RU2161166C2 - Способ очистки полиалкилсилоксанов и получаемый при этом продукт - Google Patents
Способ очистки полиалкилсилоксанов и получаемый при этом продукт Download PDFInfo
- Publication number
- RU2161166C2 RU2161166C2 RU96117011/04A RU96117011A RU2161166C2 RU 2161166 C2 RU2161166 C2 RU 2161166C2 RU 96117011/04 A RU96117011/04 A RU 96117011/04A RU 96117011 A RU96117011 A RU 96117011A RU 2161166 C2 RU2161166 C2 RU 2161166C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polyalkylsiloxane
- mixture
- purified
- impurities
- boiling point
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 68
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 60
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 58
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 25
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 23
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims description 21
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 20
- HMMGMWAXVFQUOA-UHFFFAOYSA-N octamethylcyclotetrasiloxane Chemical compound C[Si]1(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O1 HMMGMWAXVFQUOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 150000004819 silanols Chemical class 0.000 claims description 19
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 13
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 13
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 9
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 9
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 9
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 8
- HTDJPCNNEPUOOQ-UHFFFAOYSA-N hexamethylcyclotrisiloxane Chemical compound C[Si]1(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O1 HTDJPCNNEPUOOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- IUMSDRXLFWAGNT-UHFFFAOYSA-N Dodecamethylcyclohexasiloxane Chemical compound C[Si]1(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O1 IUMSDRXLFWAGNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 7
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 claims description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 claims description 4
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 3
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 3
- XMSXQFUHVRWGNA-UHFFFAOYSA-N Decamethylcyclopentasiloxane Chemical compound C[Si]1(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O1 XMSXQFUHVRWGNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 37
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 17
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 27
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 23
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 17
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 14
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 11
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 11
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 11
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 9
- -1 siloxanes Chemical class 0.000 description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 description 8
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 6
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 3
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000012681 fiber drawing Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- WZJUBBHODHNQPW-UHFFFAOYSA-N 2,4,6,8-tetramethyl-1,3,5,7,2$l^{3},4$l^{3},6$l^{3},8$l^{3}-tetraoxatetrasilocane Chemical compound C[Si]1O[Si](C)O[Si](C)O[Si](C)O1 WZJUBBHODHNQPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- KGWDUNBJIMUFAP-KVVVOXFISA-N Ethanolamine Oleate Chemical compound NCCO.CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O KGWDUNBJIMUFAP-KVVVOXFISA-N 0.000 description 1
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002808 Si–O–Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007926 ZrCl Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 description 1
- 239000012792 core layer Substances 0.000 description 1
- 150000001923 cyclic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- GKOZKEKDBJADSV-UHFFFAOYSA-N disilanol Chemical class O[SiH2][SiH3] GKOZKEKDBJADSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000007380 fibre production Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 239000007863 gel particle Substances 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000007142 ring opening reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N silanol Chemical compound [SiH3]O SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000001089 thermophoresis Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/01413—Reactant delivery systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1415—Reactant delivery systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/06—Glass compositions containing silica with more than 90% silica by weight, e.g. quartz
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
- C07F7/02—Silicon compounds
- C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
- C07F7/20—Purification, separation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
- C07F7/02—Silicon compounds
- C07F7/21—Cyclic compounds having at least one ring containing silicon, but no carbon in the ring
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/02—Pure silica glass, e.g. pure fused quartz
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/30—For glass precursor of non-standard type, e.g. solid SiH3F
- C03B2207/32—Non-halide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/80—Feeding the burner or the burner-heated deposition site
- C03B2207/81—Constructional details of the feed line, e.g. heating, insulation, material, manifolds, filters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/80—Feeding the burner or the burner-heated deposition site
- C03B2207/85—Feeding the burner or the burner-heated deposition site with vapour generated from liquid glass precursors, e.g. directly by heating the liquid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/80—Feeding the burner or the burner-heated deposition site
- C03B2207/85—Feeding the burner or the burner-heated deposition site with vapour generated from liquid glass precursors, e.g. directly by heating the liquid
- C03B2207/87—Controlling the temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/80—Feeding the burner or the burner-heated deposition site
- C03B2207/85—Feeding the burner or the burner-heated deposition site with vapour generated from liquid glass precursors, e.g. directly by heating the liquid
- C03B2207/88—Controlling the pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/80—Feeding the burner or the burner-heated deposition site
- C03B2207/85—Feeding the burner or the burner-heated deposition site with vapour generated from liquid glass precursors, e.g. directly by heating the liquid
- C03B2207/89—Controlling the liquid level in or supply to the tank
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/80—Feeding the burner or the burner-heated deposition site
- C03B2207/90—Feeding the burner or the burner-heated deposition site with vapour generated from solid glass precursors, i.e. by sublimation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2201/00—Glass compositions
- C03C2201/02—Pure silica glass, e.g. pure fused quartz
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2203/00—Production processes
- C03C2203/20—Wet processes, e.g. sol-gel process
- C03C2203/26—Wet processes, e.g. sol-gel process using alkoxides
- C03C2203/27—Wet processes, e.g. sol-gel process using alkoxides the alkoxides containing other organic groups, e.g. alkyl groups
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Abstract
Описывается очищенная полиалкилсилоксановая смесь и способ ее получения, которая имеет температуру кипения менее 250oC при атмосферных условиях и содержащая полиалкилсилоксан и примеси с температурой кипения выше 250oС при атмосферных условиях, суммарная концентрация которых составляет менее 14 частей на миллион. Также описывается способ получения плавленого кварцевого стекла путем превращения очищенной смеси полиалкилсилоксанов. Техническим результатом является упрощение технологии очистки полиалкилсилоксановой смеси и технологии получения плавленого кварцевого стекла. 3 с. и 18 з.п. ф-лы, 8 ил., 4 табл.
Description
Изобретение относится к способу очистки полиалкилсилоксанов, способу получения кварцевого стекла из очищенных полиалкилсилоксанов, а также к полученным в результате реализации указанного способа очищенным полиалкилсилоксанам, и изготавливаемому из них кварцевому стеклу.
При получении окислов металлов из парообразных реагентов наиболее часто в качестве источника пара используют SiCl4, GeCl4, PоCl3, ZrCl4, TiCl4 и BCl3, несмотря на то, что эти материалы обладают рядом нежелательных химических свойств. SiCl4 обычно применяют для производства кварцевого стекла высокой чистоты. Как описано в литературе [1], при получении кварцевого стекла высокой чистоты посредством окисления SiCl4 может происходить одна из нескольких реакций, а именно:
(1) SiCl4 + O2 SiO2 + 2Cl2,
(2) SiCl4 + 2/3 O2 SiO2 + 2Cl2 или
(3) SiCl4 + 2H2O2 SiO2 + 4HCl,
при этом для подачи реагирующих газов и паров в зону реакции применяют горелки или форсунки. Реакция (2) редко происходит или используется. Каждая из указанных реакций имеет специфические экономические недостатки. Кроме того, эти реакции окисления SiCl4 посредством пиролиза и гидролиза имеют такой недостаток, как образование вредной и вызывающей коррозию хлористоводородной кислоты или побочных продуктов, содержащих хлор.
(1) SiCl4 + O2 SiO2 + 2Cl2,
(2) SiCl4 + 2/3 O2 SiO2 + 2Cl2 или
(3) SiCl4 + 2H2O2 SiO2 + 4HCl,
при этом для подачи реагирующих газов и паров в зону реакции применяют горелки или форсунки. Реакция (2) редко происходит или используется. Каждая из указанных реакций имеет специфические экономические недостатки. Кроме того, эти реакции окисления SiCl4 посредством пиролиза и гидролиза имеют такой недостаток, как образование вредной и вызывающей коррозию хлористоводородной кислоты или побочных продуктов, содержащих хлор.
Хотя протекание двух первых реакций теоретически возможно, для достижения температуры пиролиза обычно требуется дополнительное топливо. Что касается третьей реакции, то гидролиз SiCl4 приводит к образованию хлористоводородной кислоты (HCl), побочного продукта, который не только повреждает многие подложки для осаждения продуктов и применяемое для реализации реакции оборудование, но и наносит ущерб окружающей среде. Системы ослабления выделения побочных продуктов оказались очень дорогостоящими из-за простоев, потерь и технического обслуживания оборудования, вызванных коррозионной активностью HCl. Несмотря на проблемы с обращением и размещением побочного продукта, HCl, третья реакция, гидролиз SiCl4, имеет тенденцию к тому, чтобы стать предпочтительным с экономической точки зрения промышленным способом получения кварцевого стекла.
