專利名稱：去除有機(jī)硅中金屬離子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)品的生產(chǎn)工藝領(lǐng)域，特別是涉及一種去除有機(jī)硅中金屬離子的方法。
背景技術(shù)：
高純硅氧烷在電子工業(yè)中應(yīng)用廣泛，其提純過程主要包括有機(jī)雜質(zhì)、金屬離子、及固體微粒的去除。其中，金屬離子的去除難度較大。尤其是用于高端芯片的硅氧烷，其金屬離子含量要求控制在IOppb以內(nèi)。例如，在專利號(hào)為US20050054211A1的美國專利文獻(xiàn)中，公開了一種采用吸收塔來提純有機(jī)硅的方法及系統(tǒng)，其通過吸收塔內(nèi)的吸附物質(zhì)來吸附液態(tài)有機(jī)硅(包括環(huán)聚硅氧烷，如八甲基環(huán)四硅氧烷)中有機(jī)雜質(zhì)及金屬離子，由此來提純有機(jī)硅；而且，為了提高純度，還可通過過濾單元來進(jìn)一步過濾有機(jī)硅中的雜質(zhì)等。又例如，在專利號(hào)為US007879198B2的美國專利文獻(xiàn)中，公開了一種采用精餾塔來提純有機(jī)硅的系統(tǒng)及方法。上述該些方法雖然工藝簡單，設(shè)備投資適中，但無法滿足電子級(jí)高純硅氧烷對(duì)金屬離子含量的要求，尤其對(duì)環(huán)聚硅氧烷體系，如，八甲基環(huán)四硅氧烷等。因?yàn)榄h(huán)聚硅氧烷獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與S1-ο鍵的負(fù)離子性使其易于與K+，Na+離子絡(luò)合，故而通過精餾等難以完全有效除去金屬離子。為此，在專利號(hào)為US005312947A的美國專利文獻(xiàn)中，公開了采用增加離子晶體平均尺寸后再過濾的方法，也就是在硅氧烷體系中先引入極性溶劑，在一定溫度下充分?jǐn)嚢韬笳舭l(fā)，基于金屬離子晶體增大來實(shí)現(xiàn)濾除的目的。但如文獻(xiàn)中所述，該方法也只能將金屬離子控制在0.1ppm的級(jí) 別，無法實(shí)現(xiàn)電子級(jí)高純硅氧烷的制備。此外，也有采用商業(yè)化的離子交換膜過濾器，如英特格(Entegris)有限公司的Protego Plus LTX系列和3M公司的Zeta Plus系列等,來過濾金屬離子,但該類型過濾器
運(yùn)營費(fèi)用極其昂貴。因此，迫切需要一種低成本的有效去除有機(jī)硅中金屬離子的方法，以獲得電子級(jí)聞純有機(jī)娃，尤其是聞純娃氧燒。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種去除有機(jī)硅中金屬離子的方法，用于解決有機(jī)硅中K，Na等金屬離子含量過高的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種去除有機(jī)硅中金屬離子的方法，其至少包括:I)將待提純的有機(jī)硅與預(yù)定比例的金屬絡(luò)合劑混合形成混合物；2)將所述混合物預(yù)熱后進(jìn)行精餾，并將精餾后的輕組分冷凝以獲得高純有機(jī)硅。優(yōu)選地，所述金屬絡(luò)合劑包括冠醚及其衍生物、氧橋氮雜環(huán)杯香烴及其衍生物、或冠醚及其衍生物、和氧橋氮雜環(huán)杯香烴及其衍生物的混合劑。優(yōu)選地，前述步驟I)在預(yù)處理器中進(jìn)行。優(yōu)選地，所述步驟2)在精餾塔中進(jìn)行。優(yōu)選地，所述有機(jī)硅包括環(huán)聚硅氧烷。如上所述，本發(fā)明的去除有機(jī)硅中金屬離子的方法，具有以下有益效果:有效解決了有機(jī)硅，尤其是環(huán)聚硅氧烷中K，Na等金屬離子含量過高的問題，使環(huán)聚硅氧烷中金屬雜質(zhì)含量達(dá)到CMOS級(jí)。


圖1顯示為本 發(fā)明的去除有機(jī)硅中金屬離子的方法的流程圖。圖2顯示為本發(fā)明的去除有機(jī)硅中金屬離子的方法所采用的優(yōu)選精餾設(shè)備示意圖。元件標(biāo)號(hào)說明I 精餾設(shè)備11 預(yù)處理器12 預(yù)熱器13 精餾塔14 冷凝器15 再沸器SI S2 步驟
具體實(shí)施例方式以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式
加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。請(qǐng)參閱圖1及圖2。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。如圖1所示，本發(fā)明提供一種去除有機(jī)硅中金屬離子的方法。其中，本發(fā)明的方法可采用能將有機(jī)硅與金屬絡(luò)合劑混合、預(yù)熱、精餾及冷凝的設(shè)備來進(jìn)行，優(yōu)選地，可采用包含預(yù)處理器、預(yù)熱器、與所述預(yù)熱器連接的精餾塔及連接所述精餾塔的冷凝器來進(jìn)行。例如，如圖2所示，其為本發(fā)明的方法所采用的一種優(yōu)選精餾設(shè)備。該精餾設(shè)備I包括預(yù)處理器11、預(yù)熱器12、精餾塔13、設(shè)置在所述精餾塔13頂部的冷凝器14及設(shè)置在所述精餾塔13底部的再沸器15。其中，所述預(yù)處理器11用于將工業(yè)級(jí)有機(jī)硅與金屬絡(luò)合劑混合；所述預(yù)熱器12用于加熱混合物；所述精餾塔13主要由石英制成，直徑為50_，柱高為1.5m，散堆石英填料填充高度為lm。
