六硼化硅的生产工艺与纯度检测方法

2025/7/31 9:37:24 作者:流风

六硼化硅,常温常压下为黑灰色固体粉末,具有优异的化学稳定性和抗氧化性质,它不溶于水和常见的有机溶剂。六硼化硅是一种常见的无机化学材料,主要用作功能材料的添加剂,例如有研究报道该物质可用于环氧树脂和陶瓷的改性研究。

六硼化硅的性状图

图1 六硼化硅的性状图

生产工艺

有研究人员报道了一种低成本高纯六硼化硅生产工艺,具体的合成方法为将三氧化二硼和硼氢化钾在氩气保护,球磨混料后压制成块,装入真空碳管炉中,抽空,750℃保温5小时。升温至1250℃,继续保温,直至炉内压力微正压,还原反应彻底结束,将得到石墨坩埚内的单体硼和氢氧化钾混合体,放入蒸馏水加热清洗,烘干,得到硼粉。将硼粉和硅粉球磨混料后,装入自蔓延反应釜中,反应釜抽空,真空度到1帕,送电升温钨丝,点燃锆粉,进行高温自蔓延化合反应。反应结束,降温,除杂,得到高纯六硼化硅。以三氧化二硼和硼氢化钾为原料,原料成本相对较低,且整个工艺合理可控,生产出的六硼化硅的纯度为99.5%,适合工业化生产。[1]

纯度检测方法

有研究报道了一种有效检测四硼化硅及六硼化硅纯度的方法,它涉及材料领域。该报道提供一种有效检测B4Si及六硼化硅纯度的方法:将试样去除水分后,采用不同浓度的氢氟酸处理后,再与KOH反应,砂芯漏斗抽滤,清洗后,进行计算。该方法与目前仪器手段表征相比优势在于可准确检测出六硼化硅物相的含量,再通过简单计算就可得到物相纯度。[2]

化学应用

利用六硼化硅作为填料对环氧树脂进行改性,设计制备了不同六硼化硅含量的环氧树脂基复合材料,分析了六硼化硅添加量对复合材料力学性能和烧蚀性能的影响。结果表明六硼化硅添加能够显著提高复合材料的硬度和热解残重,有效提升复合材料的抗烧蚀性能,适量六硼化硅添加后,烧蚀过程中能够在复合材料表面形成熔融液相,对表面碳化层起到黏结增强作用,改善了复合材料的抗烧蚀性能,线烧蚀率最低为0.387 mm/s。[3]

参考文献

[1] 张洪涛.一种低成本高纯六硼化硅生产工艺:CN202011026374.2[P].

[2] 李明伟,张文治,董国华,等.一种有效检测四硼化硅及六硼化硅纯度的方法:CN202110483063.7[P].

[3] 王彬,王俊锋,陈永彬.六硼化硅改性环氧树脂烧蚀性能研究[J].塑料工业, 2023, 51(6):122-126.

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