低分子量氢化硅烷的纯化方法技术

本发明专利技术涉及低分子量氢化硅烷溶液的纯化方法，其中让包含ａ）至少一种低分子量氢化硅烷，ｂ）至少一种溶剂和ｃ）至少一种选自含至少２０个硅原子的化合物和／或均相催化剂体系的杂质的待纯化的溶液经历具有至少一个使用渗透膜的膜分离步骤的错流膜工艺。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及低分子量氢化硅烷或其混合物的纯化方法。氢化硅烷或其混合物，特别是低分子量氢化硅烷或其混合物在文献中论述为用于制备硅层的可能的原料(Edukt)。氢化硅烷理解为是指仅含硅和氢原子并具有含Si-H键的直链、支链或(任选双/多)环结构的化合物。例如，EP 1 087 428 Al描述了硅膜的制备方法，其中使用含至少三个硅原子的氢化硅烷。EP 1 284 306 A2特别描述了包含含至少三个硅原子的氢化硅烷化合物和至少一种选自环戊硅烷、环己硅烷和甲硅烷基环戊硅烷的氢化硅烷化合物的混合物，该混合物同样可以用来制备硅膜。在本专利技术范围中的低分子量氢化硅烷理解为是指含最多20个硅原子的氢化硅焼。例如，氢化硅烷可以通过碱金属对卤代硅烷脱卤和缩聚来制备(GB 2 077 710 A)。氢化硅烷的其它制备方法基于氢化硅烷的脱氢聚合反应，其中氢化硅烷加合物是通过热手段(US 6，027，705 Α)或通过使用催化剂例如钪、钇或稀土的氢负离子环戊二烯基络合物(US 4，965，386 A、US 5，252，766 Α)和过渡金属或其络合物的氢负离子环戊二烯基络合物(JP 02-184513 A)从氢化硅烷原料在形式上消除H2而形成的。有利地，通式H-(SiH2)n-H (其中η彡2)的直链氢化硅烷可以通过这样的方法合成，其中在大于5巴绝对压力下使一种或多种氢化硅烷、氢气和包含元素周期表第8、9或10 族元素(Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir、Pt)禾口铜系元素(Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、 Dy、Ho、Er、Tm、％、Lu)的一种或多种过渡金属化合物反应，然后减压，并从所获得的反应混合物除去所形成的氢化硅烷(尚未公开的EP 08158401.3)。该除去可以通过本领域技术人员已知的方法，特别是利用蒸馏或利用吸附法的使用进行。在这种方法和在用于制备氢化硅烷的其它金属催化的方法中，均相催化中使用的金属优选与配体结合使用，所述配体例如联吡啶、未取代或取代的环戊二烯基、环辛二烯、 CN、CO、烷基膦、芳基膦、亚磷酸烷基或芳基酯、烷基芳基膦、具有桥联杂环或桥联芳基的双齿膦配体、含杂原子的配体、烷基二膦R2R1-P(CHy)xP-R3R4 (其中R1、R2、R3和R4各自独立地是烷基或芳基，且 χ = 1-10，和 y 可以是 0、1 或 ZXR2R1-P-CR5R6(CR7R8)x-CR9Riq-P-R3R4 (其中R1Hmuntl各自独立地是H、烷基或芳基，χ = 1-10)和R1-C = C-R2 (其中R1和R2各自独立地是烷基膦或芳基膦)。催化剂一般在保护气体气氛下原位在适合的干燥溶剂(例如甲苯，在Na上回流、二苯甲酮)中制备，并转移到反应器中，同时维持保护气体气氛。通过添加氢化硅烷原料和任选的其它气体例如惰性气体或氢气，然后使该混合物反应。取决于建立的参数，然后形成所需氢化硅烷。所形成的由所形成的氢化硅烷、溶剂和任选的未转化的原料组成的混合物在除去均相催化剂和较高分子量次要组分(即含多于 20个硅原子的那些，特别是相应的聚硅炔(Polysilin)和聚硅烷)之后可以用于半导体或光电领域中的应用，因为，对于给定纯度的原料，将预期没有由干扰性的次要组分引起的污对于利用热脱氢聚合反应制备的氢化硅烷和对于利用碱金属对卤代硅烷的脱卤和缩聚制备的氢化硅烷，还希望能够从反应混合物中除去较高分子量副产物，即含多于20 个硅原子的那些，特别是相应的氢化硅烷和聚硅炔，因为它们(特别是在高分子量情况下) 具有在硅层制备时引起不均勻性的缺点。