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硼/硼粉 | 7440-42-8

中文名称: 硼/硼粉
英文名称: Boron
CAS No.: 7440-42-8
分子式: B
分子量: 10.81
详细信息

中文同义词:硼粉;硼粉(定型);硼粉20G;硼粉(不定型);硼B;硼;硼纤维;硼标准

英文同义词:BORONCRYSTALLINE99.999%;BORON,PRACTICALGRADE,AMORPHOUSPOWDER;BORONPOWDERSUBMICRONAMORPHOUS&; BORONAMORPHOUSPOWDER;BORONCRYSTALLINE-325MESH90-95%;BORONCRYSTALLINE-60MESH99%; 

Boron,pieces,crystalline,<1cm,99.7%metalsbasis;BORON,CRYSTALLINE,PIECES

EINECS号:231-151-2

物性数据

1.       性状:棕色粉末。硼纤维是一种耐高温的无机纤维

2.       密度(g/mL,25/4℃): 2.37

3.       相对蒸汽密度(g/mL,空气=1):1.73
4.       熔点(ºC): 2300
5.       沸点(ºC,常压):3660

6.       溶解性:未经灼烧过的硼能溶于热硝酸、硫酸及熔融的金属,如铁、镁和铝等,不溶于水。

毒理学数据
小鼠经口LD50:2000mg/kg。对眼睛和黏膜有轻度刺激性

生态学数据
对水有稍微的危害,不要让未稀释或者大量的产品进入地下水,水道或者污水系统。

计算化学数据
1.疏水参数计算参考值(XlogP):无

2.氢键供体数量:0

3.氢键受体数量:0

4.可旋转化学键数量:0

5.互变异构体数量:无

6.拓扑分子极性表面积0

7.重原子数量:1

8.表面电荷:0

9.复杂度:0

10.同位素原子数量:0

11.确定原子立构中心数量:0

12.不确定原子立构中心数量:0

13.确定化学键立构中心数量:0

14.不确定化学键立构中心数量:0

15.共价键单元数量:1

性质与稳定性
可溶于冷的浓碱溶液中并分解出氢气。能被浓硝酸、浓硫酸和王水氧化成硼酸。化学性质比较活泼。在空气中和常温下稳定,加热至300℃被氧化,700℃即着火。燃烧时火焰呈红色,微量气化的硼火焰呈绿色。在高温时能与氧、氮、硫、卤素及碳相互作用。可与许多金属直接化合,生成金属硼化物。与有机化合物反应可生成-B-C-或-B-O-C-化合物。应避免与空气、潮湿空气、强氧化剂、强酸、水、空气接触。
在一定温度下不受水、溴和氯的影响。新鲜制备而未经灼烧过的能溶于热硝酸、硫酸及熔融的金属,如铁、镁和铝等,不溶于水。常温时电导率低,高温时电导率高,掺杂痕量碳后能增加电导率。与碘化氢接触能爆炸。结晶的硬度似金刚石。
低比率(硬度/质量),比铜硬,质量轻,比铝轻25%。耐高温性能好。刚性是玻璃纤维的10倍。

硼纤维具有很高的弹性模量和拉伸强度,耐热性优良。抗拉强度约3500MPa;弹性模量400GPa;密度只有钢材的1/4。抗压缩性能好,高温性能良好。在500℃的空气中其强度几乎与室温下强度相同,在惰性气体中则能承受更高的温度。是良好的增强材料,可与金属、塑料或陶瓷复合,制成高温结构复合材料。
熔解硼可使用氮化硼或氧化锆的容器,但通常是将硼粉烧结制成棒状,然后用浮动区域熔融法熔解。通常得到的是无定形硼。在1550℃以上,将卤化物还原制得的为正方晶形硼,在1100~1500℃制得的为β-菱面体晶形硼,800~1000℃制得的为α-菱面体晶形硼。在800℃以下制得的为无定形硼。
贮存方法
采用金属桶包装,包装根据用户要求而定,贮存于干燥、通风的库房中,防潮、防霉、防破。 

安全信息

危险运输编码:暂无

危险品标志:刺激

安全标识:暂无

危险标识:R22 

合成方法

1、高纯元素硼制造方法中有卤化硼(如BCl3、BBr3)氢气还原法。氢化钠还原法先是在氢化反应器中由氢气和金属钠制得氢化钠,然后加入带有搅拌器和冷凝器的反应器中,稍加热后缓缓滴加三氟化硼乙醚络合物,生成的乙硼烷气体经干燥、精制后送人电加热的石英玻璃裂解器中,在高温下裂解析出元素硼。

2、硼纤维通常采用气相化学沉积法。将连续通入反应管的钨丝直接通电加热到1000~1200℃。在反应管中通入Ba3和H2的混合气体,在钨丝的表面引起反应,形成硼纤维。

3、以三氯化硼为原料,加热至800℃以下在气相中用氢还原反应,制得高纯无定形硼。

4、铝还原法将工业硼砂在常压下置于温度750℃以上的熔融炉里脱水成无水硼砂,经冷却、粗碎并细碎到规定的细度,按配料比与硫黄和铝粉充分混合,投入铸铁反应炉,在高温下进行反应。冷却后将熔块从炉中取出,粉碎,先用盐酸浸洗,再用氢氟酸浸洗,然后水洗和碱洗(5%氢氧化钠溶液),最后再用水洗。分离、干燥,得晶体元素硼成品。

5.硼纤维通常采用气相化学沉积法。将连续通入反应管的钨丝直接通电加热到1000~1200℃。在反应管中通入BC13和H2的混合气体,在钨丝的表面引起反应,形成硼纤维。

6.镁还原法。将纯镁薄片(厚0.125~0.5mm、宽1.25~3.8mm、长5~13mm)与60目三氧化二硼按质量比1∶2或1∶3充分混合以后,在平底深铁锅中平铺一层。反应物层厚度约为12~25mm左右。在400~700℃的电炉内加热数分钟至半小时(可根据量的多少而定),如果将火焰靠近反应物表面,在数秒钟之内就可着火,在短时间内反应即可完成。冷却后叩打锅底,取出反应物轻轻粉碎之,用稀硫酸煮沸2~5h,水洗后进行干燥。所使用的反应锅的底部为508cm×50.8cm,深度20.3cm,改变基层厚度的实例示于表。据说溶于其中的杂质是难溶于酸的MgB12、MgB20O20,B6O,而大部分是硼化镁。

7.熔盐电解法。制备硼的熔盐电解装置如图所示,将内径为80mm、深300mm的石墨坩埚的外面用耐热合金保护起来,在其上部装上水冷钢管作为阳极,将800g氯化钾、200g氟氢化钾KHF2、100g氧化硼,装入坩埚,加热到800~850℃,使其熔融。再将直径为10mm的铁制电极悬挂在坩埚中央,并浸入熔融液体下面约100mm。电压为3.8~4.2V,电流为90A,经过145min的电解,约可得15.8g粉状硼(纯度9835%)(电流效率为70.1%)。由于阳极效应,当无电流时,将阴极抽出,补充新的电解盐。除去表面的浮渣,插入新电极开始电解,就会恢复到原来的电流。所取出的阴极,迅速撒上氯化钠冷却后,浸在水中,将硼从阴极上剥下来。用热水洗涤,浸泡在热的浓盐酸中约12h,水洗,在110℃干燥,则为无定形硼。表给出有代表性的实验。表代表性实验。实验者电解液组成/%(质量分数)KClKFKHF2B2O3KBF4电解槽。 

用途

1.对塑料如环氧树脂及金属类如钴、钨等起增强作用。能与铝、钛复合制成高性能复合材料。该复合材料可在高温下连续工作。硼纤维增强铝基复合材料取代钛用于制造轰炸机,既减轻了重量,又降低了成本。还可用于原子反应堆的防护板,从而防止辐射。

2.硼纤维是很好的增强材料,可与金属、塑料或陶瓷制成复合材料。硼纤维具有的高比强度和比模量,使其在航空、航天和军工领域获得了广泛应用。主要用于航天、军工等部门作为高温结构材料。由于这种纤维的活性大,在制作复合材料时易与基体相互作用,影响使用,通常是在其上涂敷碳化硼、碳化硅等涂料,以提高其惰性。

3.用作半导体材料硅的掺杂源、高温大功率半导体器件材料、红外器件材料。

4.用于与铝或钛复合制成高性能的复合材料,用作航天飞机、战斗机和导弹等的结构材料。

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