JPH05170422A - フルオロシラン用フッ化亜鉛の製造方法 - Google Patents

フルオロシラン用フッ化亜鉛の製造方法

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JPH05170422A
JPH05170422A JP34114291A JP34114291A JPH05170422A JP H05170422 A JPH05170422 A JP H05170422A JP 34114291 A JP34114291 A JP 34114291A JP 34114291 A JP34114291 A JP 34114291A JP H05170422 A JPH05170422 A JP H05170422A
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JP
Japan
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znf
fluorosilane
partially substituted
zinc fluoride
reaction
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JP34114291A
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English (en)
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Isao Harada
田 功 原
Makoto Aritsuka
塚 眞 在
Atsuhisa Mitsumoto
本 敦 久 三
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G9/00Compounds of zinc
    • C01G9/04Halides

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 一般式SiHCl4−n ( n=
1〜3の整数)で表わされる部分置換クロロシランをフ
ッ化亜鉛を使用し、ハロゲン交換法によって対応する部
分置換フルオロシランに変換するにあたり、ZnF
・4HOを120〜180℃の温度で予備脱水し、
該予備脱水したものを400〜800℃の温度で真空中
または不活性ガス雰囲気下で加熱処理し、含水率0.2
重量%以下にすることを特徴とするフルオロシラン用フ
ッ化亜鉛の製造方法に関する。 【効果】 不純物の少ない高純度の部分置換フルオ
ロシランが高収率で得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は部分置換フルオロシラン
用フッ化亜鉛(以下、ZnF2 と記す)の製造方法に関
する。更に詳しくは、ハロゲン交換法による部分置換フ
ルオロシラン(SiHF3 、SiH2 2 、SiH
3 F)の製造用のZnF2 の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】本文中の含水率とは、付着水及び結晶水
を含むト−タル水で重量%(以下、特記しない限り、単
に%と記す)で示す。部分置換フルオロシランは、フッ
素化アモルファスシリコン薄膜を形成させる場合等に有
用な化合物である。部分置換フルオロシラン類の製造方
法としては、対応する部分置換クロロシランをフッ素化
剤でフッ素化するいわゆるハロゲン交換法が知られてい
る。その際使用されるフッ素化剤としては、モノフルオ
ロモノシラン、ジフルオロモノシランに関してはSbF
3(触媒としてSbCl5 を共存させる場合もある) が、
またトリフルオロモノシランに関してはSbF3 、As
3 、TiF4 、SnF4 などが知られている。
【0003】この中SbF3 、AsF3 は毒性の強い物
質であるため、その取扱いに厳重な注意を要するという
技術的な難点をもっており、また、TiF4 、SnF4
は吸湿性のため上記の目的に用いるには、特別の取扱い
を要するという難点をもつている。
【0004】一方、部分置換物ではないパークロロジシ
ランたるヘキサクロロジシランをヘキサフルオロジシラ
ンに交換する際には、ZnF2 をフッ素化剤として用い
る報告もあるが、部分置換フルオロシラン類について
は、何も知られていない。そして部分置換フルオロシラ
ン類は、ヘキサフルオロジシランなどのようなパーフル
オロシランに比べてはるかに不安定な化合物であり、シ
ランの部分塩化物を対応する部分フッ化物に効率よく、
かつ高純度に変換させる反応に、全置換物(パーフルオ
ロシラン)の変換反応に用いうるものが好適に用いうる
と単純に考える訳にはゆかない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】フッ化亜鉛の製造には
種々の方法があり、例えばZnO或はZnCO3 を10
〜30%のフッ化水素酸に投入反応し、ろ過、乾燥し、
更に無水化するために大気中で150〜200℃で加熱
することによって得られるものが、工業用の無水ZnF
2 として一般的に市販されている。従来はこのフッ化亜
鉛を用い、部分置換フルオロシラン類の製造を行ってい
たが、これによって得られる製品の純度は低く、よって
この純度の向上が望まれている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
み、ハロゲン交換法によって純度の高い部分置換フルオ
ロシラン類を製造するにあたり、取扱いが容易でかつ反
応効率の良好なフッ素化剤を探索することを試み、特に
フッ化亜鉛を選択することでその目的を達しうることを
見出し、本発明を完成するに至った。
【0007】即ち、本発明は一般式SiHn Cl4-n (
n=1〜3の整数)で表わされる部分置換クロロシラン
をフッ化亜鉛を使用し、ハロゲン交換法によって対応す
る部分置換フルオロシランに変換するにあたり、ZnF
2 ・4H2 Oを120〜180℃の温度で予備脱水した
後、予備脱水したものを400〜800℃の温度で真空
中または不活性ガス雰囲気下で加熱処理し、含水率0.