Хотя гидролиз SiCl4 является предпочтительным промышленным способом получения кварцевого стекла высокой чистоты в течение ряда лет, глобальное повышение внимания к защите окружающей среды привело к ужесточению правительственных постановлений, касающихся источников загрязнений и направленных на поиск сырья, менее вредного с экологической точки зрения. Постановления об источниках загрязнения требуют, чтобы HCl, побочный продукт гидролиза SiCl4, был очищен от отходящих газов перед выпуском в атмосферу. При выполнении указанного требования промышленное производство кварцевого стекла на базе галогеносодержащего сырья становится менее привлекательным с экономической точки зрения.
В качестве альтернативного способа кварцевое стекло также получали путем термического разложения и окисления силанов. Силаны представляют собой кремнийсодержащие соединения, аналогичные углеводородам, в которых кремний заменяет углерод. (Для ясности мы отметим, что силоксаны представляют собой соединения, в которых атом кислорода связан с двумя атомами кремния, т.е. Si-O-Si). Однако при проведении термического разложения и окисления требуется соблюдение определенных мер безопасности из-за интенсивной реакции, которая происходит при подаче воздуха в замкнутый контейнер с силанами. Силаны взаимодействуют с двуокисью углерода, окисью азота, кислородом и водой с образованием материалов высокой чистоты, которые являются потенциально пригодными для производства, в частности, полупроводниковых приборов. Однако силаны оказались слишком дорогостоящими и активными для промышленного применения за исключением может быть тех случаев, когда требуется мелкосерийное производство и чрезвычайно высокая чистота.
В литературе [2]-[10] описано получение окислов металла высокой чистоты и, в частности, кварцевого стекла, на базе хлорсодержащего сырья.
В литературе [11] - [14] описано также использование соединений силанов для получения кварцевого стекла высокой чистоты.
Крайне желательно как с экономической, так и с экологической точки зрения, было бы найти безгалоидные кремниевые соединения, чтобы заменить галоидосодержащее кремниевое сырье, обычно используемое для получения кварцевого стекла высокой чистоты. При использовании таких исходных материалов в качестве побочных продуктов при изготовлении стекла получались бы двуокись углерода и вода, а не вредные и коррозионно-активные Cl2 и HCl. При этом мы ссылаемся на литературу [15], [16]. Хотя это позволяет избежать образования HCl, некоторые проблемы сохраняются, в особенности, когда стекло предназначается для получения оптических волоконных волноводов. Изготовители установили, что присутствие примесей с высокой температурой кипения, например, в полиалкилсилоксановом сырье, может приводить к осаждению гелей в трубопроводе подачи парообразных реагентов в горелку или в самой горелке. Это приводит к снижению скорости осаждения сажевого брикета, который затем отверждают для получения заготовки, предназначенной для вытягивания оптического волокна.
Кроме того, макрочастицы с высокой молекулярной массой, примеси с высокой температурой кипения, могут осаждаться на заготовке оптического волокна, образуя "дефекты" или "групповые дефекты", которые отрицательно влияют на качество волокна, которое вытягивают впоследствии, и могут привести к забракованию всей заготовки.
Дефекты представляют собой мелкие пузыри (диаметром от 0,1 до 4,0 мм) в массе стекла. Они могут образовываться в кварцевом стекле какой-либо примесью, в частности неокисленным гелеобразным полиалкилсилоксаном. Очень мелкая частица силоксанового геля может стать центром образования дефекта. Силоксан окисляется при высокой температуре после осаждения на стекле, образуя отходящие газы, которые вызывают появление дефекта.
Групповые дефекты представляют собой дефекты большего размера, обнаруженные в заготовках оптических волокон. Они образуются серией дефектов в форме линии, воронки или цветка. Относительно крупная частица геля может стать центром образования группового дефекта. Удар частицы геля о пористый брикет вызывает подъем участка поверхности брикета. Поскольку групповой дефект образуется на выступающем участке, в данной зоне происходит повышенный перенос тепла. Из-за такого повышенного теплопереноса в этом месте появляется больший термофорез, вызывая рост единичного дефекта и образуя групповой дефект. Вследствие наличия группового дефекта соответствующая часть брикета для оптического волокна не может нормально отвердиться и вследствие неправильности строения заготовки получается дефектное оптическое волокно.
Таким образом, существует потребность в получении очищенной смеси полиалкилсилоксанов с очень малой концентрацией примесей и с высокой температурой кипения для производства кварцевого стекла высокой чистоты и изготавливаемых из него изделий, включая волокно для оптических волноводов. Настоящее изобретение направлено на удовлетворение этой потребности.
Настоящее изобретение направлено на получение очищенной смеси полиалкилсилоксанов, имеющей температуру кипения при атмосферных условиях примерно менее 250oC и содержащей труднокипящие примеси, включая силоксаны и силанолсилоксаны, которые имеют температуру кипения при атмосферных условиях примерно более 250oC с общей концентрацией менее 14 частей на миллион.
Кроме того, настоящее изобретение относится к способу получения очищенной смеси полиалкилсилоксанов, имеющей температуру кипения при атмосферных условиях примерно менее 250oC путем перегонки исходного полиалкилсилоксанового материала, содержащего примеси с температурой кипения при нормальных условиях примерно более 250oC с общей концентрацией по меньшей мере 14 частей на миллион при условиях, пригодных для получения смеси полиалкилсилоксанов, имеющей температуру кипения при атмосферных условиях примерно менее 250oC и содержащей примеси, которые имеют температуру кипения при атмосферных условиях примерно более 250oC с общей концентрацией менее 14 частей на миллион.
Согласно предпочтительным вариантам реализации изобретения относительно летучие, легко кипящие химические соединения с молекулярной массой, меньшей или равной молекулярной массе гексаметилциклотрисилоксана (D3), включая силанолы с низкой молекулярной массой и более предпочтительно также сам D3, тоже удаляются.
Кроме того, задачей настоящего изобретения является способ получения кварцевого стекла путем превращения в стекло очищенной смеси полиалкилсилоксанов, содержащей примеси, которые имеют температуру кипения при атмосферных условиях примерно более 250oC с общей концентрацией менее 14 частей на миллион.
Фиг. 1 - хроматографическая кривая проникновения геля, показывающая бимодальное распределение примесей с высокой температурой кипения и высокой молекулярной массой в образце октаметилциклотетрасилоксана.
Фиг. 2 - схематическое представление способа получения кварцевого стекла в больших количествах и устройства для реализации указанного способа.
Фиг. 3 - перспективный вид первого варианта испарителя для производства оптических волноводов.
Фиг. 4 - перспективный вид второго варианта испарителя для производства оптических волноводов.
Фиг. 5 - частичный поперечный разрез третьего варианта испарителя для производства оптических волноводов.
Фиг. 6A и 6B - схематическое представление способа осаждения сажи кремнезема на вращающейся оправке с целью получения пористой заготовки или брикета, а также устройства для реализации указанного способа.
Фиг. 7 - схематическое представление нагревательной камеры, в которой пористая заготовка поджигается в атмосфере гелия и хлора для полного уплотнения в беспористое тело.
Фиг. 8 - схематический поперечный разрез вертикального испарителя для соединений, содержащих кремний.
Хотя полиалкилсилоксаны в качестве сырья для производства кварцевого стекла имеют, как указано выше, важные преимущества над обычно используемым SiCl4, при их использовании возникают существенные практические трудности. Доступные в промышленных масштабах силоксаны, в частности октаметилциклотетразилсилоксан, содержат примеси с высокой температурой кипения в концентрации до 200 частей на миллион или более того. Присутствие таких примесей в силоксановом сырье приводит к появлению осадков в трубопроводах системы подачи пара, что вызывает существенное снижение скорости осаждения сажи из горелки. Эта проблема усугубляется, когда окислительный газ, в частности кислород, включается в поток парообразного реагента, поскольку окислители могут катализировать полимеризацию силоксанового сырья. Кроме того, попадание примесей в сажу может привести к образованию дефектов в заготовках стекла. В случае типичной 100-километровой уплотненной заготовки, имеющей диаметр 70 миллиметров (мм) и длину 0,8 метра (м), наличие группового поверхностного дефекта заготовки обычно приводит к потере 5 километров волокна при вытягивании. В случае уплотненной заготовки большего размера отрицательный эффект одного группового дефекта будет, соответственно, более высоким. В 250-километровой уплотненной заготовке диаметром 90 мм и длиной 1,8 м один групповой дефект на поверхности обычно приводит к потере 8 километров волокна при вытягивании.
Присутствие в полиалкилсилоксановом сырье для производства кварцевого стекла примесей с высокой температурой кипения вызывает серьезные проблемы, если парциальное давление примесей превышает давление пара испаряемого полиалкилсилоксана. При этих условиях все примеси не испаряются и имеют тенденцию к образованию гелей на поверхности испарителя. С другой стороны, если парциальное давление примесей ниже, чем давление пара испаряемого полиалкилсилоксана, проблемы загрязнения не возникает, поскольку условия испарения являются достаточными для полного испарения сырья.
