JP3053881B2 - Method for producing aluminum nitride powder - Google Patents
Method for producing aluminum nitride powderInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、窒化アルミニウム粉末
の製造方法に関する。詳しくは、窒化アルミニウム焼結
体の原料等として好適である高純度の窒化アルミニウム
粉末の製造方法に関する。The present invention relates to a method for producing aluminum nitride powder. More specifically, the present invention relates to a method for producing a high-purity aluminum nitride powder suitable as a raw material of an aluminum nitride sintered body.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から知られている窒化アルミニウム
粉末の製造方法のうち、高純度品を容易に量産すること
のできる製造方法として、アルミニウム粉末とカーボン
粉末とを混合してなる原料混合物を、窒素雰囲気中で1
500〜2000℃に加熱する還元窒化法が多く採用さ
れている。2. Description of the Related Art Among the conventionally known methods for producing aluminum nitride powder, as a method for easily mass-producing high-purity products, a raw material mixture obtained by mixing aluminum powder and carbon powder is used. 1 in a nitrogen atmosphere
A reduction nitriding method of heating to 500 to 2000 ° C. is often used.
【0003】上述の通り、還元窒化法は、アルミナ粉末
とカーボン粉末とを固相混合するため、通常均一な原料
混合物を得にくく、カーボン粉末の未反応率が高い。[0003] As described above, in the reduction nitriding method, since a solid mixture of alumina powder and carbon powder is obtained, it is usually difficult to obtain a uniform raw material mixture, and the unreacted rate of carbon powder is high.
【0004】そこで、原料を変えたり、混合方法を改良
したりして、上記した2粉末成分の分散状態がより均一
な原料混合物を調製することにより、カーボン粉末の未
反応率の低減を目的とする窒化アルミニウム粉末の製造
方法として以下の方法が知られている。Therefore, by changing the raw materials or improving the mixing method to prepare a raw material mixture in which the two powder components are more uniformly dispersed, the object is to reduce the unreacted rate of the carbon powder. The following method is known as a method for producing aluminum nitride powder.
【0005】1)アルミニウムアルコキシド及びカーボ
ン粉末を有機溶剤中に分散させた後、水を加えて該アル
ミニウムアルコキシドを加水分解して水酸化アルミニウ
ム又はアルミナを生成させる。そして、その水酸化アル
ミニウム又はアルミナとカーボンとの混合物を減圧にし
て加熱して水、アルコール及び有機溶剤を除去し混合粉
末とする。得られた混合粉末を窒素雰囲気中で加熱する
方法(特開昭61−183108)。1) After dispersing aluminum alkoxide and carbon powder in an organic solvent, water is added to hydrolyze the aluminum alkoxide to produce aluminum hydroxide or alumina. Then, the mixture of aluminum hydroxide or alumina and carbon is heated under reduced pressure to remove water, alcohol and organic solvent to obtain a mixed powder. A method of heating the obtained mixed powder in a nitrogen atmosphere (JP-A-61-183108).
【0006】2)水酸化アルミニウム粒子を分散させた
溶液中にフルフリルアルコールを加えた後、該フルフリ
ルアルコールを重合し、得られた水酸化アルミニウムと
重合物の混合物を窒素雰囲気中で加熱する方法(EP3
11,345)。2) Furfuryl alcohol is added to a solution in which aluminum hydroxide particles are dispersed, and then the furfuryl alcohol is polymerized. The obtained mixture of aluminum hydroxide and the polymer is heated in a nitrogen atmosphere. Method (EP3
11, 345).
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た1)又は2)に示した窒化アルミニウム粉末の製造方
法では、従来の還元窒化法と同様に、加熱温度が140
0〜1650℃と高いために、加熱時に窒化アルミニウ
ムの粒成長が起こり、粒径及び粒径のばらつきが共に大
きい窒化アルミニウム粉末しか得られなかった。However, in the method for producing aluminum nitride powder described in the above 1) or 2), the heating temperature is set to 140 as in the conventional reduction nitriding method.
Since the temperature was as high as 0 to 1650 ° C., grain growth of aluminum nitride occurred during heating, and only an aluminum nitride powder having a large particle size and a large variation in the particle size was obtained.
【0008】そして、その粒径及び粒径のばらつきが共
に大きい窒化アルミニウム粉末を焼結して得られる焼結
体のかさ密度が低い。即ち、従来の製法による窒化アル
ミニウム粉末は、主要な用途である焼結体原料としては
未だ満足のゆくものではない。[0008] The bulk density of the sintered body obtained by sintering the aluminum nitride powder having both large particle size and large variation in particle size is low. That is, the aluminum nitride powder produced by the conventional production method is not yet satisfactory as a raw material for a sintered body, which is a main application.
【0009】また、窒化アルミニウム粉末を得る際の加
熱温度は、省エネルギー、操作性等の理由から、低くす
ることが望まれている。従って、上記の加熱温度140
0〜1650℃を低くすることが望まれている。Further, it is desired to lower the heating temperature when obtaining the aluminum nitride powder for reasons such as energy saving and operability. Therefore, the above heating temperature 140
It is desired to lower 0 to 1650 ° C.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明者等は前記問題点
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、還元窒化のための
窒素原子及び炭素原子を有する重合性化合物、及びアル
ミニウム源として特定のアルミニウム化合物を原料と
し、両者から得られた水酸化アルミニウム分散重合物を
加熱処理することにより、前記した重合性化合物中の窒
素原子が揮発することなく窒化アルミニウム粉末の生成
に効率的に寄与し、前記した水酸化アルミニウム分散重
合物の加熱温度を低下させることができ、また得られる
窒化アルミニウム粉末が、微細で単分散性であり、且つ
易焼結性となりうることを見いだし、本発明を完成する
に至った。The present inventors have made intensive studies to solve the above problems, and as a result, as a polymerizable compound having a nitrogen atom and a carbon atom for reductive nitriding, and a specific aluminum source. By using an aluminum compound as a raw material and heat-treating the aluminum hydroxide dispersion polymer obtained from both, the nitrogen atoms in the polymerizable compound described above efficiently contribute to the production of aluminum nitride powder without volatilization, It has been found that the heating temperature of the aluminum hydroxide-dispersed polymer can be lowered, and that the obtained aluminum nitride powder is fine, monodisperse, and can be easily sintered, thereby completing the present invention. Reached.
【0011】本発明は、一般式(I) AlR3 (I) (式中、Rはハロゲン原子又はアルコキシ基を示す)で
表されるアルミニウム化合物、並びに窒素原子及び炭素
原子を有する重合性化合物が含まれてなる混合液中で水
酸化アルミニウムを析出させ、次いで該重合性化合物を
重合して水酸化アルミニウム分散重合物を生成させた
後、該水酸化アルミニウム分散重合物を非酸化性雰囲気
中で700℃以上に加熱することを特徴とする窒化アル
ミニウム粉末の製造方法である。The present invention relates to an aluminum compound represented by the general formula (I) AlR 3 (I) (wherein R represents a halogen atom or an alkoxy group) and a polymerizable compound having a nitrogen atom and a carbon atom. Aluminum hydroxide is precipitated in the contained mixture, and then the polymerizable compound is polymerized to form an aluminum hydroxide dispersion polymer.The aluminum hydroxide dispersion polymer is then placed in a non-oxidizing atmosphere. A method for producing aluminum nitride powder, comprising heating to 700 ° C. or higher.
【0012】本発明においては、前記一般式(I)で表
されるアルミニウム化合物、並びに窒素原子及び炭素原
子を有する重合性化合物が含まれてなる混合液中で水酸
化アルミニウムを析出させる。In the present invention, aluminum hydroxide is precipitated in a mixed solution containing the aluminum compound represented by the general formula (I) and a polymerizable compound having a nitrogen atom and a carbon atom.
【0013】本発明において用いられるアルミニウム化
合物は、前記の一般式(I)で表されるものであれば公
知のアルミニウム化合物を限定せずに使用しうる。例え
ば、三塩化アルミニウム、三臭化アルミニウム等のハロ
ゲン化アルミニウム又はその水和物、アルミニウムエト
キシド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウム
ブトキシド等のアルミニウムアルコキシドが単独で又は
混合して使用される。As the aluminum compound used in the present invention, known aluminum compounds can be used without limitation as long as they are represented by the above general formula (I). For example, aluminum halides such as aluminum trichloride and aluminum tribromide or hydrates thereof, and aluminum alkoxides such as aluminum ethoxide, aluminum isopropoxide and aluminum butoxide are used alone or in combination.
【0014】本発明で用いられる窒素原子及び炭素原子
を有する重合性化合物(以下、単に重合性化合物ともい
う)は、析出した水酸化アルミニウムに対する還元窒化
作用を有するものであり、窒素原子及び炭素原子を有
し、且つ重合性を有する公知の化合物を限定せずに使用
しうる。例えば、アクリロニトリル、アクリルアミド、
ビニルピリジン、シアン化ビニリデン、トリフルオロニ
トロソメタン、ヘキサメチレンジアミン、アミノカプロ
ン酸、アミノエナント酸、アミノウンデカン酸、ジアミ
ノベンジジン、ジメチルピペラジン、フェニレンジアミ
ン、イソフタル酸ヒドラジド、ヘキサメチレンジイソシ
アナート、トリレンジイソシアナート、フェニレンジイ
ソシアナート、メラミン、尿素、アジリジン、アゼチジ
ン、エチレンイミン、コハク酸イミド、またはそれらの
オリゴマー及び混合物等が単独で又は混合して使用され
る。このうち、好ましいものは、メラミン、メチロール
メラミン、尿素、メチロール尿素、またはそれらの縮合
オリゴマーである。The polymerizable compound having a nitrogen atom and a carbon atom (hereinafter, also simply referred to as a polymerizable compound) used in the present invention has a reductive nitridation effect on precipitated aluminum hydroxide, and has a nitrogen atom and a carbon atom. And a known compound having polymerizability can be used without limitation. For example, acrylonitrile, acrylamide,
Vinylpyridine, vinylidene cyanide, trifluoronitrosomethane, hexamethylenediamine, aminocaproic acid, aminoenanthic acid, aminoundecanoic acid, diaminobenzidine, dimethylpiperazine, phenylenediamine, isophthalic hydrazide, hexamethylenediisocyanate, tolylene diisocyanate , Phenylenediisocyanate, melamine, urea, aziridine, azetidine, ethyleneimine, succinimide, or oligomers and mixtures thereof are used alone or in combination. Among them, preferred are melamine, methylol melamine, urea, methylol urea, and condensation oligomers thereof.
【0015】上記の混合液には、前記したアルミニウム
化合物及び重合性化合物以外に、好ましくは、水又は有
機溶剤が含まれる。この有機溶剤としては、公知の有機
溶剤を限定せずに使用しうる。例えば、エタノール、プ
ロパノール、ブタノール等のアルコール類、ジエチルエ
ーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル等のエ
ーテル類、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素類等が挙
げられる。The above mixed solution preferably contains water or an organic solvent in addition to the above-mentioned aluminum compound and polymerizable compound. As the organic solvent, a known organic solvent can be used without limitation. Examples include alcohols such as ethanol, propanol and butanol, ethers such as diethyl ether, dipropyl ether and dibutyl ether, and halogenated hydrocarbons such as carbon tetrachloride.
