[發(fā)明專利]一種硼吖嗪的制備方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210119620.8
• 申請日: 2012-04-23
• 公開（公告）號: CN102642845A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹峰;張長瑞;王思青;李斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: C01B35/14
• 分類號: C01B35/14
• 代理公司: 長沙星耀專利事務(wù)所 43205
• 代理人: 寧星耀;舒欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種硼吖嗪的制備方法及其裝置，尤其涉及一種合成硼吖嗪的機械化學(xué)方法及其裝置。

背景技術(shù)

硼吖嗪與苯的結(jié)構(gòu)極為相似，因此，又稱為無機苯。

硼吖嗪由于不含碳等雜質(zhì)元素，在高溫下脫氫可以轉(zhuǎn)化成高純度BN；硼吖嗪在70℃左右聚合可以得到不同粘度的聚合硼吖嗪，具有容易調(diào)節(jié)的工藝性能。由于BN不易燒結(jié)，也不能溶解或熔融，所以硼吖嗪幾乎成為制備高純BN纖維、涂層和復(fù)合材料的必需原料，在制造抗高溫氧化飛機剎車盤（C_f/BN復(fù)合材料）、高純BN纖維、高純度BN涂層、耐高溫透波復(fù)合材料（SiO_2f/BN復(fù)合材料）和耐燒蝕材料等方面有廣泛而重要的應(yīng)用前景。　　　

硼吖嗪首先于1926年被Stock及Pohland合成出來，將乙硼烷B₂H₆和NH₃在密閉容器內(nèi)加熱到180℃～190℃，即可得到硼吖嗪，產(chǎn)率為30%。但是該方法所用的原料乙硼烷B₂H₆有劇毒，能自燃，很危險，且該方法所用設(shè)備復(fù)雜，不利于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。美國Mine?Safety?Appliances?Company開發(fā)了以硼烷-氨絡(luò)合物制備硼吖嗪的方法（US?Patent?4,150,097），但是該方法所需原料硼烷-氨絡(luò)合物極其昂貴，由此導(dǎo)致硼吖嗪的價格極其昂貴。

目前，硼吖嗪及其聚合物并未得到大量的推廣或應(yīng)用，主要原因就是，沒有一種高效低成本的合成方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種效率高，成本低的硼吖嗪制備方法及其裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：一種硼吖嗪的制備方法，包括以下步驟：先將硼氫化鈉和氯化銨按質(zhì)量比37/60?-?37/80加入到振動球磨反應(yīng)器中，然后對振動球磨反應(yīng)器抽真空，接著進(jìn)行機械振動球磨，同時將反應(yīng)溫度升至180℃～350℃（優(yōu)選270～320℃），反應(yīng)生成的硼吖嗪被連續(xù)的收集于冷肼中的收集瓶內(nèi)，最后經(jīng)低溫減壓蒸餾，得到硼吖嗪。

進(jìn)一步，所述振動球磨反應(yīng)器中加有催化劑銅粉或鎳粉（加入量相當(dāng)于為硼氫化鈉和氯化銨總重量的1-8%，優(yōu)選3-6%，更優(yōu)選5%），以加快反應(yīng)或提高收率。

進(jìn)一步，所述抽真空至真空度為80-120Pa，優(yōu)選100Pa。

進(jìn)一步，所述冷肼的溫度可為-60～-80℃（優(yōu)選-65～-75℃，更優(yōu)選-70℃）。

進(jìn)一步，所述低溫減壓蒸餾的溫度為-2～-10℃，壓力為280-320Pa，優(yōu)選溫度為-5℃,?壓力為300Pa。

實施上述方法的裝置，包括振動球磨反應(yīng)器、收集瓶、冷肼、真空泵，所述振動球磨反應(yīng)器位于支撐架上，所述支撐架的底板上設(shè)有振動電機和振動彈簧，所述振動球磨反應(yīng)器通過管路與收集瓶的進(jìn)口相連，所述收集瓶位于冷肼內(nèi)，所述收集瓶的出口通過安裝有真空表的管路與真空泵相連。

本發(fā)明硼吖嗪制備方法所用原料硼氫化鈉和氯化銨，所述氯化銨可用其它類似化合物代替，兩者的加入比例為反應(yīng)方程式的摩爾比，由于硼氫化鈉的價格高于氯化銨，因而前者的加入摩爾量可略小于后者。

本發(fā)明方法采用氯化銨（NH₄Cl）和硼氫化鈉（NaBH₄）之間的固-固反應(yīng)合成硼吖嗪，不需要昂貴的溶劑（比如高純四乙二醇二甲醚），設(shè)備也相對簡單，合成成本較低，對環(huán)境污染污染小。

附圖說明

圖1?為本發(fā)明實施例1所得硼吖嗪的紅外（IR）譜圖；

圖2?為本發(fā)明實施例1所得硼吖嗪的¹H-NMR核磁共振譜圖；

圖3?為本發(fā)明實施例1之硼吖嗪的制備方法的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

??以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

?實施例1

本實施例之硼吖嗪的制備方法：先稱取500g氯化銨，置于振動球磨反應(yīng)器中，再加入250g硼氫化鈉，然后對振動球磨反應(yīng)器抽真空（真空度為100Pa），接著啟動振動電機，同時將反應(yīng)溫度升至280℃，反應(yīng)生成的硼吖嗪被連續(xù)的收集于冷肼（冷肼的溫度為-70℃）中的收集瓶內(nèi)，反應(yīng)時間為10小時，最后經(jīng)低溫減壓蒸餾（-5℃,300Pa），得到純度為95%的硼吖嗪60g。