При обычных способах гидролиза полиалкилсилоксанового соединения получается смесь полиалкилсилоксанов и силанолов. Указанную смесь полиалкилсилоксанов и силанолов подвергают дистилляции с целью отделения от смеси большей части силанолов. Этого можно достичь с помощью одной или нескольких последовательных операций дистилляции. Полученный дистиллят пропускают сначала через угольный фильтр, а затем через молекулярный ситовый фильтр, получая при этом исходный полиалкилсилоксановый материал, который затем очищают путем удаления примесей с высокой температурой кипения. Контактирование силанов и силоксанов с древесным углем и пропускание через молекулярное сито описано в литературе [17], на которую мы ссылаемся. Не желая быть связанными теоретическими положениями, мы предполагаем, что операции фильтрации через уголь и обработки молекулярным ситом в сочетании с настоящим изобретением в качестве побочного эффекта приводят к образованию по меньшей мере части примесей с высокой температурой кипения в исходном полиалкилсилоксановом материале. Предполагается, что это увеличенное содержание примесей является результатом реакций конденсации, в которых участвуют примеси с более низкой температурой кипения, возможно, включая силанолы, с получением линейных или циклических соединений с высокой температурой кипения. Такая реакция конденсации протекает следующим образом:
HO-[Si(CH3)2-O]m-H+HO[Si(CH3)2-O]n-H HO-[Si(CH3)2-O]m-n-H + H2O.
HO-[Si(CH3)2-O]m-H+HO[Si(CH3)2-O]n-H HO-[Si(CH3)2-O]m-n-H + H2O.
Именно наличие этих примесей в концентрации 14 частей на миллион и более вызывает указанные выше загрязнения и проблемы с качеством продукта. Задачей настоящего изобретения является снижение концентрации таких примесей до величины менее 14 частей на миллион (практически 0,25 и менее частей на миллион) путем дистилляции.
В предпочтительных вариантах реализации изобретения полиалкилсилоксаны сначала проходят через слой угля, а затем через слой молекулярного сита. Как известно, угольный слой может являться катализатором полимеризации силанолов, в результате которой получаются соединения с высокой молекулярной массой. Затем молекулярное сито захватывает эти соединения вследствие чрезвычайно большого размера их молекул. В соответствии с настоящим изобретением исходный полиалкилсилоксановый материал, содержащий примеси с температурой кипения более примерно 250oC при атмосферных условиях, подвергают дистилляции для получения очищенной полиалкилсилоксановой смеси с температурой кипения ниже примерно 250oC при атмосферных условиях. Общая концентрация примесей с высокой температурой кипения в исходном материале составляет по меньшей мере 14 частей на миллион и может достигать примерно 200 частей на миллион и даже более. Дистилляция, осуществляемая при температуре, при которой давление пара полиалкилсилоксанового продукта превышает общее давление дистилляции, может происходить либо при практически атмосферном давлении, либо при пониженном давлении в вакууме. В результате получается очищенная полиалкилсилоксановая смесь с общей концентрацией примесей с высокой температурой кипения менее 14 частей на миллион, предпочтительно - менее 6 частей на миллион, более предпочтительно - менее 2 частей на миллион, и наиболее предпочтительно - менее 0,25 частей на миллион. Очищенная полиалкилсилоксановая смесь может иметь либо линейную (например, гексаметилдисилоксан), либо циклическую молекулярную структуру, однако предпочтительным является полиметилциклосилоксан, выбранный из группы, которая состоит из:
гексаметилциклотрисилоксана (D3),
октаметилциклотетрасилоксана (D4),
декаметилциклопентасилоксана (D5),
додекаметилциклогексасилоксана (D6) и их смеси.
гексаметилциклотрисилоксана (D3),
октаметилциклотетрасилоксана (D4),
декаметилциклопентасилоксана (D5),
додекаметилциклогексасилоксана (D6) и их смеси.
(Обозначения D3, D4, D5, D6 и т.д. представляют собой примеры системы обозначения силоксанов Дженерал Электрик Ко., при этом D означает группу ((CH3)2Si]-О-).
Октаметилциклотетрасилоксан (D4) особенно предпочтителен для использования согласно настоящему изобретению. Додекаметилциклогексасилоксан (D6) является приемлемым, но наименее предпочтительным из всего указанного циклического ряда. Предварительная обработка полиметилциклосилоксанов описана в литературе [18] , на которую мы ссылаемся. К полиалкилсилоксанам согласно настоящему изобретению относятся также полиметилгидроциклосилоксаны, имеющие водородные группы, а также метильные группы, присоединенные к атомам кремния. Так, например, половину метильных групп в октаметилциклотетрасилоксане можно заменить группами водорода, чтобы получить тетраметилциклотетрасилоксан. Кроме того, этильные группы можно заменить полностью или частично метильными или водородными группами.
Если в очищенной смеси полиалкилсилоксанов доминирует октаметилциклотетрасилоксан, перегонку предпочтительно производят при условиях, когда давление пара октаметилциклотетрасилоксана в торах превышает ехр (15,56055- 3128,52/(Т-98,093)) и в паскалях превышает ехр (20,4534- 3128,52/(Т-98,093)), где Т - температура дистилляции в градусах Кельвина. Отделенные примеси с высокой температурой кипения обычно имеют бимодальное распределение компонентов, средние молекулярные массы которых превышают примерно 900 г/моль. Такое распределение для типичного образца октаметилциклотетрасилоксана представлено на фиг. 1, где показана относительная высота пика концентрации компонентов, имеющих заданную молекулярную массу, во время пропускания образца полиалкилсилоксана через хроматографическую колонну в зависимости от времени в минутах. Компоненты с относительно высокой молекулярной массой быстро проходят через гель. Компоненты с относительно низкой молекулярной массой проходят через гель более медленно.
Концентрацию примесей с высокой температурой кипения в полиалкилсилоксановом материале можно определить двумя альтернативными способами.
В первом (предпочтительном) способе взвешенное количество полиалкилсилоксанового материала помещают в круглодонную колбу, соединенную с вращающимся испарителем. Колбу помещают в нагреваемую водяную или масляную баню, и материал концентрируют под вакуумом до получения небольшого количества маслянистого осадка.
Этот осадок переносят в колбу меньшего размера, используя небольшое количество толуола, а затем снова концентрируют растворенный в толуоле материал до получения масла. После переноса с помощью толуола во вторую калиброванную колбу с последующим реконцентрированием маслянистый осадок взвешивают, что позволяет определить концентрацию высококипящих примесей в полиалкилсилоксановом материале. Аликвотную пробу этого осадка, растворенную в толуоле, подвергают гельпроникающему хроматографическому анализу для определения молекулярно-массового распределения высококипящих примесей.
Во втором альтернативном способе определения концентрации высококипящих примесей в полиалкилсилоксановом материале используют испарительный рассеянного света детектор (ИСД). Оборудование для реализации этого способа выпускается промышленностью и включает детектор Alltech Varex МКIII, насос Alltech 426 HPLC и автоматический пробоотборник Alltech 570. Образец полиалкилсилоксанового материала распыляют в находящемся под давлением газе, в частности в азоте, и распыленный материал пропускают через детектор, соединенный с насосом. Клистрон детектора отраженного света, снабженного источником лазерного излучения, устанавливают в диапазоне примерно 65-85oC, предпочтительно около 75oC. Лазерное излучение, отражаемое частицами распыленного образца детектируется, при этом генерируется и детектируется аналоговый сигнал, пропорциональный интенсивности излучения. Отклик детектора представляет собой пик, который может быть отображен либо самописцем, либо хроматографическим интегратором. Количественной характеристикой может служить либо высота пика, либо его площадь, предпочтительно интегрирование по площади. Способ ИСД является быстрым и удобным, однако он не дает информации о молекулярно-массовом распределении компонентов примесей.
Как отмечалось выше, высококипящие примеси могут представлять собой силоксаны или силанолсилоксаны. Эти силоксановые примеси могут включать циклические полиалкилсилоксаны с температурой кипения при атмосферных условиях, превышающей 250oC. Додекаметилциклогексасилоксан (D6) имеет температуру кипения ниже 250oC и поэтому не относится к таким примесям, в то время как тетродекаметилциклогептасилоксан (D7), температура кипения которого превышает 250oC, является такой примесью.
В присутствии воды циклический полиалкилсилоксан может вступать в реакцию раскрытия кольца и образовывать линейный силанолсилоксан, как показано ниже суммарным уравнением реакции:
[R'R''SiO]x + НО HO-[R'R''SiO]x-H,
где R' и R'' - алкильные группы.
[R'R''SiO]x + НО HO-[R'R''SiO]x-H,
где R' и R'' - алкильные группы.
