Was ist Bornitrid?
Bornitrid ist ein farbloser Kristall, der flammhemmend ist.
Es ist eine anorganische Verbindung aus Bor und Stickstoff mit der chemischen Formel BN, dem Molekulargewicht 24,82 und der CAS-Nummer 10043-11-5. Da es eine isoelektronische Struktur mit Kohlenstoff hat, weist es viele gemeinsame Eigenschaften auf.
Struktur von Bornitrid
Es gibt drei Hauptallotrope von Bornitrid: hexagonales h-BN (α-BN), kubisches c-BN (β-BN) und kubisches w-BN (γ-BN).
1. Hexagonal (h-BN)
Das hexagonale System ist die stabilste Kristallform und wird auch als h-BN, α-BN, g-BN und graphitisches Bornitrid bezeichnet. Hexagonales Bornitrid (Punktgruppe = D6h, Raumgruppe = P63/mmc) weist eine dem Graphit ähnliche Schichtstruktur auf. Innerhalb jeder Schicht sind die Bor- und Stickstoffatome durch starke kovalente Bindungen miteinander verbunden, aber die Schichten werden durch schwache Van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten.
2. Kubisches System (c-BN)
Kubisches Bornitrid hat eine ähnliche Kristallstruktur wie Diamant. So wie Diamant weniger stabil ist als Graphit, sind kubische Kristalle weniger stabil als hexagonale Kristalle. Kubische Kristalle haben die gleiche Sphalerit-Kristallstruktur (geordnete B- und N-Atome) wie Diamant, auch bekannt als β-BN oder c-BN.
3. Wurtzit-Typ (w-BN)
Das Bornitrid vom Wurtzit-Typ (w-BN, Punktgruppe = C6v, Raumgruppe = P63mc) hat die gleiche Struktur wie Lonsdaleit, ein seltenes hexagonales Polymorph des Kohlenstoffs. In der Wurtzitform sind die Bor- und Stickstoffatome in sechsgliedrigen Ringen gruppiert, und in der kubischen Form sind alle Ringe in einer stuhlartigen Anordnung, während in w-BN die Zwischenschichtringe in einer bootsartigen Anordnung vorliegen. Seine Härte beträgt 46 GPa und ist damit etwas härter als kommerzielle Boride und weicher als kubisches Bornitrid.
Eigenschaften von Bornitrid
1. Physikalische Eigenschaften
Bornitrid ist so hitzebeständig, dass es problemlos bis zu Temperaturen von 1500 °C im Vakuum und etwa 2200 °C in einer inerten Atmosphäre verwendet werden kann. Aufgrund seines geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten und seiner guten Wärmeleitfähigkeit weist es außerdem eine ausgezeichnete Temperaturwechselbeständigkeit auf. Aufgrund dieser Eigenschaften werden Bornitrid-Presslinge als hoch wärmeleitfähige Keramiken eingesetzt, deren Wärmeleitfähigkeit der von Stahl nahe kommt.
2. Andere Eigenschaften
Zu den weiteren Merkmalen von Bornitrid gehören seine extreme Stabilität gegenüber anorganischen und organischen Chemikalien und seine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. Es ist auch ein ausgezeichneter Isolator und wird als Isoliermaterial für hohe Frequenzen verwendet.
Anwendungen von Bornitrid
Bornitrid wird aufgrund seiner hervorragenden Wärmeleitfähigkeit und elektrischen Isolationseigenschaften häufig als Füllstoff für wärmeableitende Harzplatten und wärmeableitende Substrate verwendet.
Da es sich außerdem um ein Material mit hervorragender Hitze- und Korrosionsbeständigkeit, Schmierfähigkeit und Formentrennungseigenschaften handelt, wird es auch als Zusatzstoff für verschiedene Matrizes verwendet. Beispiele für spezifische Anwendungen sind Zusätze für verschiedene wärmeableitende Materialien, Fette, Öladditive und Hochtemperatur-Schmieradditive. Es wird auch als hitzebeständiges Formentrennmittel für verschiedene Metalle und Gläser sowie als Schutzschicht für geschmolzene Metalle verwendet.
Bornitrid wird auch in Make-up-Kosmetika und Sonnenschutzmitteln verwendet, um die Haptik und die Oberflächenbehandlung zu verbessern.
Weitere Informationen zu Bornitrid
1. Herstellungsverfahren von Bornitrid
Bornitrid wird durch Erhitzen von Borax und Ammoniak oder Borsäure oder Borat und Ammoniumchlorid oder Alkalimetallcyanid gebildet. In seinem kristallinen Zustand ist Bornitrid schuppenartig und in seinen Schichten rutschig, während es in seiner verdichteten Form abschält.
2. Vorsichtsmaßnahmen für die Handhabung und Lagerung
Bei der Handhabung und Lagerung sind folgende Vorsichtsmaßnahmen zu beachten:
- Behälter dicht verschließen und an einem trockenen, kühlen und dunklen Ort lagern
- Nur im Freien oder in gut belüfteten Räumen verwenden
- Kontakt mit starken Oxidationsmitteln ist zu vermeiden
- Bei der Verwendung Schutzhandschuhe und Schutzbrille tragen
- Nach der Handhabung die Hände gründlich waschen
- Bei Kontakt mit der Haut mit Wasser und Seife waschen
- Bei Augenkontakt mehrere Minuten lang vorsichtig mit Wasser ausspülen