因为这些反应溶液上的热应力导致已经形成的硅烷的进一步反应并导致硅炔类固体形成并因此导致产率显著降低，即使在减压下蒸馏也不是最佳分离方法。与此相比，吸附纯化方法(例如基于沸石的分离过程)具有要求复杂纯化步骤来纯化吸附剂的缺点。在这个背景下，本专利技术的目的是提供除去选自含多于20个硅原子的化合物，特别是相应的氢化硅烷和聚硅炔，和/或低分子量氢化硅烷的均相催化剂体系(由至少一种过渡金属系列或镧系元素的金属和至少一种配体构成)的杂质的方法，该方法不具有现有技术中的缺点。已经令人惊奇地发现，本专利技术目的通过纯化低分子量氢化硅烷溶液的方法达到 其中让包含至少一种低分子量氢化硅烷、至少一种溶剂和至少一种选自含至少20个硅原子的化合物(特别是较高分子量氢化硅烷和聚硅炔)和/或均相催化剂体系的杂质的待纯化溶液经历具有至少一个使用渗透膜的膜分离步骤的错流膜工艺。在本专利技术范围中，具有膜分离步骤的错流膜工艺理解为是指压力驱动的膜工艺， 其中使待纯化溶液在压力P1下与渗透膜的一侧接触，并在小于压力P1的压力P11占主导的所述渗透膜的另一侧抽出经纯化溶液，即与待纯化溶液相比含有更低浓度的至少一种杂质的溶液。在具有两个膜纯化步骤的错流膜工艺情况下，让经纯化溶液(在第一纯化步骤之后)再次与渗透膜在压力P1下接触并在压力P11下在另一侧抽出。对于三个和更多膜分离步骤，相应地增加额外的进一步纯化步骤的数目。在此种膜工艺情况下，根据所要求的分离限度，使用超过滤或纳滤膜和反渗透膜作为渗透膜。这些可用的膜类型包括多孔可渗透聚合物或陶瓷层或在多孔底部结构上的可渗透聚合物或陶瓷层，具有<250 g/mol的分离限度的反渗透膜、具有250-1000 g/mol的分离限度的纳滤膜和具有1000-100 000 g/mol的分离限度的超滤膜。优先适合的是从有机溶剂的后处理已知的亲有机性纳滤膜，因为用这种方法可以尤其有效地除去在250-1000 g/mol的摩尔质量范围内的溶解杂质。文献(例如 Solvent resistant nanofiltration separating on a molecular level ；Pieter Vandezande, Lieven E. M. Gevers 禾口 Ivo F. J. Vankelecom ；Chem. Soc. Rev.，2008，37，365 - 405)尽管一般性公开了可以利用亲有机性纳米过滤从相应的低分子量有机化合物除去较高分子量有机(即含碳)化合物。在那里和还在GBl 453 504或DE 10 2006 003 618 Al中描述了可以从有机反应产物中除去均相催化剂-配体体系。与此相反，迄今在文献中尚未知晓关于氢化硅烷或其混合物对于渗透膜的行为。 特别是由于硅烷与类似的烷烃相比的高不稳定性，不应预期将对于烷烃的经验转换过来。 与相应的烷烃相反，氢化硅烷仅可在排除空气下合成。含一至四个硅原子的硅烷也是非常不稳定的并例如，可以在空气下自燃、爆炸并自发地分解成二氧化硅和水。因此不能认为待纯化氢化硅烷将对于常用的渗透膜是惰性的。根据本专利技术的方法还提供可以在构造方面以简单方式与低分子量氢化硅烷的制备方法(特别是基于金属催化的脱氢聚合的制备方法)整合的优点。特别是在与金属催化的脱氢聚合的构造整合情况下，可以将来源于与反应器下游连接的膜分离步骤的含催化剂的渗余物流送回到反应器以便再循环，同时排放纯化产物。根据本专利技术的纯化过程还提供可以利用单一纯化过程除去受污染低分子量氢化硅烷溶液的意外优点，该受污染低分子量氢化硅烷溶液同时含有含多于20个硅原本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　低分子量氢化硅烷溶液的纯化方法，其中让包含以下物质的待纯化溶液经历具有至少一个使用渗透膜的膜分离步骤的错流膜工艺：至少一种低分子量氢化硅烷，至少一种溶剂，和至少一种选自含至少２０个硅原子的化合物和／或均相催化剂体系的杂质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·布劳施，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE