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| 氮化硼 | |
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氮化硼，是由氮原子和硼原子所构成的晶体。化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮，具有四种不同的变体：六方氮化硼（HBN)、菱方氮化硼（RBN）、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿氮化硼(WBN)。 其立方结晶的变体被认为是已知的最硬的物质。（其维氏硬度达到108 GPa，而合成钻石的维氏硬度为100 GPa。）
基本信息
实验室制造的w-氮化硼晶体
w-氮化硼的结构示意图 [1] 中文名称:氮化硼
英文名称:Boron nitride
中文别名:白石墨;一氮化硼;氮化硼超微粉末;氮化硼棒 [2]
英文别名:Boronnitrideoffwhitepowder; Boron Nitride Rod; nitriloborane
CAS号:10043-11-5
分子式:BN
分子量:24.8177
MDL：MFCD00011317[1]
物性数据
1. 性状：白色松散粉末。最常见为石墨晶格。有六方和立方两种晶型。有一种一氮化硼立方结晶的变体被认为是已知的最硬的物质。也有无定形变体。
2. 密度（g/mL,25/4℃）： 2.26
3. 相对蒸汽密度（g/mL,空气=1）：未确定
4. 熔点（ºC）： 3000
5. 沸点（ºC,常压）：未确定
6. 沸点（ºC,5.2kPa）：未确定
7. 折射率：未确定
8. 闪点（ºC）：未确定
9. 比旋光度（º）：未确定
10. 自燃点或引燃温度（ºC）：未确定
11. 蒸气压（kPa,25ºC）：未确定
12. 饱和蒸气压（kPa,60ºC）：未确定
13. 燃烧热（KJ/mol）：未确定
14. 临界温度（ºC）：未确定
15. 临界压力（KPa）：未确定
16. 油水（辛醇/水）分配系数的对数值：未确定
17. 爆炸上限（%,V/V）：未确定
18. 爆炸下限（%,V/V）：未确定
19. 溶解性：具有抗化学侵蚀性质。不被无机酸和水侵蚀。在热浓碱中硼碳键被断开。微溶于热酸，不溶于冷水。
存储方法
氮化硼贮存方法：应贮存在通风良好的干燥库房内，防止受潮。
氮化硼纤维贮存方法：贮存于通风良好、干燥库房内。空气中允许氮化硼最高浓度为6mg/m3。
合成方法
1.三氯化硼氨气气相沉积法将制得的三氯化硼和氢气一起同加热到一定温度的氨气充分混合，在规定要求的反应温度下于反应器中进行反应，然后再在较高的温度下，在氨气流中继续加热一定时间，制得氮化硼成品。其反应方程式如下：
2.硼砂氯化铵法 将硼砂在450℃和压力79993 Pa下进行脱水，氯化铵预先在110～120℃下烘干，分别粉碎到40目细度。按无水硼砂和氯化铵质量比为1：0.59进行配料，混合并加压成型。然后，送人反应炉中，并通入过量的氨，在1050℃下进行反应，生成氮化硼粗晶，经粉碎、过筛、水洗、过滤、干燥后，制得氮化硼成品。其反应方程式如下：
立方晶型氮化硼的制造，可用六方晶体做原料，加入镁粉，在氢化锂粉添加剂参加下，在高压高温下进行反应制得。
3.硼酸法由硼酸与磷酸三钙等在氨气中加热制得。
氮化硼纤维制法：由氧化硼熔融纺丝得到三氧化二硼纤维，然后在350℃以上温度下在氨气中加热形成硼胺，再于1800℃氨中进一步高温烧结得到纯纤维。若要得到复合纤维，则需以硼烷、氨、氯化硼为反应气，在炽热钨丝上进行化学气相沉积即可。或者首先合成硼氮环高分子，再于100℃左右对其进行熔融纺丝。纺丝后在氨气中烧结，1000℃时纤维呈黑色，如果在氨气中进一步烧结，温度1200℃时为棕色，1400℃时为白色。
4.工业上较好的制法是用三氧化二硼或者硼酸盐与含氮化合物进行反应(800～1200℃)。用这种方法制成的产品中，残留有少量未反应原料。在实验室中为得到少量纯度高的氮化硼，可利用卤化硼和氨反应来制取。
5.在不断通入干燥氢气的过量液氨中，慢慢滴加BBr3(熔点-45℃)。将氨蒸发后，将白色残渣(有吸湿性)在干燥的氨气流中慢慢地加热到750℃，则制得白色氮化硼。或者，使BCl3(沸点12.7℃)和氢气的混合气与过量氨在600～1000℃下混合反应。产物再在氨气流中于1000℃下加热1h。