Линейные дисиланолсилоксановые соединения, получаемые при раскрытии кольца предпочтительных полиметилциклосилоксанов, в частности D4 или D5 (x в вышеуказанном уравнении реакции равен 4 или 5, соответственно), имеют существенно более низкую летучесть по сравнению с последними соединениями, поэтому можно ожидать появления вредных гелевых отложений в трубопроводах подачи парообразных реагентов или на горелке, которую применяют при производстве кварцевого стекла. Кроме того, дисиланольные соединения, получаемые при описанной выше реакции гидролиза, сами являются высокоактивными промежуточными продуктами, которые легко вступают в реакции конденсации с исходными циклосилоксановыми соединениями, образуя продукты конденсации с высокой температурой кипения, как показано ниже суммарным уравнением реакции:
HO-[R'R''SiO]x-H + [R'R''SiO]x HO-[R'R''SiO]2x-H.
HO-[R'R''SiO]x-H + [R'R''SiO]x HO-[R'R''SiO]2x-H.
Такие материалы с высокой температурой кипения и низкой летучестью, с циклической или нециклической структурой с очень большой вероятностью будут давать отложения на производственном оборудовании. Поэтому в соответствии с изобретением необходимо обеспечить получение полиалкилсилоксанового сырья, содержащего очень низкие концентрации указанных примесей с высокой температурой кипения, чтобы обеспечить эффективное получение сажи.
Соединения с низкой температурой кипения, которые остаются в составе полиалкилсилоксановой смеси, могут включать гексаметилциклотрисилоксан (D3) и силанолы с молекулярной массой 250 грамм/моль или менее. Силанольные материалы очень быстро образуют отложения SiO2 и полиалкилсилоксановых гелей в паропроводах полиалкилсилоксана и на горелках. D3 имеет относительно большую тенденцию к разложению, чем D4, D5 или D6, образуя, в частности, SiO2, которая может затем осаждаться в паропроводах полиалкилсилоксана и на горелках. При этом горелки локализуются и не перемещаются по всей длине мишени, предназначенной для отложения сажи, отложения сажи получаются неоднородными, что приводит к неоднородности продуктов. В предпочтительных вариантах реализации эти силанолы с низкой молекулярной массой удаляют как составную часть дистиллята согласно изобретению. Более предпочтительно D3 также удаляют, хотя мы полагаем, что силанолы представляют собой более значительную проблему. Эти относительно летучие материалы будут испаряться в начале процесса дистилляции, а затем удаляться. Предпочтительно снижать концентрацию D3 и силанолов с низкой молекулярной массой до величины, меньшей, чем примерно 7000 частей на миллион. Еще более предпочтительно снижать их концентрацию до величины, меньшей, чем примерно 100 частей на миллион. Существующая технология не дает возможности отдельно определять концентрации D3 и силанолов с низкой молекулярной массой.
Кроме того, настоящее изобретение включает способ получения кварцевого стекла. Способ обеспечивает получение и превращение в кварцевое стекло очищенной полиалкилсилоксановой смеси, имеющей температуру кипения менее чем примерно 250oC при атмосферных условиях и содержащей примеси с температурой кипения более чем примерно 250oC при атмосферных условиях с общей концентрацией менее 14 частей на миллион, предпочтительно - менее 6 частей на миллион, более предпочтительно - менее 2 частей на миллион, и наиболее предпочтительно - менее 0,25 частей на миллион. Очищенную полиалкилсилоксановую смесь, которая требуется для производства кварцевого стекла, получают описанным выше способом.
В очищенную полиалкилсилоксановую смесь может быть введена присадка путем смешивания с соединением, способным к превращению путем окисления или пламенного гидролиза в P2O5 и/или в оксид металла с металлическим компонентом, выбранным из группы IA, IB, IIA, IIB, IIIA, IIIB, IVA, IVB, VA, редкоземельных элементов и их смесей. Предпочтительные оксиды присадок включают Al2O3, B2O3, GeO2, P2O5 и TiO2.
В предпочтительных вариантах реализации очищенную полиалкилсилоксановую смесь кроме этого стабилизируют для предупреждения разложения перед конечным использованием путем распыления с инертным газом, например с азотом, с целью удаления растворенного кислорода и воды. Кислород и вода могут, конечно, реагировать с полиалкилсилоксаном, разлагая его, что приводит не только к появлению в смеси нежелательных компонентов с низкой молекулярной массой, но и может повышать содержание химически активных компонентов, способных полимеризоваться и вызывать гелеобразование.
Очищенную полиалкилсилоксановую смесь обычно превращают в кварцевое стекло путем создания газового потока, содержащего указанную очищенную полиалкилсилоксановую смесь. Отметим, кстати, что в альтернативном случае полиалкилсилоксановую смесь можно подавать к горелке в жидкой форме, как описано в литературе [19] , на которую мы ссылаемся. Возвращаясь к предмету обсуждения, укажем, что газовый поток затем окисляют, превращая полиалкилсилоксановую смесь в тонкодисперсную аморфную сажу, которая осаждается, образуя пористую массу. Газовый поток получают путем распыления или испарения очищенной полиалкилсилоксановой смеси в газе-носителе, в частности, в окислительном, горючем, инертном газе или в их смеси. В особенности пригодными газами являются водород, азот, кислород или их смеси. Если выбранный газ-носитель не является инертным, и в особенности, если он является таким окислителем, как кислород, газ-носитель следует смешивать с полиалкилсилоксановой смесью непосредственно перед сжиганием.
Газовый поток окисляется при его пропускании через пламя горелки о присутствии кислорода. Сажа может осаждаться на стационарной затравке, внутри нее или на другой обычной мишени известного типа. Предпочтительно осаждение сажи на вращающейся оправке. Получающуюся при этом пористую массу можно затем превратить в плотную массу кварцевого стекла путем нагрева в печи, содержащей гелий и хлор. Согласно изобретению полученный продукт кварцевого стекла может быть подвергнут последующей обработке, например, путем вытягивания оптических волокон.
Обычный способ, используемый для получения слитков кварцевого стекла, содержит одну операцию, в то время как обычный способ парового осаждения, применяемый для производства кварцевого стекла для оптических волноводов, состоит из трех операций.
При обычном способе получения слитков газ-носитель барботирует через сырье, в котором поддерживается заданная температура. Парообразный реагент поступает в газ- носитель и подается в зону реакции. В зоне реакции размещают ряд горелок, в которых происходит сжигание и окисление парообразного реагента обычно при температуре, превышающей 1700oC.
Описанную выше систему иллюстрирует фиг. 2, на которой показано сырье 201, содержащее очищенную полиалкилсилоксановую смесь, согласно изобретению сжигаемую в промышленной печи для получения заготовок кварцевого стекла высокой чистоты. Инертный, горючий, окислительный газ или их смесь используют в качестве газа-носителя 200, а байпасный поток 202 газа, выбранного из той же самой группы, подают для предотвращения насыщения парообразного потока. Реагент испаряется при барботировании газа-носителя 200 через сырье 201 с помощью устройства, описанного в вышеуказанной литературе. Далее реагент проходит через распределительный механизм 203 в зону реакции, где в непосредственной близости от свода 205 печи размещен ряд горелок 204. В этих горелках реагент соединяется с топливно-кислородной смесью О, а затем сжигается и окисляется при температурах, превышающих 1700oC. Сажа высокой чистоты, содержащая оксид металла, поступает вниз через огнеупорный свод 205 печи, где она немедленно осаждается и уплотняется до беспористой массы на затравке 206. Хорошо известно, что для обработки сырья требуются устройство и система подачи, которые способны обеспечить испарение сырья и подачу его к горелкам в парообразном состоянии.
В большинстве способов, разработанных в современной промышленности для производства оптических волноводов, используется принцип химического осаждения из паровой фазы (ХОПФ) или его модификации. Пары прекурсора поступают в поток газа-носителя, а затем проходят через пламя горелки, которое обычно представляет собой смесь природного газа и кислорода и часто содержит избыток кислорода. Пар в смеси превращается в соответствующие окислы при выходе из сопла горелки, образуя поток летучих газов и тонкодисперсные аморфные сферические агрегаты, называемые сажей. Сажа собирается на оправке, на затравке или внутри нее, осаждаясь тонкими слоями. Окончательный продукт осаждения сажи, пористый брикет, подвергается воздействию высокой температуры, в результате чего брикет уплотняется и превращается в беспористое монолитное стеклообразное тело. Операции окисления, осаждения сажи и уплотнения могут выполняться последовательно или одновременно, как описано в литературе [15] и [20].
Способ изготовления оптических волноводов, применяемый в обычной практике, содержит три операции.