【0016】上記の混合液の状態は特に決まっていない
が、通常溶液状又は懸濁液状である。Although the state of the above-mentioned mixed solution is not particularly determined, it is usually in the form of a solution or a suspension.
【0017】前記の混合液における重合性化合物の含有
量は、特に限定されないが、重合性化合物中の窒素原子
とアルミニウム化合物中のアルミニウム原子の原子数比
(N/Al)が0.1〜100となるように前記した重
合性化合物の含有量を決定することが、重合性化合物中
の窒素が窒化アルミニウム粉末の生成に充分に寄与し、
後述する水酸化アルミニウム分散重合物の加熱温度を低
下させることができ、また製品である窒化アルミニウム
粉末中の残留炭素量が少なくなりうるために好ましい。The content of the polymerizable compound in the above mixture is not particularly limited, but the ratio of the number of nitrogen atoms in the polymerizable compound to the number of aluminum atoms in the aluminum compound (N / Al) is 0.1 to 100. Determining the content of the polymerizable compound as described above, nitrogen in the polymerizable compound sufficiently contributes to the production of aluminum nitride powder,
This is preferable because the heating temperature of the aluminum hydroxide-dispersed polymer described below can be lowered and the amount of residual carbon in the product aluminum nitride powder can be reduced.
【0018】また、上記した重合性化合物の含有量を決
定するに際しては、重合性化合物中の炭素原子とアルミ
ニウム化合物中のアルミニウム原子の原子数比(C/A
l)が1.5〜25となるように決定することが、析出
した水酸化アルミニウムの還元窒化反応が完結し、未反
応の酸化アルミニウムの残存を防止することができ、ま
た残留炭素量が少なくなり、脱炭素処理が不必要となり
うるために好ましい。In determining the content of the polymerizable compound, the atomic ratio of carbon atoms in the polymerizable compound to aluminum atoms in the aluminum compound (C / A
When l) is determined to be 1.5 to 25, the reduction and nitridation reaction of the precipitated aluminum hydroxide is completed, the unreacted aluminum oxide can be prevented from remaining, and the residual carbon amount is small. This is preferable because decarbonization treatment may be unnecessary.
【0019】前記した混合液中のアルミニウム化合物及
び重合性化合物は、水酸化アルミニウムを析出させる前
に、均一に混合することが、後述する水酸化アルミニウ
ム分散重合物においてアルミニウム原子、窒素原子、炭
素原子がより均一に存在し、窒化アルミニウム粉末を効
率的に生成させることができるために好ましい。The aluminum compound and the polymerizable compound in the above-mentioned mixed solution are uniformly mixed before the aluminum hydroxide is precipitated. Is more preferably present because aluminum nitride powder can be generated more efficiently.
【0020】上記したアルミニウム化合物と重合性化合
物との混合方法は、特に限定されない。例えば、アルミ
ニウム化合物が含まれてなる液に重合性化合物を加える
方法、重合性化合物が含まれてなる液にアルミニウム化
合物を加える方法、アルミニウム化合物と重合性化合物
とを予め混合した後、必要に応じてその混合物に水又は
有機溶剤を加える方法等が挙げられる。The method of mixing the above aluminum compound and the polymerizable compound is not particularly limited. For example, a method of adding a polymerizable compound to a liquid containing an aluminum compound, a method of adding an aluminum compound to a liquid containing a polymerizable compound, mixing the aluminum compound and the polymerizable compound in advance, and then optionally And a method of adding water or an organic solvent to the mixture.
【0021】本発明において、混合液中で、通常コロイ
ド状である水酸化アルミニウムを析出させる方法は、公
知の方法を限定せずに採用しうる。例えば、アルミニウ
ム化合物が前述のアルミニウムアルコキシドの場合に
は、混合液中のアルミニウムアルコキシドに対して、2
〜50倍mol の水を混合液に加え、該アルミニウムアル
コキシドを加水分解することにより水酸化アルミニウム
を析出させる方法がある。また、アルミニウム化合物が
前述のハロゲン化アルミニウム又はその水和物の場合に
はアンモニア水等のアルカリ性水溶液を混合液に加える
ことにより水酸化アルミニウムを析出させる方法があ
る。この方法において、混合液のpHを5〜9とすること
が、アルミニウムイオン又はアルミン酸イオンの生成を
防止し、水酸化アルミニウムが析出しやすくなるために
好ましい。更に好適な混合液のpHは6〜8である。In the present invention, a method for precipitating aluminum hydroxide, which is usually in the form of colloid, in a mixed solution can be employed without limitation to a known method. For example, when the aluminum compound is the above-mentioned aluminum alkoxide, the aluminum alkoxide in the mixed solution is 2
There is a method in which water of about 50 times mol is added to the mixed solution and the aluminum alkoxide is hydrolyzed to precipitate aluminum hydroxide. When the aluminum compound is the above-mentioned aluminum halide or a hydrate thereof, there is a method of precipitating aluminum hydroxide by adding an alkaline aqueous solution such as aqueous ammonia to the mixed solution. In this method, it is preferable that the pH of the mixed solution is 5 to 9 in order to prevent generation of aluminum ions or aluminate ions and to facilitate precipitation of aluminum hydroxide. More preferably, the pH of the mixture is 6-8.