2重量%以下にすることを特徴とするフルオロシラン用
フッ化亜鉛の製造方法に関する。
【0008】本発明を、更に詳細に説明する。ZnF2
は、前記のSbF3、AsF3 等のフッ素化剤に比べ毒
性が低いことから取扱も容易であり、安価であることか
ら部分置換フルオロシランの製造用に適している。Zn
2 の製造には種々の方法があり、例えばZnO或はZ
nCO3 を10〜30%のフッ化水素酸に投入し、反
応、ろ過、乾燥し、更に無水化によって得られる。
【0009】また、これ以外の方法によって得られるZ
nF2 の場合も、製造過程で結晶水を持つと、例えばZ
nF2 ・4H2 Oを熱風乾燥器で200℃で4時間程度
加熱処理しても、含水率は0.5〜0.7%も含まれて
いることが確認できた。また、表層部が薄黄色に変色
し、ZnOが検出された。
【0010】本発明では、熱風乾燥器を使用し、ZnF
2 ・4H2 Oの予備脱水処理をZnOが生成しない温
度、すなわち120〜180℃好ましくは、150〜1
60℃とし、1〜50時間脱水を行なう。これは後記す
る処理において、真空ラインまたはN2 ガス出口のライ
ンの閉塞を防止する上で重要である。
【0011】予備脱水処理したZnF2 を反応器内にい
れ、真空引きまたはN2 ガス等の不活性なガスの流通に
より大気と接触しないように、内温400〜800℃、
好ましくは500〜600℃に加熱し、ZnF2 の含水
率を0.2%以下好ましくは0.1%以下にする。
【0012】内温が400℃未満では充分な脱水を完結
するのに長時間を必要とするので好ましくない。また、
800℃を越えると反応器の外壁におよぶ酸化が激しく
なり、反応器の寿命を短くする原因となる。また、Zn
2 の融点が872℃であり、これ以上の温度で加熱す
ると溶融し室温にもどすと固化するため、有機溶媒に懸
濁することができないので好ましくない。また、気固反
応であることからZnF2 の表面積は大きいほど反応が
容易であるが、固化することによって反応が遅くなって
しまうので好ましくない。ZnF2 の含水率が0.2%
を越えると、これによって得られるガスの純度を98容
量%以上に達することが困難であることから好ましくな
い。
【0013】反応器の材質は、高温に加熱することから
金属製を使用する必要があり、SUS・Cu・Niが好
適に使用できる。また、反応器の形状は真空引きを行う
場合も考慮し、円筒状の物が好ましい。反応器の形状が
大きくなると、伝熱が悪くなり中心部のZnF2が十分
な温度に達しないことがあるので、その場合、反応器内
に伝熱の良い金属片を入れ、伝熱を良くする必要があ
る。
【0014】以上の方法で処理したZnF2 は、含水率
0.2%以下となり本発明に使用される。しかしなが
ら、これを大気中に長時間放置すると吸湿してしまい、
本発明の目的を達することが出来ない。従って、処理後
のZnF2 は、デシケ−タ、密閉容器あるいはドライボ
ックス等での保管が好ましい。クロロシランとZnF2
の接触方法は、ZnF2 充填層にクロロシランをガス状
で通過させる方法やエーテルなどの有機溶媒中にフッ化
亜鉛を懸濁して反応を行う方法が有効である。この反応
に際しても、使用する、反応器や有機溶媒中の水分除去
については、十分な配慮が必要であることは言うまでも
ない。
【0015】
【実施例】以下、本発明を更に詳細に説明する。 実施例1 20lの攪拌機付きテフロン反応噐に22%HF水溶液
10kg、ZnO粉4kgを攪拌しながら投入したの
ち、これを濾過・洗浄し60℃で乾燥しZnF2 ・4H
2 Oの結晶約8.4kgを得た。
【0016】このZnF2 ・4H2 O1kgを熱風乾燥
器で150℃で10時間脱水処理し、更に図1に示すN
i製の円筒容器(2.5B ×400mm)に移し、真空
ポンプで真空引きし外部ヒ−タで外温500℃にて40
時間加熱処理した。処理後室温に戻し、ZnF2 をポリ
エチの袋にいれデシケ−タ−内に保管した。このZnF
2を使用前にHeガスパ−ジされた示差熱天秤にて室温
から800℃までの重量変化を測定した。この結果、重