其中，有機(jī)硅包括但不限于:環(huán)聚硅氧烷；所述金屬絡(luò)合劑包括能與金屬絡(luò)合的化學(xué)品，優(yōu)選地，包括但不限于:冠醚及其衍生物、氧橋氮雜環(huán)杯香烴及其衍生物、或者冠醚及其衍生物和氧橋氮雜環(huán)杯香烴及其衍生物的混合劑等。其中，在制備高純有機(jī)硅之前，圖2所示的設(shè)備I的所有部件均經(jīng)過5%電子級(jí)硝酸溶液浸泡12小時(shí),再用超純水浸泡清洗。在步驟SI中，將待提純的有機(jī)硅與預(yù)定比例的金屬絡(luò)合劑混合形成混合物。其中，有機(jī)娃與金屬絡(luò)合劑的比例基于待提純的有機(jī)娃中金屬含量來確定，優(yōu)選地，有機(jī)硅與金屬絡(luò)合劑質(zhì)量百分比范圍在500:1 50:1之間。例如，將工業(yè)級(jí)八甲基環(huán)四硅氧烷，也即是純度為98.6%、金屬離子總含量為
5.3ppm的八甲基環(huán)四硅氧烷與金屬絡(luò)合物以重量比100:1在預(yù)處理器11內(nèi)混合。在步驟S2中，將所述混合物預(yù)熱后進(jìn)行精餾，并將精餾后的輕組分冷凝以獲得高純有機(jī)硅。例如，預(yù)熱器12將預(yù)處理器11引入的混合物預(yù)熱后引入減壓操作的精餾塔13，保持精餾塔13的真空度150mmHg，塔頂輕組分經(jīng)冷凝器14冷凝后部分回流，并接受沸點(diǎn)120° C左右的組分作為塔頂物流(f)引出。其中，沸點(diǎn)120° C左右的組分經(jīng)GC-MS與ICP-MS分析，八甲基環(huán)四硅氧烷含量>99.99%，金屬離子總含量為8.2ppb。進(jìn)一步地，重組分經(jīng)精餾塔13塔底的再沸器15再沸后作為塔底物流(d)排放。綜上所述，本發(fā)明的去除有機(jī)硅中金屬離子的方法引入金屬絡(luò)合劑對(duì)硅氧烷進(jìn)行預(yù)處理，由此可以更好地除去難以分離的K，Na, Fe等金屬雜質(zhì)，使硅氧烷中金屬雜質(zhì)含量達(dá)到CMOS級(jí)。所以，本發(fā) 明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種去除有機(jī)娃中金屬離子的方法，其特征在于，所述去除有機(jī)娃中金屬離子的方法至少包括: 1)將待提純的有機(jī)硅與預(yù)定比例的金屬絡(luò)合劑混合形成混合物； 2)將所述混合物預(yù)熱后進(jìn)行精餾，并將精餾后的輕組分冷凝以獲得高純有機(jī)硅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除有機(jī)硅中金屬離子的方法，其特征在于:所述金屬絡(luò)合劑包括冠醚及其衍生物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除有機(jī)硅中金屬離子的方法，其特征在于:所述金屬絡(luò)合劑包括氧橋氮雜環(huán)杯香烴及其衍生物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除有機(jī)硅中金屬離子的方法，其特征在于:所述金屬絡(luò)合劑包括冠醚及其衍生物、和氧橋氮雜環(huán)杯香烴及其衍生物的混合劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除有機(jī)硅中金屬離子的方法，其特征在于:所述步驟I)在預(yù)處理器中進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除有機(jī)硅中金屬離子的方法，其特征在于:所述步驟2)在精餾塔中進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的去除有機(jī)硅中金屬離子的方法，其特征在于:所述有機(jī)硅包括環(huán)聚硅氧烷。
全文摘要
本發(fā)明提供一種去除有機(jī)硅中金屬離子的方法。根據(jù)本發(fā)明的方法，先將待提純的有機(jī)硅與預(yù)定比例的金屬絡(luò)合劑混合形成混合物，隨后再將所述混合物預(yù)熱后進(jìn)行精餾，并將精餾后的輕組分冷凝以獲得高純有機(jī)硅，由此可有效去除有機(jī)硅，尤其是環(huán)聚硅氧烷中K，Na等金屬離子，使環(huán)聚硅氧烷中金屬雜質(zhì)含量達(dá)到CMOS級(jí)。
文檔編號(hào)C07F7/21GK103145752SQ201310090688
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者徐志國, 杜麗萍, 袁京, 胡文敬, 張黎明, 王萬軍, 姜標(biāo) 申請(qǐng)人:上海中科高等研究院, 上海愛默金山藥業(yè)有限公司