【0022】上記の水酸化アルミニウムの析出後に、重
合性化合物を重合して、水酸化アルミニウム分散重合物
を生成させる。この重合性化合物を重合する方法は、公
知の重合方法を限定せずに採用しうる。例えば、開始剤
による重合、熱重合、光重合、放射線重合、プラズマ重
合等の重合方法が挙げられる。好ましくは熱重合が用い
られる。After the above-mentioned precipitation of aluminum hydroxide, the polymerizable compound is polymerized to form an aluminum hydroxide dispersion polymer. As a method for polymerizing this polymerizable compound, a known polymerization method can be employed without limitation. For example, polymerization methods such as polymerization using an initiator, thermal polymerization, photopolymerization, radiation polymerization, and plasma polymerization can be used. Preferably, thermal polymerization is used.
【0023】上記した重合性化合物の重合において、そ
の重合性化合物との重縮合、重付加又は付加縮合が可能
である化合物を加えて、重縮合、重付加又は付加縮合を
行うこともできる。例えば、アジピン酸、セバシン酸等
のジカルボン酸を加えての重縮合又は重付加、アジピン
酸ジクロリド、イソフタル酸クロリド、等を加えての重
縮合、ホルムアルデヒド等を加えての付加縮合等が挙げ
られる。このうち好ましいものはホルムアルデヒドであ
る。このホルムアルデヒドと、重合性化合物としてメラ
ミンを用いた場合には、通常ホルムアルデヒドをメラミ
ンに対して1〜6倍mol になるように加え、攪はんしな
がら50〜100℃に加熱して、メラミンとホルムアル
デヒドを付加縮合する。In the polymerization of the above-mentioned polymerizable compound, a compound capable of polycondensation, polyaddition or addition condensation with the polymerizable compound may be added to carry out polycondensation, polyaddition or addition condensation. Examples thereof include polycondensation or polyaddition by adding a dicarboxylic acid such as adipic acid and sebacic acid, polycondensation by adding adipic acid dichloride, isophthalic chloride, and addition condensation by adding formaldehyde and the like. Of these, formaldehyde is preferred. When melamine is used as the polymerizable compound with this formaldehyde, the formaldehyde is usually added in an amount of 1 to 6 times the mol of the melamine, and the mixture is heated to 50 to 100 ° C. with stirring to form the melamine. Addition condensation of formaldehyde.
【0024】以上に説明した重合性化合物の重合によ
り、水酸化アルミニウムが分散し、且つ窒素原子及び炭
素原子を有する水酸化アルミニウム分散重合物が得られ
る。By the polymerization of the polymerizable compound described above, an aluminum hydroxide-dispersed polymer in which aluminum hydroxide is dispersed and which has a nitrogen atom and a carbon atom is obtained.
【0025】この水酸化アルミニウム分散重合物を非酸
化性雰囲気中で700℃以上に加熱することにより窒化
アルミニウム粉末が得られる。The aluminum hydroxide dispersion polymer is heated to 700 ° C. or higher in a non-oxidizing atmosphere to obtain an aluminum nitride powder.
【0026】上記した特定の温度に水酸化アルミニウム
分散重合物を加熱するに際して、予め水酸化アルミニウ
ム分散重合物を溶媒留去、ろ過、遠心分離等の公知の方
法により分離し、その分離された水酸化アルミニウム分
散重合物を室温乃至500℃の温度で乾燥させることが
好ましい。When the aluminum hydroxide-dispersed polymer is heated to the above-mentioned specific temperature, the aluminum hydroxide-dispersed polymer is previously separated by a known method such as solvent distillation, filtration, centrifugation and the like. It is preferable to dry the aluminum oxide dispersion polymer at a temperature of room temperature to 500 ° C.
【0027】上記した水酸化アルミニウム分散重合物の
加熱処理の際に非酸化性雰囲気を構成する成分として
は、例えばアルゴン、窒素、水素、アンモニア、ヘリウ
ム等が挙げられる。このうち、窒素、アンモニアが、重
合性化合物中の窒素による窒化だけでなく、雰囲気中の
窒素による窒化が起こるために好ましい。The components constituting the non-oxidizing atmosphere during the heat treatment of the aluminum hydroxide dispersion polymer include, for example, argon, nitrogen, hydrogen, ammonia, helium and the like. Among them, nitrogen and ammonia are preferable because not only nitridation by nitrogen in the polymerizable compound but also nitridation by nitrogen in the atmosphere occur.
【0028】これに対して、水酸化アルミニウム分散重
合物の加熱を酸化性雰囲気中で行うと、窒化アルミニウ
ムよりも酸化アルミニウムが安定であるため、窒化アル
ミニウムは生成しない。On the other hand, when the aluminum hydroxide dispersion polymer is heated in an oxidizing atmosphere, aluminum nitride is not produced because aluminum oxide is more stable than aluminum nitride.
【0029】本発明における水酸化アルミニウム分散重
合物の加熱温度は、前記したとおり、700℃以上であ
る。好ましくは900〜1700℃、最も好ましくは1
000〜1500℃である。加熱温度が700℃よりも
低いと反応を完結させるのに長時間を要するため実用的
でない。加熱時間は特に限定されないが、10分〜6時
間であることが好ましく、30分〜4時間が更に好まし
い。The heating temperature of the aluminum hydroxide dispersion polymer in the present invention is 700 ° C. or higher as described above. Preferably 900-1700 ° C, most preferably 1
000 to 1500 ° C. If the heating temperature is lower than 700 ° C., it takes a long time to complete the reaction, so that it is not practical. The heating time is not particularly limited, but is preferably 10 minutes to 6 hours, and more preferably 30 minutes to 4 hours.
【0030】本発明の製造方法により得られる窒化アル
ミニウム粉末は必要に応じて、空気、酸素等の酸化性雰
囲気中、300〜700℃に加熱して過剰の炭素を除去
してもよい。If necessary, the aluminum nitride powder obtained by the production method of the present invention may be heated to 300 to 700 ° C. in an oxidizing atmosphere such as air or oxygen to remove excess carbon.
