KR101327625B1 - 헥사클로로디실란으로부터 티탄을 제거하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 헥사클로로디실란을 구조 단위 ≡C-S- 또는 ≡C-O-를 포함하는 유기 화합물(V)로 처리하는, 헥사클로로디실란으로부터 티탄 화합물을 제거하는 방법에 관한 것이다.

Description

헥사클로로디실란으로부터 티탄을 제거하는 방법{METHOD FOR REMOVING TITANIUM FROM HEXACHLORODISILANE}

본 발명은 유기 화합물로 처리하여 헥사클로로디실란으로부터 티탄을 제거하는 방법에 관한 것이다.

규소화물로부터 제조되는 헥사클로로디실란은 항상 미량의 티탄과 다른 금속 불순물을 포함한다. 염화티탄(IV)이 비점 측면에서 헥사클로로디실란과 약간만 다르기 때문에 티탄은 중요하다. 이를 분리해내기 위해서, 복합 분별 증류가 필요하다.

한가지 선택사항은 규소 분리 과정에서 생성되는 실란 혼합물을 워크업하는 것인데, 이는 이에 사용되는 클로로실란에서는 증류에 의해 비교적 쉽게 티탄을 제거할 수 있기 때문이다. 규소 분리 중에, 클로로실란으로부터 디실란이 형성되지만, 그 농도는 1 중량% 이하이다. 이들 실란을 스테인리스강 용기 중에 저장하면, 부식으로 인해 다시 생성물 중에 티탄이 생기며, 지금까지는 이것은 다시 분별 증류에 의해서만 분리해낼 수 있었다.

US 3878291호(1975년 4월 15일, Kleber e.a.)는 티탄 및 다른 금속이 제거된 테트라클로로실란을 얻는 복합 방법을 개시한다.

본 발명은 헥사클로로디실란을 구조 단위 ≡C-S- 또는 ≡C-O-를 포함하는 유기 화합물(V)로 처리하는, 헥사클로로디실란으로부터 티탄 화합물을 제거하는 방법을 제공한다.

티탄 불순물, 특히 염화티탄(IV)은 구조 단위 ≡C-S- 또는 ≡C-O-를 포함하는 유기 화합물(V)에 결합하고, 따라서 쉽게 분리해낼 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 헥사클로로디실란을 고 순도로 얻을 수 있다는 추가의 장점이 있다. (중량을 기준으로) Ti가 최대 100 ppb, 특히 최대 50 ppb인 순도를 얻을 수 있다.

화합물(V)로 처리한 후에, 다른 방식으로 헥사클로로디실란으로부터 결합된 티탄 화합물을 분리해낼 수 있다. 결합된 티탄 화합물을, 증류, 경사분리(decantation) 또는 여과에 의해 헥사클로로디실란으로부터 분리해내는 것이 바람직하다.

미처리된 헥사클로로디실란에 대한 증류는, 결합된 티탄 화합물의 비점 변화로 인하여 복합 분별 증류를 배제할 수 있기 때문에 상당히 간단하다. 바람직하게는, 결합된 티탄 화합물은 증류 하부에 남는다.

헥사클로로디실란으로부터 티탄 화합물을 제거할 때, 또한 용매를 사용할 수 있다.

구조 단위 ≡C-S- 또는 ≡C-O-는 바람직하게는 구조 단위 ≡C-S-H, ≡C-S-C≡ 및 ≡C-O-C≡로부터 선택된다. 디-(≡C-SS-C≡) 및 트리설파이드(≡C-SSS-C≡)가 또한 적절하다.

바람직한 화합물(V)은 바람직하게는 5개 이상의 고리 원자와 바람직하게는 30개 이하의 고리 원자를 가지는 환형 에테르 화합물, 예컨대, 1,3-디옥솔란, 테트라하이드로푸란, 테트라하이드로피란, 1,4-디옥산, [12]크라운-4, [15]크라운-5이다. 환형 에테르 화합물은 탄화수소 치환기, 특히 탄소 원자가 1 내지 6개인 알킬 라디칼, 바람직하게는 메틸 및 에틸을 가질 수 있다. 치환된 환형 에테르 화합물의 예는 4-메틸-1,3-디옥솔란, 3-메틸테트라하이드로푸란, 2,2-디메틸-1,4-디옥산이다.

또한, 바람직한 화합물(V)은 직쇄형 또는 분지쇄형의 에테르 화합물(≡C-O-C≡), 예컨대 모노에테르 및 폴리에테르이다. 바람직한 모노에테르는 1 bar에서 비점이 60℃ 이상인 에테르이고, 예를 들어 디-n-프로필 에테르이다. 사용될 수 있는 폴리에테르는 또한 폴리알킬렌 글리콜, 예컨대 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜이다. 폴리알킬렌 글리콜의 평균 몰 질량 Mn은 바람직하게는 150 이상, 특히 500 이상, 바람직하게는 10,000 이하, 특히 5000 이하이다.