На первой операции производится окисление реагентов сырья с образованием тонкодисперсных аморфных сферических частиц сажи, осаждаемых на подложке. На второй операции полученная заготовка или брикет подвергается последовательной термообработке в атмосфере гелий/хлор до полного затвердения. На третьей окончательной операции применяется обычная технология вытягивания волокон для получения из брикета оптического волноводного волокна.
Первую операцию этого процесса можно выполнить различными путями.
В одном из вариантов выполнения первой операции реагент в жидкой форме поступает к распределителю потока, который подает жидкость к одному концу испарительного устройства. Жидкость в виде тонкой пленки стекает по нагретой наклонной поверхности ко второму концу устройства. Достигая второго конца, жидкость превращается в пар и подается в горелку для окисления до частиц сажи. Этот вариант реализации описан в литературе [21] и представлен на фигуре 3.
Испаритель 315 на фиг. 3 содержит испарительную камеру 321, закрытую верхней стенкой 322, нижней стенкой 323, боковыми стенками 324 и 325, а также торцевыми стенками 326 и 327. Распределитель потока 328, имеющий множество U-образных каналов 329 расположен вблизи торцевой стенки 326, при этом пространство между распределителем потока 328 и торцевой стенкой 326 образует резервуар 330 для жидкости. Отверстие 332 для входа жидкости расположено в дне резервуара 330, а отверстие 335 для выхода пара расположено в верхней стенке 332 около торцевой стенки 327.
Реагентную жидкость подают в отверстие 332. Когда уровень жидкости поднимается выше штриховой линии 333, она начинает протекать по каналам 329 и равномерно распределяется в камере 321 между стенками 324 и 325. Опорные средства 336 поднимают один конец испарителя таким образом, чтобы сориентировать его под углом p относительно горизонтали и обеспечить стекание жидкости к торцевой стенке 327. При этом образуется пленка 338, максимальная толщина t которой зависит от таких параметров, как поверхностное натяжение, плотность, вязкость и угол р. В отличие от тех испарителей, в которых пленка ограничивается зазором между двумя параллельными поверхностями, паровая и жидкая фазы пленки 338 разделяются поверхностью, которая параллельна или почти параллельна поверхности дна 323. Толщина пленки t должна быть достаточно малой, чтобы в жидкой пленке 338 не могли образовываться пузыри.
Второй вариант реализации первой операции также предусматривает использование испарителя. Он представляет собой вертикально расположенную расширительную камеру, испарение в которой происходит при распылении реагента на нагретые внутренние стенки испарителя. Этот вариант описан в литературе [22] и представлен на фигуре 4.
Как показано на фиг. 4, предварительно нагретый жидкий реагент подается в расширительную камеру 420 по трубопроводу 452 и вертикальному полому стержню 442. Реагент распыляется через отверстия 445 стержня 442 на нагретые стенки 420 камеры в зоне 401. Часть жидкого реагента испаряется при входе во внутреннюю часть камеры 420 вследствие перепада давления между внутренней частью стержня и внутренней частью камеры. Остальная часть жидкого реагента образует распыленные частицы, которые проходят через внутреннюю часть 424 камеры и вступают в контакт со стенкой 422. Это приводит к испарению оставшейся части жидкости, и пар выпускается через выходное отверстие 450. Камера 422 содержит зону 426 сбора геля, среднюю зону 428 испарения и зону 430 перегрева. Зона 426 имеет отверстие 480 для удаления продуктов с высокой молекулярной массой, которые могут образовывать гель.
В третьем варианте реализации первой операции жидкий реагент подают в плоскую испарительную камеру. В этой камере жидкость принимает форму тонкой пленки, испаряется и смешивается с газом, выбранным из группы, которая состоит из инертного газа, горючего газа, окислительного газа и их смеси, и подаваемым в окислительную горелку. Этот вариант описан в литературе [23], на которую мы ссылаемся, и представлен на фиг. 5.
Как показано на фиг. 5, жидкость подается в плоскую испарительную камеру 501 по вертикальной трубе 516, проходящей внутри внешней трубы 512, непосредственно на внутреннюю поверхность 517 нагревательного элемента 506, расположенного внутри плоской испарительной камеры 501. Жидкость подают через верхнюю часть трубы 516 из питающей магистрали 507 при регулируемой скорости потока таким образом, чтобы жидкость образовывала тонкую пленку непосредственно на внутренней поверхности 517, обеспечивая равномерное испарение без каких-либо колебаний. Труба 516 может быть оснащена вертикальной трубой 512, имеющей внутренний диаметр 1/16 дюйма и соединенной с тройником, имеющим внутренний диаметр 1/4 дюйма, и трубопроводом 514 для подачи жидкости непосредственно на внутреннюю поверхность 517 в виде тонкой пленки.
Плоская испарительная камера 501 нагревается нагревательным элементом 501 и цилиндром 519 камеры. Цилиндр 519 камеры может иметь несколько различных конструктивных вариантов, например, содержать стержень, проходящий внутри цилиндра, или спаренные параллельные плоские пластины, температура нагревательного элемента 506 поддерживается ниже температуры, при которой происходит разделение или кипение пленки жидкости.
Еще один конструктивный вариант испарителя описан в литературе [24]. Этот вариант, как показано на фиг. 8, содержит испаритель (пленочный испаритель) 813 для безгалоидных, кремнийсодержащих жидких реагентов, используемых для получения брикетов. Испаритель содержит множество колонн 822, расположенных плотным слоем вокруг центральной трубы 824. Смесь жидкого реагента, в частности, октаметилциклотетрасилоксана, и газа, в частности кислорода, распыляется сверху на поверхность 854 колонн 822 через комплект распылительных форсунок 832. Жидкий реагент испаряется до тех пор, пока не будет достигнута температура точки росы, при которой жидкий реагент полностью превращается в пар. Смесь пар/газ образуется на верхней поверхности 856 колонн 822, где направление ее потока меняется с нисходящего на восходящее. Это изменение направления потока обеспечивает отделение компонентов 846 с высокой молекулярной массой, присутствующих в октаметилциклотетрасилоксане, от смеси пар/газ. Смесь пар/газ выходит из испарителя 813 через центральную трубу 842 и поступает к сажеобразующим горелкам.
В альтернативном варианте на первой операции производства оптического волокна газ-носитель барботирует через жидкое сырье, в котором поддерживается постоянная температура. Возможен также вариант с раздельным нагреванием компонентов жидкости до постоянной температуры, при которой образуется достаточное давление пара для обеспечения разумной скорости осаждения, и последующим объединением пара отдельных компонентов. Полученный при этом парообразный реагент транспортируется газом-носителем, который может представлять собой инертный газ, горючий газ, окислительный газ или их смеси, в зону реакции, в частности, к горелке, где газовый поток сжигается в пламени горелки. В присутствии кислорода парообразные реагенты превращаются в соответствующие окислы и, выходя из отверстия горелки, создают газовый поток, содержащий тонкодисперсные аморфные сферические частицы сажи, которые осаждаются на подложке, образуя пористую заготовку или брикет из непрозрачного белого осадка кремнезема.
Как показано на фиг.6A, сырье 607 содержит очищенное соединение согласно настоящему изобретению в стандартном процессе, применяемом для получения оптических волноводов. В качестве газа- носителя 611 может использоваться, например, инертный газ, горючий газ, окислительный газ или их смеси. Предпочтительно в качестве газа- носителя 611 используют азот, а в качестве топлива для пламенной горелки - метан/кислород, при этом сжигание и окисление происходит в горелке 608. Получающаяся в результате сажа осаждается на вращающейся оправке 609, образуя брикет или заготовку 610 кварцевой сажи, показанной на фиг. 6B. После этого заготовку подвергают термообработке, как показано на фиг. 7, в уплотнительной печи 713 в атмосфере 714, предпочтительно содержащей He/Cl2, до полного уплотнения. После этого может быть использована обычная технология вытягивания волокна для получения оптических волоконных волноводов из уплотненной заготовки.
Согласно изобретению можно получить оптический волноводный элемент альтернативным способом. На первой операции сажу наносят на плоскую подложку, получая базовый плакирующий слой, а затем осаждают сажу двумя последовательными операциями из двух растворов реагентов, чтобы получить сердцевинный и поверхностный слои над плакирующим слоем на подложке. Полученную в результате массу подвергают уплотнению. Схему желаемых дорожек оптического волноводного элемента изготавливают способом фотолитографии с последующим травлением и получением желаемых волноводов, наложенных на подложку. Далее на элемент наносят покрытие и уплотняют его. Во втором аналогичном способе в финишное покрытие вводят присадки, чтобы его коэффициент отражения был таким же, как коэффициент отражения предварительно осажденного слоя, но его температура плавления была бы более низкой, таким образом, он будет легко растекаться в процессе уплотнения при температуре, не представляющей опасности повреждения предварительно осажденных волноводов. В еще одном, третьем способе из заготовки вытягивают стержни, на которые накладывают волноводы, как описано выше (см. литературу [25] и [26]).