【0031】本発明の製造方法により得られる窒化アル
ミニウム粉末は、粒径が0.01〜1μmの範囲にあ
り、分散性の良い窒化アルミニウム粉末である。The aluminum nitride powder obtained by the production method of the present invention has a particle size in the range of 0.01 to 1 μm and is an aluminum nitride powder having good dispersibility.
【0032】[0032]
【発明の効果】本発明では、窒素原子及び炭素原子を有
する重合性化合物と特定の一般式で表されるアルミニウ
ム化合物を固−液、あるいは液−液混合した後、水酸化
アルミニウムを析出させ、次いで前記の重合性化合物を
重合させることにより、微細な水酸化アルミニウムが前
記した重合性化合物の重合体中に均一に混合した水酸化
アルミニウム分散重合物が得られる。上記の特徴を有す
る水酸化アルミニウム分散重合物を加熱すると、従来の
還元窒化法に比べて、低い加熱温度で窒化アルミニウム
粉末を製造することができる。また、水酸化アルミニウ
ムが水酸化アルミニウム分散重合物中に均一に分散して
いることにより、微細で分散性に優れた窒化アルミニウ
ム粉末を簡便に量産することができる。According to the present invention, a polymerizable compound having a nitrogen atom and a carbon atom and an aluminum compound represented by a specific general formula are solid-liquid or liquid-liquid mixed, and then aluminum hydroxide is precipitated. Next, by polymerizing the polymerizable compound, an aluminum hydroxide dispersed polymer in which fine aluminum hydroxide is uniformly mixed in the polymer of the polymerizable compound is obtained. When the aluminum hydroxide dispersion polymer having the above characteristics is heated, an aluminum nitride powder can be produced at a lower heating temperature as compared with the conventional reduction nitriding method. In addition, since aluminum hydroxide is uniformly dispersed in the aluminum hydroxide-dispersed polymer, it is possible to easily mass-produce fine aluminum nitride powder having excellent dispersibility.
【0033】本発明の製造方法による窒化アルミニウム
粉末は易焼結性であり、焼結温度が低いだけでなく、緻
密な窒化アルミニウム焼結体を得ることができるもので
ある。また、本発明の製造方法による窒化アルミニウム
粉末は、樹脂中における分散性が良好であるので、熱伝
導性の優れた複合樹脂材料の原料として好適である。The aluminum nitride powder produced by the production method of the present invention is easily sinterable, and can obtain not only a low sintering temperature but also a dense aluminum nitride sintered body. Further, the aluminum nitride powder produced by the production method of the present invention has good dispersibility in a resin, and thus is suitable as a raw material of a composite resin material having excellent heat conductivity.
【0034】[0034]
【実施例】実施例1〜4 スターラー、滴下漏斗、還流冷却器を取り付けた3つ口
フラスコにアルミニウムイソプロポキシド150gとメ
ラミン112gを各々秤取し、イソプロピルアルコール
を1400ml加えた。これを1時間攪はんしながら還流
することにより、メラミンが分散したアルミニウムイソ
プロポキシドのイソプロピルアルコール溶液を得た。EXAMPLES Examples 1-4 In a three-necked flask equipped with a stirrer, dropping funnel and reflux condenser, 150 g of aluminum isopropoxide and 112 g of melamine were weighed, and 1400 ml of isopropyl alcohol was added. This was refluxed with stirring for 1 hour to obtain an isopropyl alcohol solution of aluminum isopropoxide in which melamine was dispersed.
【0035】このイソプロピルアルコール溶液に、水1
40mlを滴下漏斗より滴下した。この水の滴下により、
アルミニウムイソプロポキシドが加水分解して、水酸化
アルミニウムが析出した。引き続き37%ホルマリン1
45gを滴下し、70℃にて4時間加熱することによ
り、メラミンとメチロールメラミンが付加縮合して、白
色、ペースト状の水酸化アルミニウムが分散したメラミ
ン樹脂を得た。To this isopropyl alcohol solution, add water 1
40 ml was dropped from the dropping funnel. By this water dripping,
Aluminum isopropoxide was hydrolyzed to precipitate aluminum hydroxide. Continue with 37% formalin 1
By adding 45 g dropwise and heating at 70 ° C. for 4 hours, melamine and methylol melamine were added and condensed to obtain a white, paste-like melamine resin in which aluminum hydroxide was dispersed.
【0036】この水酸化アルミニウムが分散したメラミ
ン樹脂を、溶媒の留去により取り出した後、空気中45
0℃に加熱して乾燥し、次いでその乾燥された水酸化ア
ルミニウムが分散したメラミン樹脂を黒鉛ボート中、窒
素気流下、5℃/min の昇温速度で加熱温度まで昇温
し、その加熱温度を4時間保持し、窒化アルミニウム粉
末を得た。尚、加熱温度は900℃,1100℃,13
00℃及び1500℃とした。After the melamine resin in which the aluminum hydroxide is dispersed is taken out by distilling off the solvent, the melamine resin is dissolved in air.
The melamine resin in which the dried aluminum hydroxide was dispersed was heated to 0 ° C., and then heated in a graphite boat to a heating temperature at a rate of 5 ° C./min in a nitrogen stream in a graphite boat. For 4 hours to obtain an aluminum nitride powder. The heating temperature was 900 ° C, 1100 ° C, 13 ° C.
00 ° C and 1500 ° C.