量の減量は0.08%であった。このZnF2 200g
を200mlのガラス製フラスコに仕込み、系内をN2
ガスで充分置換した。その後、N2 ガス気流下でSiH
Cl3 の100gを0.5g/minの速度でフラスコ
内に供給した。尚、反応中にフラスコは氷水の中に浸漬
し反応温度の上昇を防止した。
【0017】フラスコから発生したガスは、ドライアイ
スアセトントラップで不純物を除去したのち、液体窒素
トラップ中に捕集した。SiHCl3 ベ−スに於ける収
率は77%であった。尚、捕集ガス純度(SiHF3
は98容量%で同族不純ガス成分は表1に示す如く各々
0.5容量%以下であった。
【0018】実施例2 実施例1で反応処理した、ZnF2 ・4H2O1kgを
180℃で5時間脱水処理し、更に図2に示すSUS製
の円筒状の反応器(2.5B ×400mm)に移してN
2 ガスを反応器内に300cc/minで流通させ、外
部温度500℃にて5時間加熱処理した。処理後、Zn
2 を実施例1と同様に保管し、使用前の重量減量を実
施例1と同様の方法で測定したところ0.17%であっ
た。
【0019】このZnF2200gを1lの撹拌機付き
ガラスフラスコに入れ、400mlのアニソ−ルに懸濁
させた。
【0020】系内ををN2 ガスで充分置換したのち、撹
拌しながらSiH3Clの100gを0.5g/min
の速度でフラスコ内に供給した。尚、反応中にフラスコ
は氷水の中に浸漬し反応温度の上昇を防止するととも
に、リフラクスコンデンサーを取り付けてアニソ−ルの
蒸発を防止した。
【0021】フラスコから発生した反応ガスは、ドライ
アイスアセトントラップで不純物を除去したのち、液体
窒素トラップ中に捕集した。SiH3Clベ−スに於け
る収率は85%であった。尚、捕集ガス純度(SiH3
F)は98容量%で同族不純ガス成分は表1に示す如く
各々0.5容量%以下であった。
【0022】実施例3 5lの攪拌機付きテフロン反応器に20%HF水溶液
2.1kg、ZnCO3粉1.2kgを攪拌しながら投
入したのち、これを濾過・洗浄し60℃で乾燥しZnF
2・4H2Oの結晶を得た。このZnF2・4H2O1kg
を熱風乾燥器で150℃で10時間脱水処理し、更に図
1に示すNi製の円筒容器(2.5B×400mm)に
移し、真空ポンプで真空引きし外部ヒ−タで外温500
℃にて70時間加熱処理した。加熱処理後室温に戻し、
ZnF2をポリエチの袋に入れデシケ−タ−内に保管し
た。このZnF2を実施例1と同様に重量変化を測定し
た結果、重量の減量は0.10%であった。
【0023】このZnF2200gを1lの撹拌機付き
ガラスフラスコに入れ、400mlのアニソ−ルに懸濁
させた。系内ををN2 ガスで充分置換したのち、撹拌し
ながらSiH2Cl2の100gを0.5g/minの速
度でフラスコ内に供給した。尚、反応中にフラスコは氷
水の中に浸漬し反応温度の上昇を防止するとともに、リ
フラクスコンデンサーを取り付けてアニソ−ルの蒸発を
防止した。SiH2Cl2ベ−スに於ける収率は85%で
あった。尚、捕集ガス(SiH22)純度は98容量%
で同族不純ガス成分は表1に示 す如く各々0.5容量
%以下であった。
【0024】比較例1 実施例1で反応処理した、ZnF2・4H2O2kgを、
200℃で4時間脱水処理した。実施例1と同様に保管
し、使用前の重量減量を測定したところ1.84%であ
った。このZnF2を使用した以外は実施例1と同じ操
作で反応を行った。結果は表1に示す如く、SiHF3
以外の同族不純物が実施例1に比べ多く副生しており、
収率も低いことが判明した。
【0025】比較例2 比較例1と同じZnF2を用いた以外は、実施例2と同
じ操作で反応を行った。結果は表1に示す如く、SiH
3F以外の同族不純物が実施例に比べ多く副成してお
り、収率も低いことが判明した。
【0026】比較例3 比較例1と同じZnF2を用いた以外は実施例3と同じ
操作で反応を行った。結果は表1に示す如く、SiH2
2以外の同族不純物が実施例に比べ多く副成してお
り、収率も低いことが判明した。