또한, 바람직한 화합물(V)은 환형 및 직쇄형 티오에테르 화합물, 예컨대 디알킬 설파이드이다. 티올(≡C-S-H) 중에서, 분자량이 1000 이상인 화합물이 바람직하다. 이의 예는 SH기를 가지는 비닐 중합체, 예컨대 이온 교환제, 예컨대 Amberlite®GT　73이다.

헥사클로로디실란 100 중량부당, 화합물(V)을 바람직하게는 0.001 중량부 이상, 특히 바람직하게는 0.05 중량부 이상, 그리고 화합물(V)을 바람직하게는 10 중량부 이하, 특히 바람직하게는 5 중량부 이하로 사용한다.

또한 유기 화합물(V)로 헥사클로로디실란을 포함하는 혼합물을 처리할 수 있다.

바람직하게는, 사용되는 헥사클로로디실란은, 각 경우에 중량을 기준으로, 100 ppm 이하, 특히 바람직하게는 10 ppm, 특히 1 ppm의 티탄을 포함한다.

예를 들어, HCl과 규화칼슘의 반응, 염소와 규소의 반응, 또는 다결정 규소의 분리시 공정 오프가스, 특히 바람직하게는 다결정 규소 분리 동안 얻은 공정 오프 가스로부터 얻은 헥사클로로디실란을 포함하는 클로로실란 혼합물을 사용하는 것도 가능하다. 특히 비교적 높은 수소 함량을 포함하는 하이드로젠클로로실란은 자기 점화될 수 있기 때문에, 정제하기 전에 또는 그 도중에 사용되는 클로로실란 혼합물을 염소로 처리하여 하이드로젠클로로실란을 클로로실란으로 전환시킬 수 있다.

또한, 사용된 클로로실란 혼합물을 추가의 물질, 예를 들어 활성탄 또는 - 가능하다면 - 바람직하게는 열분해 수단 또는 침전 공정에 의해 생성된 실리카와 혼합할 수 있다.

유기 화합물(V)을 이용한 처리는 -5℃ 이상, 바람직하게는 15℃ 이상에서 실시하는 것이 좋다.

결합된 티탄 화합물을 증류로 분리해내는 경우, 증류는 대기압, 초대기압 또는 감압 하에 실시할 수 있다.

본 발명에 따른 증류는 보호 기체, 예컨대 질소, 헬륨 또는 아르곤의 존재 또는 부재 하에 실시할 수 있지만; 그러나 수분 함량이 10 ppbw 이하인 공기 중에서도 실시할 수 있다. 비용을 감안하여, 질소의 존재 하에서 증류를 실시하는 것이 바람직하다.

달리 언급된 바 없다면, 하기 실시예는 주변 대기압, 즉 약 1000 hPa, 및 실온, 즉 약 23℃에서 실시된다.

하기 실시예에서, ICP-MS(이온 커플링된 플라즈마 질량 분광분석)로 가수분해 후에 불순물 함량을 측정하였다.

실시예 1

1,4-디옥산 3액적을 티탄 함량이 120 ppb인 헥사클로로디실란 130 g에 첨가하였다. 헥사클로로디실란을 환류 비등시킨 후에, 브릿지에서 증류시켰다.

결과

실시예 2

추가의 유사한 실험에서, 마찬가지로 3-메틸테트라하이드로피란 3액적을 헥사클로로디실란 130 g에 첨가하고, 환류 비등시키고, 브릿지에서 증류하였다.

결과

실시예 3

4 g의 Amberlite®GT　73을 약 100 g의 헥사클로로디실란에 첨가하고, 실온에서 6 시간 동안 교반하였다. 샘플을 여과하고 분석하였다.

결과

Claims (6)

1. 헥사클로로디실란을 SH기를 가지는 비닐 중합체인 유기 화합물(V)로 처리하는 단계를 포함하는, 헥사클로로디실란으로부터 티탄 화합물을 제거하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 티탄 화합물이 유기 화합물(V)과 결합하고, 결합된 티탄 화합물을 증류, 경사분리 또는 여과에 의해 헥사클로로디실란으로부터 분리하는 것인, 헥사클로로디실란으로부터 티탄 화합물을 제거하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 염화티탄(IV)을 제거하는 것인, 헥사클로로디실란으로부터 티탄 화합물을 제거하는 방법.
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