【0037】上記の操作により得られた窒化アルミニウ
ム粉末について粉末X線回折法による生成相の同定、走
差型電子顕微鏡写真による粒子径の測定、BET法によ
る比表面積の測定、熱重量分析による炭素含有量の測定
を行った。その結果を表1に示す。With respect to the aluminum nitride powder obtained by the above-mentioned operation, identification of a formed phase by powder X-ray diffraction method, measurement of particle diameter by scanning electron microscope photograph, measurement of specific surface area by BET method, carbon measurement by thermogravimetric analysis The content was measured. Table 1 shows the results.
【0038】加熱温度1500℃(実施例4)の場合に
得られた窒化アルミニウム粉末を更に空気中、650℃
で2時間加熱することにより未反応炭素を除去した。こ
の未反応炭素が除去された窒化アルミニウム粉末100
重量部に、焼結助剤として酸化カルシウムを5重量部添
加してなる焼結体原料を、200MPaの等方圧加圧に
より100mmφ×5mmのディスク状に成形した。このデ
ィスク状の成形物を、窒素気流下、5℃/min の昇温速
度で焼結温度1650℃まで昇温し、その焼結温度を3
時間保持して窒化アルミニウムの焼結体を得た。得られ
た焼結体についてアルキメデス法によりかさ密度を測定
した。その結果を表3に示す。The aluminum nitride powder obtained at a heating temperature of 1500 ° C. (Example 4) was further heated at 650 ° C. in air.
For 2 hours to remove unreacted carbon. The aluminum nitride powder 100 from which the unreacted carbon has been removed
A sintered material obtained by adding 5 parts by weight of calcium oxide as a sintering aid to 100 parts by weight was molded into a 100 mmφ × 5 mm disk by isostatic pressing at 200 MPa. This disk-shaped molded product was heated to a sintering temperature of 1650 ° C. at a rate of 5 ° C./min under a nitrogen stream, and the sintering temperature was raised to 3
After holding for a time, a sintered body of aluminum nitride was obtained. The bulk density of the obtained sintered body was measured by the Archimedes method. Table 3 shows the results.
【0039】実施例5 スターラー、滴下漏斗、還流冷却器を取り付けた3つ口
フラスコにアルミニウムイソプロポキシド150gとメ
ラミン450gを各々秤取し、イソプロピルアルコール
を1400ml加えた。これを1時間攪はんしながら還流
することにより、メラミンが分散したアルミニウムイソ
プロポキシドのイソプロピルアルコール溶液を得た。Example 5 In a three-necked flask equipped with a stirrer, a dropping funnel and a reflux condenser, 150 g of aluminum isopropoxide and 450 g of melamine were weighed, and 1400 ml of isopropyl alcohol was added. This was refluxed with stirring for 1 hour to obtain an isopropyl alcohol solution of aluminum isopropoxide in which melamine was dispersed.
【0040】このイソプロピルアルコール溶液に、水1
40mlを滴下漏斗より滴下した。この水の滴下により、
アルミニウムイソプロポキシドが加水分解して、水酸化
アルミニウムが析出した。引き続き37%ホルマリン5
80gを滴下し、70℃にて4時間加熱することによ
り、メラミンとメチロールメラミンが付加縮合して、白
色、ペースト状の水酸化アルミニウムが分散したメラミ
ン樹脂を得た。To this isopropyl alcohol solution, add water 1
40 ml was dropped from the dropping funnel. By this water dripping,
Aluminum isopropoxide was hydrolyzed to precipitate aluminum hydroxide. Continue with 37% formalin 5
By dropping 80 g and heating at 70 ° C. for 4 hours, melamine and methylol melamine were added and condensed to obtain a white, paste-like melamine resin in which aluminum hydroxide was dispersed.
【0041】この水酸化アルミニウムが分散したメラミ
ン樹脂を、溶媒の留去により取り出した後、空気中45
0℃に加熱して乾燥し、次いでその乾燥された水酸化ア
ルミニウムが分散したメラミン樹脂を黒鉛ボート中、ア
ルゴン気流下、5℃/min の昇温速度で1500℃まで
加熱し、その加熱温度を4時間保持し、窒化アルミニウ
ム粉末を得た。After the melamine resin in which the aluminum hydroxide is dispersed is taken out by distilling off the solvent, the melamine resin is dissolved in air.
The melamine resin in which the dried aluminum hydroxide was dispersed was heated to 0 ° C., and the dried melamine resin was heated to 1500 ° C. in a graphite boat at a rate of 5 ° C./min under an argon stream, and the heating temperature was lowered. Holding for 4 hours, an aluminum nitride powder was obtained.
【0042】上記の操作により得られた窒化アルミニウ
ム粉末について粉末X線回折法による生成相の同定、走
差型電子顕微鏡写真による粒子径の測定、BET法によ
る比表面積の測定、熱重量分析による炭素含有量の測定
を行った。その結果を表1に示す。With respect to the aluminum nitride powder obtained by the above-mentioned operation, identification of a generated phase by powder X-ray diffraction method, measurement of particle diameter by scanning electron microscope photograph, measurement of specific surface area by BET method, and carbonization by thermogravimetric analysis The content was measured. Table 1 shows the results.