Кроме того, продукт из плавленого кварцевого стекла согласно настоящему изобретению может использоваться для изготовления ступенчатых линз или других оптических элементов, в частности обычных линз.
Примеры
Приведенные ниже примеры иллюстрируют изобретение.
Приведенные ниже примеры иллюстрируют изобретение.
Пример 1. Перегонка полиалкилсилоксанового материала, содержащего октаметилциклотетрасилоксан, при атмосферном давлении
В пятилитровую колбу, снабженную нагревательной рубашкой, дистилляционной насадкой, холодильником, приемной колбой, линией продувки азотом и двумя термометрами для измерения температуры в колбе и в насадке, загрузили 4000 мл материала, содержащего октаметилциклотетрасилоксан (D-244) производства компании Dow Corning и примеси в концентрации 110 частей на миллион с молекулярной массой, превышающей 520 г/моль. Концентрацию таких высококипящих примесей определяли описанным выше способом с использованием вращающегося испарителя.
В пятилитровую колбу, снабженную нагревательной рубашкой, дистилляционной насадкой, холодильником, приемной колбой, линией продувки азотом и двумя термометрами для измерения температуры в колбе и в насадке, загрузили 4000 мл материала, содержащего октаметилциклотетрасилоксан (D-244) производства компании Dow Corning и примеси в концентрации 110 частей на миллион с молекулярной массой, превышающей 520 г/моль. Концентрацию таких высококипящих примесей определяли описанным выше способом с использованием вращающегося испарителя.
Перегонку проводили при атмосферном давлении (примерно около 350 метров над уровнем моря) с использованием продувки азотом, чтобы исключить присутствие кислорода, при этом получили следующие фракции (см. табл. 1).
Анализ фракций дистиллята 1 - 4 дал следующие концентрации высококипящих примесей (см. табл. 2).
Таким образом, в результате перегонки при атмосферном давлении получили очищенный полиалкилсилоксановый материал (т.е. фракции 1-4) со значительно сниженным уровнем высококипящих примесей по сравнению с исходным материалом.
Пример 2. Перегонка полиалкилсилоксанового материала, содержащего октаметилциклотетрасилоксан, при атмосферном давлении
Перегонку примерно 2,5 л материала, содержащего октаметилциклотетрасилоксан D-244 производства Dow Corning и примеси, провели при атмосферном давлении (около 350 метров над уровнем моря) на такой же дистилляционной установке, как описано в примере 1.
Перегонку примерно 2,5 л материала, содержащего октаметилциклотетрасилоксан D-244 производства Dow Corning и примеси, провели при атмосферном давлении (около 350 метров над уровнем моря) на такой же дистилляционной установке, как описано в примере 1.
При этом получили следующие фракции дистиллята (см. табл. 3).
Фракцию 3, которую получили при скорости около 15,5 мл/мин, разделили на две порции, которые концентрировали при пониженном давлении с использованием колбы емкостью 1 литр, соединенной с роторным испарителем, до общего объема около 5 мл. Этот осадок перенесли в сосуд емкостью 50 мл, используя две порции толуола. Раствор толуола реконцентрировали на роторном испарителе до состояния масла. Гельпроникающая хроматография данного масла, проведенная описанным выше способом, не показала присутствия материала с высокой температурой кипения в обнаруживаемом количестве. Таким образом, перегонка полиалкилсилоксанового материала, содержащего октаметилциклотетрасилоксан, оказалась эффективной для удаления присутствовавших в нем примесей с высокой температурой кипения.
Пример 3. Усовершенствованный способ получения заготовок кварцевого стекла из очищенного октаметилциклотетрасилоксана с низкими концентрациями высококипящих примесей
Заготовки кварцевого стекла получили из нескольких партий октаметилциклотетрасилоксанового сырья, содержащих различные концентрации примесей с высокой температурой кипения. Для каждой партии сырья измеряли изменения скорости и давления при получении каждой заготовки. Кроме того, определяли количество заготовок, которые можно было получить между проведением необходимых чисток горелок с помощью щетки, а также отмечали внешний вид испарительных трубок горелок после сжигания сырья.
Заготовки кварцевого стекла получили из нескольких партий октаметилциклотетрасилоксанового сырья, содержащих различные концентрации примесей с высокой температурой кипения. Для каждой партии сырья измеряли изменения скорости и давления при получении каждой заготовки. Кроме того, определяли количество заготовок, которые можно было получить между проведением необходимых чисток горелок с помощью щетки, а также отмечали внешний вид испарительных трубок горелок после сжигания сырья.
Ниже приведены результаты этих испытаний (см. табл. 4).
Полученные данные свидетельствуют о существенном улучшении изменений скорости и давления на заготовку по мере снижения концентрации примесей с высокой температурой кипения в сырье от 199 до 161 и далее до 109, 17, 7, 4 и 0,6 на миллион частой. Кроме того, отмечалось значительное снижение потребности в техническом обслуживании горелок при снижении концентрации примесей с высокой температурой кипения. Так, например, из партии 1 сырья, которая содержала примеси с высокой температурой кипения в концентрации 199 частей на миллион, удалось получить только две заготовки, после чего потребовалась очистка горелок щеткой. Из партии 4 сырья, в которой концентрация примесей с высокой температурой кипения составляла 17 частей на миллион, было получено 10 заготовок до проведения необходимой очистки горелок. При использовании партии сырья 7 с концентрацией примесей с высокой температурой кипения всего лишь 0,06 частей на миллион, было получено 22 заготовки перед тем, как потребовалось техническое обслуживание горелок. Партии сырья 1-3 содержали около 0,05-0,2 массовых процентов гексаметилциклотрисилоксана и силанолов с низкой температурой кипения, партия сырья 4 содержала около 0,11 мас.%, партия сырья 5 содержала около 0,27 мас.%, партия сырья 6 содержала менее 0,01 мас. %, и партия сырья 5 содержала около 0,19 мас.%. Таким образом, способ согласно изобретению обеспечивает поразительно резкое повышение эффективности получения плавленого кварцевого стекла из очищенного полиалкилсилоксанового сырья.
Контроль состояния испарительных трубок горелок после сжигания сырья показал для партии 4 сырья умеренное образование геля на всех испарительных трубках. Из партий 5 и 7 осадилось небольшое количество геля на некоторых испарительных трубках. При использовании партии 6 сырья для получения стеклянных заготовок гель не был обнаружен.
Литература
1. Патент США N 3698936.
1. Патент США N 3698936.
2. Патент США N 4491604.
3. Патент США N 3666414.
4. Патент США N 3486913.
5. Патент США N 2269059.
6. Патент США N 3416890.
7. Патент США N 2239551.
8. Патент США N 2326059.
9. Патент США N 2272342.
10. Патент США N 4501602.
11. Заявка на патент Японии N 90838-1985.
12. Патент США N 3117838.
13. Патент США N 4810673.
14. Патент США N 4242487.
15. Патент США N 5043002.
16. Патент США N 5172819.
17. Патент США N 4156689.
18. Патент США N 4689420.
19. Заявка на патент США: Daniel W. Hawtof, Greg E. Smith, Eric H. Urruti "Method and Apparatus for Forming Fused Silica by Combustion of Liquid Reactants".
20. Патент США N 5152819.
21. Патент США N 5356451.
22. Заявка на патент США N 08/368318 от 30.12.94 "Vertical Vaporizer for Halide-Free Silicon Containing Compounds"
23. Патент США N 5078092.
23. Патент США N 5078092.
24. Заявка на патент США N 08/368319 от 30.12.94 "Vertical Packed-Bed Film Evaporator for Halide-Free Silicon Containing Compounds".
25. Патент США N 5125946.
26. Патент США N 5253319.
Claims (21)
1. Очищенная полиалкилсилоксановая смесь, имеющая температуру кипения менее 250oС при атмосферных условиях и содержащая полиалкилсилоксан и примеси с температурой кипения выше 250oС при атмосферных условиях, суммарная концентрация которых составляет менее 14 млн-1.
2. Очищенная полиалкилсилоксановая смесь по п.1, отличающаяся тем, что содержание указанных примесей с температурой кипения выше 250oС при атмосферных условиях составляет примерно менее 6 млн-1 или примерно менее 2 млн-1.
3. Очищенная полиалкилсилоксановая смесь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит примерно не более 100 млн-1 гексаметилциклотрисилоксана и силанолов с молекулярной массой примерно менее 250 г/моль.
4. Очищенная полиалкилсилоксановая смесь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит полиметилциклосилоксан, выбранный из группы, включающей гексаметилциклотрисилоксан, октаметилциклотетрасилоксан, декаметилциклопентасилоксан, додекаметилциклогексасилоксан и их смеси.
