而形成含氮化硼的颗粒。颗粒基本上是湿法造粒期间使用的粒子的附聚物。如下所述，在升高的温度下烧制(或烧结)，得到BN-或BN/杂化聚集体。所得含氮化硼的聚集体是特别理想的，因为与通过不同方法形成的含氮化硼的聚集体相比，包含通过(i)流化喷雾干燥和(ii)通过研磨进行干法造粒形成的那些聚集体，所得含氮化硼的聚集体具有高球形度、高密度/强度、低孔隙率或这些属性中的两种或更多种的组合。此外，所得含氮化硼的聚集体具有小于约500微米，特别是约50与约500微米之间，或约50与约400微米之间的所需尺寸范围内的聚集体的高产率。使用如本文所公开的方法可以获得超过50％的产率。在优选实施例中，使用如本文所公开的方法可以获得超过60％、65％、70％、75％或80％的产率。可以实现未烧制和已烧制的含氮化硼的颗粒/聚集体两者的改进性质。本文在尺寸(例如粒度和重量)、量(例如组合物或组合物的组分中的各个成分的相对量，包含这种成分或组分的比例)、温度、压力、时间或浓度的上下文中使用“约”一词的任何地方，应当理解，这种变量是近似的，并且因此可以变化±10％，例如从本文指定的数字±5％、±4％、±3％、±2％或±1％。“聚集体”应理解为意指包含BN的一组粒子，所述粒子组装在一起并且刚性地牢固连接，特别是通过烧结，以便构成称为聚集体的个体化晶粒，其构成所述粉末。另一方面，“附聚物”应理解为是指弱连结且易于分散的粒子的集合体。“基本上由……组成”应理解为意指绝大多数所述粉末由所述基于氮化硼的聚集体或混合组合物聚集体组成，但不排除存在不是基于氮化硼的聚集体的粒子，如氮化硼基本粒子，然而必然以非常少的量存在。更具体地说，应理解粉末含有按重量计大于90％、优选地按重量计大于95％或甚至按重量计大于99％的所述基于氮化硼的聚集体。当然，根据可能的实施例，除了不可避免的杂质之外，粉末仅由基于氮化硼的聚集体组成。本专利技术的方法依赖于使用包含BN粉末的初始原料；任选地，额外的粉末材料，如金属氧化物粉末、或金属氧化物的前体(粉末形式)，在这种情况下，所得含BN的颗粒是混合颗粒(即，含BN和金属氧化物两者)；以及在湿法造粒步骤期间使用的造粒溶液。这些材料在下面单独讨论。氮化硼(BN)是制造的陶瓷，具有优异的导热性、化学稳定性、电绝缘性、惰性和可加工性。使用许多硼源合成氮化硼粉末，包含但不限于氧化硼、硼砂、硼酸和六硼化钙。BN粉末可具有不同的纯度水平。粉末可以含有杂质，如氧化硼、碳、氧、金属和其它杂质。BN粉末可从许多来源商购获得，包含圣戈班(阿默斯特，纽约)。所得含BN颗粒的机械、热和介电性质可以受初始杂质如氧气的影响。对于某些应用，氧气的存在对含BN颗粒的质量是有害的，并且对于其它应用，氧气的存在可能是有益的。在一个实施例中，初始BN粉末包含具有按重量计小于或等于10％的氧含量、按重量计小于约1000ppm的钙含量或两者的BN的粉末晶粒。在另一个实施例中，初始BN粉末包含具有按重量计小于或等于5％的氧含量、按重量计小于约600ppm的钙含量或两者的BN的粉末晶粒。可以根据所需的所得颗粒性质对初始BN粉末的组合物进行调节，包含但不限于：密度、球形度、尺寸和最终组合物。在某些实施例中，在湿法造粒步骤期间仅引入BN粉末。在这些实施例中，BN粉末基本上不含金属或半导体材料，并且因此，所得含氮化硼的湿颗粒不含或基本上不含金属或半导体材料。参见美国专利申请出版物号20090304943，其描述了使用自由流动的附聚物进行热喷涂，所述附聚物含有升华的陶瓷组分(如氮化硼)、不升华的金属或半导体材料和粘合剂。当需要含混合BN的颗粒时，在湿法造粒步骤之前或期间也引入任选的金属氧化物粉末或金属氧化物的前体。示例性金属氧化物粉末包含但不限于SiO2、Al2O3、TiO2和稀土氧化物粉末，以及其任何两种或更多种的组合。粉末形式的SiO2、Al2O3、TiO2和稀土氧化物可从许多来源商购获得。在本专利技术的一个实施例中，BN粉末与金属氧化物粉末的重量比是约0.1:1到约10:1之间。在其它实施例中，BN粉末与金属氧化物粉末的重量比可以是约1:1到约10:1之间。当需要混合BN颗粒时，BN粉末和金属氧化物粉末可以任选地在湿法造粒步骤之前干混。干混可以进行任何合适的时间段，例如，约5分钟到约60分钟，或者如果需要，可以更长。在替代性实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于形成含氮化硼颗粒的方法，其包括：用造粒溶液对氮化硼粉末进行湿法造粒，以形成含氮化硼的湿颗粒；以及干燥所述含氮化硼的湿颗粒，以使所述造粒溶液中的溶剂蒸发，从而形成含氮化硼的颗粒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.27 US 62/3422451.一种用于形成含氮化硼颗粒的方法，其包括：用造粒溶液对氮化硼粉末进行湿法造粒，以形成含氮化硼的湿颗粒；以及干燥所述含氮化硼的湿颗粒，以使所述造粒溶液中的溶剂蒸发，从而形成含氮化硼的颗粒。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述氮化硼粉末包括氮化硼的粉末晶粒，所述粉末晶粒具有按重量计小于或等于10％的氧含量和按重量计小于1,000ppm的钙含量。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述氮化硼粉末包括氮化硼的粉末晶粒，所述粉末晶粒具有按重量计小于或等于5％的氧含量或按重量计小于600ppm的钙含量。4.根据权利要求1所述的方法，其中进行所述湿法造粒而没有形成淤浆。5.根据权利要求1所述的方法，其中以按体积计介于约0.1:1到约1:1之间的液体:固体比率进行所述湿法造粒。6.根据权利要求1所述的方法，其中以按体积计介于约0.3:1到约0.55:1之间的液体:固体比率进行所述湿法造粒。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述造粒溶液包括作为所述溶剂的水、表面活性剂和粘合剂。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述造粒溶液包括按重量计约0.1％到约5.0％的表面活性剂。9.根据权利要求7所述的方法，其中所述表面活性剂是非离子型表面活性剂。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述非离子型表面活性剂是壬基酚乙氧基化物、聚羧酸、硅烷、或有机金属化合物。11.根据权利要求7所述的方法，其中所述造粒溶液包括按重量计约1.0％到约10.0％的粘合剂。12.根据权利要求7所述的方法，其中所述粘合剂是聚乙二醇、聚乙烯醇、甘油、乳胶、硅油和环氧树脂。13.根据权利要求1所述的方法，其中进行所述湿法造粒长达约60分钟。14.根据权利要求1所述的方法，其中在所述湿法造粒期间，将所述造粒溶液连续引入所述氮化硼粉末。15.根据权利要求1所述的方法，其中所述湿法造粒仅用所述氮化硼粉末和所述造粒溶液进行。16.根据权利要求1所述的方法，其中所述湿法造粒是用氮化硼粉末和金属氧化物粉末或金属氧化物前体的混合物进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·巴洪，PL·茹达斯，N·纳哈斯，
申请(专利权)人：圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US