【0043】実施例6 スターラー、滴下漏斗、還流冷却器を取り付けた3つ口
フラスコにAlCl3 ・6H2 O 176gとメラミン
112gを各々秤取し、水330gを滴下漏斗より滴下
し攪はんしてAlCl3 ・6H2 Oを溶解した。更に、
37%ホルマリン145gを滴下漏斗より滴下し30分
間攪はんしながら加熱、還流した。このホルマリンの滴
下によりメラミンはメチロール化して溶解し、メチロー
ルメラミンとAlCl3 ・6H2 Oの水溶液が得られ
た。このメチロールメラミンとAlCl3 ・6H2 Oの
水溶液に、0.1N−アンモニア水20mlを加えてその
水溶液のpHを7とすることにより、コロイド状の水酸化
アルミニウムを析出させた。このコロイド状の水酸化ア
ルミニウムが析出した溶液を70℃にて4時間加熱する
ことによりメチロールメラミンが縮合して、白色、ペー
スト状の水酸化アルミニウムが分散したメラミン樹脂を
得た。Example 6 176 g of AlCl 3 .6H 2 O and 112 g of melamine were weighed into a three -necked flask equipped with a stirrer, a dropping funnel and a reflux condenser, and 330 g of water was dropped from the dropping funnel and stirred. It was dissolved AlCl 3 · 6H 2 O Te. Furthermore,
145 g of 37% formalin was dropped from the dropping funnel, and the mixture was heated and refluxed with stirring for 30 minutes. The dropwise formalin melamine dissolved by methylolated, an aqueous solution of methylol melamine and AlCl 3 · 6H 2 O was obtained. An aqueous solution of the methylol melamine and AlCl 3 · 6H 2 O, by the pH of the aqueous solution and 7 by adding 0.1N- ammonia water 20 ml, to precipitate the colloidal aluminum hydroxide. By heating the solution in which the colloidal aluminum hydroxide was precipitated at 70 ° C. for 4 hours, methylolmelamine was condensed to obtain a white, paste-like melamine resin in which aluminum hydroxide was dispersed.
【0044】この水酸化アルミニウムが分散したメラミ
ン樹脂を、溶媒の留去により取り出した後、空気中45
0℃に加熱して乾燥し、次いでその乾燥された水酸化ア
ルミニウムが分散したメラミン樹脂を黒鉛ボート中、窒
素気流下、5℃/min の昇温速度で1500℃まで加熱
し、その加熱温度を4時間保持し、窒化アルミニウム粉
末を得た。After the melamine resin in which the aluminum hydroxide is dispersed is taken out by distilling off the solvent, the melamine resin is dissolved in air.
The melamine resin in which the dried aluminum hydroxide was dispersed was heated to 0 ° C. and then heated to 1500 ° C. in a graphite boat at a rate of 5 ° C./min under a nitrogen stream in a graphite boat. Holding for 4 hours, an aluminum nitride powder was obtained.
【0045】上記の操作により得られた窒化アルミニウ
ム粉末について粉末X線回折法による生成相の同定、走
差型電子顕微鏡写真による粒子径の測定、BET法によ
る比表面積の測定、熱重量分析による炭素含有量の測定
を行った。その結果を表1に示す。With respect to the aluminum nitride powder obtained by the above-mentioned operation, identification of a generated phase by powder X-ray diffraction method, measurement of particle diameter by scanning electron micrograph, measurement of specific surface area by BET method, and carbonization by thermogravimetric analysis The content was measured. Table 1 shows the results.
【0046】比較例1 スターラー、滴下漏斗、還流冷却器を取り付けた3つ口
フラスコに水酸化アルミニウム44gとメラミン112
gを各々秤取し、イソプロピルアルコールを1400ml
加えた。これを1時間攪はんしながら還流することによ
り、水酸化アルミニウム及びメラミンが含まれてなるイ
ソプロピルアルコール溶液を得た。このイソプロピルア
ルコール溶液に、37%ホルマリン145gを滴下し、
70℃にて4時間加熱することにより、メチロールメラ
ミンが重合して、水酸化アルミニウムが含まれてなるメ
ラミン樹脂を得た。Comparative Example 1 A three-necked flask equipped with a stirrer, a dropping funnel and a reflux condenser was charged with 44 g of aluminum hydroxide and melamine 112.
g, and weigh 1400 ml of isopropyl alcohol.
added. This was refluxed with stirring for 1 hour to obtain an isopropyl alcohol solution containing aluminum hydroxide and melamine. 145 g of 37% formalin was added dropwise to this isopropyl alcohol solution,
By heating at 70 ° C. for 4 hours, methylol melamine was polymerized to obtain a melamine resin containing aluminum hydroxide.
【0047】この水酸化アルミニウムが含まれてなるメ
ラミン樹脂を溶媒の留去により取り出した後、空気中4
50℃に加熱して乾燥し、次いでその乾燥された水酸化
アルミニウムが含まれてなるメラミン樹脂を、黒鉛ボー
ト中、アルゴン気流下、5℃/min の昇温速度で150
0℃まで加熱し、その加熱温度を4時間保持し、窒化ア
ルミニウム粉末を得た。After removing the melamine resin containing the aluminum hydroxide by distillation of the solvent,
After drying by heating to 50 ° C., the melamine resin containing the dried aluminum hydroxide is placed in a graphite boat under a stream of argon at a rate of 5 ° C./min.
The mixture was heated to 0 ° C., and the heating temperature was maintained for 4 hours to obtain an aluminum nitride powder.
【0048】上記の操作により得られた窒化アルミニウ
ム粉末について粉末X線回折法による生成相の同定を行
った。その結果を表2に示す。With respect to the aluminum nitride powder obtained by the above-mentioned operation, the generated phase was identified by the powder X-ray diffraction method. Table 2 shows the results.