6.无机先躯体转化法 将三氧化二硼熔融纺丝制成Ｂ２Ｏ３纤维，然后在350℃以上温度下，用氨气氮化，再进一步高温烧结而得。该法不易制得连续纤维，其分散性较大。7.有机先躯体转化法 可选的有机先躯体很多，如Ｂ．Ｂ．Ｂ三甲氨基环硼氮烷在10%的十二烷基胺存在下进行热缩合，制得硼氮杂环大分子，在100℃左右进行熔融纺丝，在纺丝过程中，纤维表面由于轻微水解而不熔化，故可直接在氨气中烧结到1000℃，有机基团分解，纤维呈黑色，如果在氨气中进一步烧结，温度1200℃时为棕色，1400时为白色。
主要用途
1.氮化硼具有多种优良性能，广泛应用于高压高频电及等离子弧的绝缘体、自动焊接耐高温架的涂层、高频感应电炉的材料、半导体的固相掺和料、原子反应堆的结构材料、防止中子辐射的包装材料、雷达的传递窗、雷达天线的介质和火箭发动机的组成物等。由于具有优良的润滑性能，用作高温润滑剂和多种模型的脱模剂。模压的氮化硼可制造耐高温坩埚和其他制品。可作超硬材料，适用于地质勘探、石油钻探的钻头和高速切削工具。也可用作金属加工研磨材料，具有加工表面温度低、部件表面缺陷少的特点。氮化硼还可用作各种材料的添加剂。由氮化硼加工制成的氮化硼纤维，为中模数高功能纤维，是一种无机合成工程材料，可广泛使用于化学工业、纺织工业、宇航技术和其他尖端工业部门。2.氮化硼纤维用途：由于氮化硼热稳定性和耐磨性好以及化学稳定性强，可用作温度传感器套，火箭、燃烧室内衬和等离子体喷射炉材料；用作陶瓷基复合材料的增强剂、导弹和飞行器的天线窗部件、电绝缘器、防护服、重返大气层的降落伞以及火箭喷管鼻锥等材料；用于高温润滑剂、脱模剂、高频绝缘材料和半导体的固相掺杂材料等。3.由于氮化硼热稳定性和耐磨性好以及化学稳定性强，可用作温度传感器套，制造高温物件，如火箭、燃烧室内衬和等离子体喷射炉材料。可作高温润滑剂、脱模剂、高频绝缘材料和半导体的固相掺杂材料等。六方氮化硼转化立方体，粉状可转化纤维状，使其用途更加广泛，可用作超硬材料，用于电绝缘器、天线窗、防护服、重返大气层的降落伞以及火箭喷管鼻锥等。
安全信息
风险术语
R36/37:Irritating to eyes and respiratory system. 刺激眼睛和呼吸系统。
安全术语
S26:In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice.不慎与眼睛接触后，请立即用大量清水冲洗并征求医生意见。
S36:Wear suitable protective clothing. 穿戴适当的防护服。
系统编号
CAS号：10043-11-5
MDL号：MFCD00011317
EINECS号：233-136-6
RTECS号：ED7800000
PubChem号：24855457
毒理数据
急性毒性：大鼠经口LD50：>50 gm/kg；兔子经皮LD50： >20 mL/kg
化学数据
1、 疏水参数计算参考值（XlogP）：未确定
2、 氢键供体数量：0
3、 氢键受体数量：1
4、 可旋转化学键数量：0
5、 拓扑分子极性表面积（TPSA）：23.8
6、 重原子数量： 2
7、 表面电荷：0
8、 复杂度：10
9、 同位素原子数量：0
10、 确定原子立构中心数量：0
11、 不确定原子立构中心数量：0
12、 确定化学键立构中心数量：0
13、 不确定化学键立构中心数量：0
14、 共价键单元数量：1
生态数据
通常对水体是稍微有害的，不要将未稀释或大量产品接触地下水，水道或污水系统，未经政府许可勿将材料排入周围环境。
性质稳定
常温常压下稳定
避免光，明火，高温。与石墨性质相似，有良好的电绝缘性、导热性和耐化学腐蚀性。抗氧化性能甚强，在高温时也具有良好的润滑性，是一种优良的高温固体润滑剂。具有很强的中子吸收能力。化学性质稳定，对几乎所有的熔融金属都呈化学惰性。氮化硼不溶于冷水，与水煮沸时水解非常缓慢，产生少量硼酸和氨。与弱酸和强碱在室温时均不起反应，微溶于热酸，用熔融的氢氧化钾处理方能分解，氯气也只能在赤热的条件下方与它起反应。能耐高温至2000 ℃。具备便于机械加工的优良性能。立方晶型氮化硼硬度与金刚石相当，在1500～1600 ℃高温中稳定性优于金刚石。
氮化硼纤维：属多晶BN纤维。熔点300℃；直径4～6μm；密度1.8～1.9g/cm3；强度约2GPa；模量340～350GPa。氮化硼纤维与某些无机纤维相比，具有耐高温、耐化学腐蚀、电热性能好、耐辐射等优良特性。它的抗氧化温度比碳纤维、硼纤维的高，在惰性条件下，2500℃以上仍保持稳定；在氧化气氛中，850℃仍是稳定的。
六方晶系结晶。用高压高温处理所制得的是立方晶系结晶。六方晶系氮化硼的晶体结构和物理性质类似于石墨(但具有电绝缘性)。也称白石墨(white graphite)。莫氏硬度为2，具有优越的润滑性。在氧化气氛中约800℃，在惰性气体气氛中约3000℃是稳定的。不被熔融金属和矿渣所润湿。电绝缘性好，无毒，立方晶系氮化硼具有比金刚石还强的硬度。