5. Очищенная полиалкилсилоксановая смесь по п.4, отличающаяся тем, что она содержит октаметилциклотетрасилоксан.
6. Очищенная полиалкилсилоксановая смесь по п.5, отличающаяся тем, что примеси имеют бимодальное распределение компонентов со средней молекулярной массой примерно более 900 г/моль.
7. Способ получения очищенных полиалкилсилоксанов по любому из пп.1 - 6, включающий использование исходного полиалкилсилоксанового сырья, содержащего примеси с температурой кипения выше 250oС при атмосферных условиях в суммарной концентрации по меньшей мере 14 млн-1, и перегонку исходного полиалкилсилоксанового сырья при условиях, обеспечивающих получение очищенного полиалкилсилоксанового материала, имеющего температуру кипения менее 250oС при атмосферных условиях и содержащего примеси с температурой кипения выше 250oС при атмосферных условиях в суммарной концентрации менее 14 млн-1.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что суммарная концентрация примесей с температурой кипения выше 250oС при атмосферных условиях в исходном полиалкилсилоксановом сырье не превышает примерно 200 млн-1.
9. Способ по пп.7 и 8, отличающийся тем, что исходное полиалкилсилоксановое сырье содержит некоторую концентрацию примесей с молекулярной массой менее 250 г/моль, в том числе силанолов, при этом указанная концентрация примесей уменьшается в процессе указанной перегонки.
10. Способ по пп.7 - 9, отличающийся тем, что очищенная полиалкилсилоксановая смесь включает октаметилциклотетрасилоксан.
11. Способ по п.7, отличающийся тем, что получение исходного полиалкилсилоксанового материала включает перегонку смеси, содержащей полиалкилсилоксаны и силанолы, для отделения из смеси большей части силанолов и получения полиалкисилоксанового дистиллята, а также пропускание полиалкисилоксанового дистиллята через угольный фильтр и слой молекулярного сита с получением указанного исходного полиалкилсилоксанового сырья.
12. Способ переработки очищенной полиалкилсилоксановой смеси, включающий превращение ее в плавленое кварцевое стекло, отличающийся тем, что в качестве превращаемой смеси используют очищенную полиалкилсилоксановую смесь, полученную способом по любому из пп.7 - 11.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что указанная полиалкилсилоксановая смесь содержит не более 100 млн-1 гексаметилциклотрисилоксана и силанолов с молекулярной массой примерно менее 250 г/моль.
14. Способ по п.12, отличающийся тем, что получение исходного полиалкилсилоксанового сырья включает перегонку смеси, содержащей полиалкилсилоксаны и силанолы, для отделения из смеси большей части силанолов и получения полиалкисилоксанового дистиллята и пропускание полиалкисилоксанового дистиллята через угольный фильтр и слой молекулярного сита с получением исходного полиалкилсилоксанового сырья.
15. Способ по п.12, отличающийся тем, что указанное превращение включает создание газового потока, содержащего очищенную полиалкилсилоксановую смесь, окисление газового потока для превращения очищенной полиалкилсилоксановой смеси в тонкодисперсную аморфную сажу, возможно, путем пропускания газового потока через пламя горелки в присутствии кислорода, осаждение сажи на подложку или в подложке с получением пористой массы, возможно, путем сбора сажи на вращающейся оправке, а также термическую обработку пористой массы при условиях, обеспечивающих образование уплотненной массы, возможно, в среде, содержащей гелий и хлор.
16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что создание газового потока включает распыление или испарение очищенной полиалкилсилоксановой смеси в газе-носителе, при этом газ-носитель выбирают из группы, включающей окислительный, горючий и инертный газ и их смеси, и/или из группы, включающей водород, азот, кислород и их смеси.
17. Способ по п.15, отличающийся тем, что уплотненную массу используют для получения оптического волокна способом, который включает нагревание уплотненной массы и вытягивание оптического волокна из нагретой уплотненной массы.
18. Способ по пп.15 - 17, отличающийся тем, что очищенную полиалкилсилоксановую смесь смешивают с соединением, способным к превращению в P2O5, и/или с оксидом металла, металлический компонент которого выбран из группы, включающей группы IA, IB, IIA, IIB, IIIA, IIIB, IVA, IVB, VA, редкоземельные элементы или их смеси.
19. Способ по пп.15 - 18, отличающийся тем, что указанное окисление, осаждение и термическую обработку проводят одновременно.
20. Способ по пп.15 - 19, отличающийся тем, что он дополнительно включает нанесение дополнительного слоя сажи на уплотненную массу для образования дополнительного слоя пористой массы, термическую обработку дополнительного слоя пористой массы при условиях, обеспечивающих ее превращение во вторую уплотненную массу, и обработку второй уплотненной массы при условиях, обеспечивающих получение компонента оптического волновода.
21. Способ по п.15, отличающийся тем, что уплотненную массу используют для получения оптического волокна способом, который включает дополнительно нагревание уплотненной массы и вытягивание оптического волокна из нагретой уплотненной массы.
Приоритет по пунктам:
01.09.1995 - по пп.4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 15, 17 и 18;
19.12.1995 - по пп.1, 2, 3, 9, 11, 13, 14, 16, 19, 20 и 21.
01.09.1995 - по пп.4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 15, 17 и 18;
19.12.1995 - по пп.1, 2, 3, 9, 11, 13, 14, 16, 19, 20 и 21.
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US311695P | 1995-09-01 | 1995-09-01 | |
| US60/003.116 | 1995-09-01 | ||
| US60/003,116 | 1995-09-01 | ||
| US08/574,961 | 1995-12-19 | ||
| US08/574,961 US5703191A (en) | 1995-09-01 | 1995-12-19 | Method for purifying polyalkylsiloxanes and the resulting products |
| US08/574.961 | 1995-12-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU96117011A RU96117011A (ru) | 1998-12-10 |
| RU2161166C2 true RU2161166C2 (ru) | 2000-12-27 |
Family
ID=26671346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96117011/04A RU2161166C2 (ru) | 1995-09-01 | 1996-08-30 | Способ очистки полиалкилсилоксанов и получаемый при этом продукт |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5703191A (ru) |
| EP (1) | EP0760373B1 (ru) |
| JP (1) | JPH09156947A (ru) |
| KR (1) | KR100500122B1 (ru) |
| CN (1) | CN1152079C (ru) |
| AU (1) | AU714751B2 (ru) |
| CA (1) | CA2181329A1 (ru) |
| DE (1) | DE69630563D1 (ru) |
| RU (1) | RU2161166C2 (ru) |
| TW (1) | TW440579B (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572786C2 (ru) * | 2013-11-25 | 2016-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Весто" | Способ получения циклосилоксанов и низкомолекулярного полидиметилсилоксана |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU718737B2 (en) | 1995-12-19 | 2000-04-20 | Corning Incorporated | Method and apparatus for forming fused silica by combustion of liquid reactants |
| US5879649A (en) * | 1995-12-19 | 1999-03-09 | Corning Incorporated | Method for purifying polyalkylsiloxanes and the resulting products |
| ID22906A (id) * | 1997-04-18 | 1999-12-16 | Corning Inc | Proses untuk memurnikan siloksana |
| US5979185A (en) * | 1997-07-16 | 1999-11-09 | Corning Incorporated | Method and apparatus for forming silica by combustion of liquid reactants using a heater |
| AU727914B2 (en) * | 1997-07-21 | 2001-01-04 | Corning Incorporated | Method and apparatus for producing low flow rates of feedstock vapors |
| JP3794664B2 (ja) | 1998-07-29 | 2006-07-05 | 信越化学工業株式会社 | 合成石英ガラス部材及びその製造方法、並びにエキシマレーザ用光学部品 |
| AU1340701A (en) | 1999-12-16 | 2001-06-25 | Corning Incorporated | Optical gain fibers |
| US6418756B1 (en) | 2000-01-28 | 2002-07-16 | Corning Incorporated | Method of making planar waveguides using low flow rates of feedstock vapors from a gas and liquid mixture |