【0049】比較例2 スターラー、滴下漏斗、還流冷却器を取り付けた3つ口
フラスコに水酸化アルミニウム44gとメラミン112
gを各々秤取し、イソプロピルアルコールを1400ml
加えた。これを1時間攪はんしながら還流することによ
り、水酸化アルミニウム及びメラミンが含まれてなるイ
ソプロピルアルコール溶液を得た。このイソプロピルア
ルコール溶液に、37%ホルマリン145gを滴下し、
70℃にて4時間加熱することにより、メチロールメラ
ミンが重合して、水酸化アルミニウムが含まれてなるメ
ラミン樹脂を得た。Comparative Example 2 A three-necked flask equipped with a stirrer, a dropping funnel and a reflux condenser was charged with 44 g of aluminum hydroxide and melamine 112.
g, and weigh 1400 ml of isopropyl alcohol.
added. This was refluxed with stirring for 1 hour to obtain an isopropyl alcohol solution containing aluminum hydroxide and melamine. 145 g of 37% formalin was added dropwise to this isopropyl alcohol solution,
By heating at 70 ° C. for 4 hours, methylol melamine was polymerized to obtain a melamine resin containing aluminum hydroxide.
【0050】この水酸化アルミニウムが含まれてなるメ
ラミン樹脂を溶媒の留去により取り出した後、空気中4
50℃に加熱して乾燥し、次いでその乾燥された水酸化
アルミニウムが含まれてなるメラミン樹脂を、黒鉛ボー
ト中、アルゴン気流下、5℃/min の昇温速度で160
0℃まで加熱し、その加熱温度を4時間保持し窒化アル
ミニウム粉末を得た。After the melamine resin containing aluminum hydroxide is taken out by distilling off the solvent, the melamine resin
After drying by heating to 50 ° C., the melamine resin containing the dried aluminum hydroxide was placed in a graphite boat under a stream of argon at a rate of 5 ° C./min at a rate of 160 ° C./min.
The mixture was heated to 0 ° C., and the heating temperature was maintained for 4 hours to obtain an aluminum nitride powder.
【0051】上記の操作により得られた窒化アルミニウ
ム粉末について粉末X線回折法による生成相の同定、走
差型電子顕微鏡写真による粒子径の測定、BET法によ
る比表面積の測定、熱重量分析による炭素含有量の測定
を行った。その結果を表2に示す。With respect to the aluminum nitride powder obtained by the above-mentioned operation, identification of a formed phase by powder X-ray diffraction method, measurement of particle diameter by scanning electron microscope photograph, measurement of specific surface area by BET method, and carbonization by thermogravimetric analysis The content was measured. Table 2 shows the results.
【0052】比較例3 アルミナの還元窒化により合成された市販の窒化アルミ
ニウム粉末100重量部に焼結助剤として酸化カルシウ
ムを5重量部添加して、200MPaの等方圧加圧によ
り10mmφ×5mmのディスク状に成形した。このディス
ク状の成形物を、窒素気流下、5℃/min の昇温速度で
焼結温度1650℃まで昇温し、その焼結温度を3時間
保持して窒化アルミニウムの焼結体を得た。得られた焼
結体についてアルキメデス法によりかさ密度を測定し
た。その結果を表3に示す。Comparative Example 3 To 100 parts by weight of a commercially available aluminum nitride powder synthesized by reduction nitriding of alumina, 5 parts by weight of calcium oxide was added as a sintering aid, and a pressure of 10 mmφ × 5 mm was obtained by isostatic pressing at 200 MPa. It was shaped into a disk. The disk-shaped molded product was heated to a sintering temperature of 1650 ° C. at a rate of 5 ° C./min in a nitrogen stream, and the sintering temperature was maintained for 3 hours to obtain a sintered body of aluminum nitride. . The bulk density of the obtained sintered body was measured by the Archimedes method. Table 3 shows the results.
【0053】[0053]
【表1】 [Table 1]
【表2】 [Table 2]
【表3】 [Table 3]
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−30307(JP,A) 特開 平1−239006(JP,A) 特開 平2−293308(JP,A) 特開 平1−298012(JP,A) 特開 平3−126606(JP,A) 特開 平3−6224(JP,A) 特開 平3−93669(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 21/072 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-30307 (JP, A) JP-A-1-239006 (JP, A) JP-A-2-293308 (JP, A) JP-A-1- 298012 (JP, A) JP-A-3-126606 (JP, A) JP-A-3-6224 (JP, A) JP-A-3-93669 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C01B 21/072
Claims (1)
表されるアルミニウム化合物、並びに窒素原子及び炭素
原子を有する重合性化合物が含まれてなる混合液中で水
酸化アルミニウムを析出させ、次いで該重合性化合物を
重合して水酸化アルミニウム分散重合物を生成させた
後、該水酸化アルミニウム分散重合物を非酸化性雰囲気
中で700℃以上に加熱することを特徴とする窒化アル
ミニウム粉末の製造方法。An aluminum compound represented by the general formula (I) AlR 3 (I) (wherein R represents a halogen atom or an alkoxy group), and a polymerizable compound having a nitrogen atom and a carbon atom are included. Aluminum hydroxide was precipitated in the mixed solution, and then the polymerizable compound was polymerized to form an aluminum hydroxide dispersion polymer. Then, the aluminum hydroxide dispersion polymer was heated at 700 ° C. in a non-oxidizing atmosphere. A method for producing an aluminum nitride powder, comprising heating as described above.
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---|---|---|---|
JP3027664A JP3053881B2 (en) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | Method for producing aluminum nitride powder |
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JPH04243907A JPH04243907A (en) | 1992-09-01 |
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KR100872832B1 (en) * | 2007-01-08 | 2008-12-09 | 한국과학기술연구원 | Aluminum nitride nanopowders prepared by using melamine and the fabrication method thereof |
WO2010008038A1 (en) * | 2008-07-17 | 2010-01-21 | 株式会社ブリヂストン | Aluminum nitride powder manufacturing method, aluminum nitride precursor, and manufacturing method for aluminum nitride sintered body using aluminum nitride powder |
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1991
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