【0027】比較例4 実施例1で反応し処理したZnF2・4H2 O1kg
を、予備脱水処理を行わずに実施例2と同じ反応容器を
用い、外温500℃で加熱処理を行ったところ、約3時
間後N2 ガスが流れなくなり脱水処理を中止した。その
後の調査で出口の配管が閉塞していることが判明した。
原因は低温部の配管内でZnF2の飛散粉末と脱水され
た水によってZnF2・4H2 Oとなり、閉塞に至らし
めたことが判明した。また、脱水される水には若干のH
Fが含まれており高温部では、金属の腐食が見られ反応
容器の寿命を短くする原因となる。
【0028】比較例5 実施例1で反応し処理したZnF2・4H2 O1kg
を、熱風乾燥器を用い150℃で6時間、予備脱水した
後、850℃で40時間、実施例1と同じ反応容器を用
い真空下で加熱処理した。室温まで冷却した後ZnF2
を取り出したところ一部固化していた。これを軽く粉砕
して42メッシュパス品200gを実施例1と同じ方法
で反応したところ表1に示す通り収率は35%であるこ
とが判明した。
【0029】
【表1】
【0030】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、実施例、
比較例に示した如く、含水率0.2%以下のZnF2
使用する本発明の部分置換フルオロシランの製造方法
は、従来から一般的に使用されているZnF2 と比べ
て、格段に高収率でしかも同族不純物の少ない部分置換
フルオロシランの製造が可能であり、その結果は極めて
大なるものがある。
【0031】即ち、本発明の範囲外である比較例は、同
族不純物が多く副生し、部分置換フルオロシランの純度
が低い。これに対し、本発明の範囲内である実施例は、
高純度の部分置換フルオロシランが得られ、同族不純物
の生成は少なく全てが優れているのは明らかであり、本
発明の意義は大きい。また、三フッ化アンチモンなどが
有害であるのに対し、本発明で使用するフッ化亜鉛は毒
性が殆どないので安全である。
【0032】
【図面の簡単な説明】
【図1】ニッケル製反応器の断面図
【図2】SUS製反応器の断面図
【符号の説明】
1 外部ヒーター、 2 フッ化亜鉛、 3 ニッケル製反応器、 4 SUS製反応器、

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式SiHn Cl4-n ( n=1〜
    3の整数)で表わされる部分置換クロロシランをフッ化
    亜鉛を使用し、ハロゲン交換法によって対応する部分置
    換フルオロシランに変換するにあたり、ZnF2 ・4H
    2 Oを120〜180℃の温度で予備脱水し、該予備脱
    水したものを400〜800℃の温度で真空中または不
    活性ガス雰囲気下で加熱処理し、含水率0.2重量%以
    下にすることを特徴とするフルオロシラン用フッ化亜鉛
    の製造方法。
JP34114291A 1991-12-24 1991-12-24 フルオロシラン用フッ化亜鉛の製造方法 Pending JPH05170422A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0599278A1 (en) * 1992-11-27 1994-06-01 MITSUI TOATSU CHEMICALS, Inc. Process for the preparation of partially-substituted fluorosilane

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0599278A1 (en) * 1992-11-27 1994-06-01 MITSUI TOATSU CHEMICALS, Inc. Process for the preparation of partially-substituted fluorosilane

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