| ATE370105T1 (de) * | 2002-06-28 | 2007-09-15 | Prysmian Cavi Sistemi Energia | Verfahren und vorrichtung zum verdampfen eines flüssigen vorlaüfers beim herstellen einer glasvorform |
| US20120276291A1 (en) * | 2011-04-28 | 2012-11-01 | Bird Chester D | Methods and Apparatuses for Reducing Gelation of Glass Precursor Materials During Vaporization |
| US8840858B2 (en) * | 2011-07-06 | 2014-09-23 | Corning Incorporated | Apparatus for mixing vaporized precursor and gas and method therefor |
| DE102011119341A1 (de) * | 2011-11-25 | 2013-05-29 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung von synthetischem Quarzglas nach der Sootmethode |
| DE102011119374A1 (de) * | 2011-11-25 | 2013-05-29 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung von synthetischem Quarzglas |
| DE102011119339A1 (de) | 2011-11-25 | 2013-05-29 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Zerstäubungsverfahren zur Herstellung von synthetischem Quarzglas |
| DE102011119373A1 (de) * | 2011-11-25 | 2013-05-29 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung von synthetischem Quarzglas |
| DE102011121190A1 (de) * | 2011-12-16 | 2013-06-20 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | OMCTS-Verdampfungsverfahren |
| DE102013202256B3 (de) * | 2013-02-12 | 2014-07-17 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung von Titan-dotiertem synthetischen Quarzglas und dessen Verwendung |
| EP3002262B1 (de) | 2014-10-01 | 2018-06-27 | Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG | Verfahren zur Herstellung von synthetischem Quarzglas mittels einer polymerisierbaren Polyalkylsiloxanverbindung |
| EP3034476A1 (de) * | 2014-12-16 | 2016-06-22 | Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG | Verfahren zur herstellung von synthetischem quarzglas unter verwendung einer reinigungsvorrichtung |
| EP3059212A1 (de) * | 2015-02-18 | 2016-08-24 | Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von quarzglas aus einer polymerisierbaren polyalkylsiloxanverbindung mit membranfilter als reinigungsvorrichtung |
| WO2018014934A1 (en) * | 2016-07-18 | 2018-01-25 | Prysmian S.P.A. | Method for manufacturing silicon dioxide preforms employed in the production of optical fibers |
| JP2018193279A (ja) * | 2017-05-18 | 2018-12-06 | 住友電気工業株式会社 | ガラス微粒子堆積体の製造方法、ガラス母材の製造方法及びガラス微粒子堆積体 |
| EP3434653A1 (de) | 2017-07-24 | 2019-01-30 | Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG | Einsatz von einer polyalkylsiloxanverbindung mit geringem siloxanolgehalt für die herstellung von synthetischem quarzglas |
| CN109143504B (zh) * | 2018-09-03 | 2020-05-15 | 广州宽带主干网络有限公司 | 一种光纤线路保护方法 |
| CN109384809B (zh) * | 2018-10-11 | 2021-03-26 | 山东东岳有机硅材料股份有限公司 | 一种去除二甲基硅氧烷环体中线性硅氧烷的方法 |
| CN109373196A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-02-22 | 上海正帆科技股份有限公司 | 一种八甲基环四硅氧烷的输送及汽化系统和方法 |
| CN110372743B (zh) * | 2019-07-26 | 2021-12-21 | 合盛硅业（泸州）有限公司 | 一种硅橡胶聚合副产物回收处理系统及其处理方法 |
| CN112028466B (zh) * | 2020-09-01 | 2021-08-31 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种用于制备光纤预制棒的有机硅原料蒸发装置 |
| JP7449842B2 (ja) * | 2020-11-02 | 2024-03-14 | 信越化学工業株式会社 | 多孔質ガラス母材の製造方法及び製造装置 |
| JP7428632B2 (ja) * | 2020-12-14 | 2024-02-06 | 信越化学工業株式会社 | 多孔質ガラス母材の製造方法及び製造装置 |
Family Cites Families (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2272342A (en) * | 1934-08-27 | 1942-02-10 | Corning Glass Works | Method of making a transparent article of silica |
| US2269059A (en) * | 1938-05-14 | 1942-01-06 | Corning Glass Works | Method of preparing finely comminuted oxides |
| US2239551A (en) * | 1939-04-22 | 1941-04-22 | Corning Glass Works | Method of making sealing glasses and seals for quartz lamps |
| BE438752A (ru) * | 1939-04-22 | |||
| US3117838A (en) * | 1957-08-02 | 1964-01-14 | Int Standard Electric Corp | Manufacture of silica |
| US3416890A (en) * | 1965-12-16 | 1968-12-17 | Owens Illinois Inc | Process of producing oxides of metals and metalloids |
| DE1667044C3 (de) * | 1967-04-13 | 1981-01-29 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Verfahren zur Herstellung feinteiliger Oxide aus Halogeniden |
| US3698936A (en) * | 1969-12-19 | 1972-10-17 | Texas Instruments Inc | Production of very high purity metal oxide articles |
| US3666414A (en) * | 1971-03-15 | 1972-05-30 | Heraeus Schott Quarzschmelze | Method of producing transparent or opaque fused silica or glass with a high silicon content |
| US4096160A (en) * | 1976-04-21 | 1978-06-20 | General Electric Company | Continuous devolatilization of silanol-terminated silicone polymer |
| US4156689A (en) * | 1978-02-13 | 1979-05-29 | General Electric Company | Purification of hydrosilanes and siloxanes |
| JPS54117491A (en) * | 1978-03-06 | 1979-09-12 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Preparation of octamethyl-cyclotetrasiloxane |
| JPS54145642A (en) * | 1978-05-09 | 1979-11-14 | Tokushiyu Muki Zairiyou Kenkiy | Method of manufacturing heat resisting semiiinorganic compound |
| US4501602A (en) * | 1982-09-15 | 1985-02-26 | Corning Glass Works | Process for making sintered glasses and ceramics |
| US4491604A (en) * | 1982-12-27 | 1985-01-01 | Lesk Israel A | Silicon deposition process |
| JPS6090838A (ja) * | 1983-10-25 | 1985-05-22 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 光伝送用石英ガラス母材の製造方法 |
| US4689420A (en) * | 1985-11-19 | 1987-08-25 | Dow Corning Corporation | Process for preparation of cyclopolydiorganosiloxanes |
| US4810673A (en) * | 1986-09-18 | 1989-03-07 | Texas Instruments Incorporated | Oxide deposition method |
| US4824985A (en) * | 1987-06-11 | 1989-04-25 | Dow Corning Corporation | Novel route to Ca8 Si4 O12 Cl8, alkoxycyclotetrasiloxanes, aryloxycyclotetrasiloxanes, alkylcyclotetrasiloxanes and arylcyclotetrasiloxanes from wollastonite (Ca SiO3) |
| GB8905966D0 (en) * | 1989-03-15 | 1989-04-26 | Tsl Group Plc | Improved vitreous silica products |
| US5078092A (en) * | 1989-12-22 | 1992-01-07 | Corning Incorporated | Flash vaporizer system for use in manufacturing optical waveguide fiber |
| US5152819A (en) * | 1990-08-16 | 1992-10-06 | Corning Incorporated | Method of making fused silica |
| US5043002A (en) * | 1990-08-16 | 1991-08-27 | Corning Incorporated | Method of making fused silica by decomposing siloxanes |
| US5125946A (en) * | 1990-12-10 | 1992-06-30 | Corning Incorporated | Manufacturing method for planar optical waveguides |
| US5253319A (en) * | 1992-02-24 | 1993-10-12 | Corning Incorporated | Planar optical waveguides with planar optical elements |
| JPH0687871A (ja) * | 1992-09-09 | 1994-03-29 | Tokuyama Soda Co Ltd | 環状シロキサンの精製方法 |
| NL9201854A (nl) * | 1992-10-26 | 1994-05-16 | Franciscus Petrus Maria Nooren | Werkwijze en inrichting voor het zuiveren van vloeibaar materiaal, in het bijzonder polysiloxaan alsmede toepassing van het gezuiverde vloeibare materiaal. |
| JP2971686B2 (ja) * | 1992-11-30 | 1999-11-08 | 信越石英株式会社 | 耐紫外線レーザー用光学部材の製造方法 |
| EP0641799A3 (en) * | 1993-08-02 | 1997-09-17 | Dow Corning | High purity alkyl siloxanes and process for their preparation. |
| DE69408919T2 (de) * | 1993-08-18 | 1998-10-01 | Shinetsu Chemical Co | Verfahren zur Herstellung von Polydimethylsiloxanen |
| US5356451A (en) * | 1993-12-20 | 1994-10-18 | Corning Incorporated | Method and apparatus for vaporization of liquid reactants |
| US5516870A (en) * | 1995-05-03 | 1996-05-14 | Dow Corning Corporation | Methods of making polysiloxanes |
-
1995
- 1995-12-19 US US08/574,961 patent/US5703191A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-07-16 CA CA002181329A patent/CA2181329A1/en not_active Abandoned
- 1996-08-16 EP EP96113176A patent/EP0760373B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-08-16 DE DE69630563T patent/DE69630563D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-08-22 AU AU62199/96A patent/AU714751B2/en not_active Ceased
- 1996-08-30 JP JP8246826A patent/JPH09156947A/ja active Pending
- 1996-08-30 RU RU96117011/04A patent/RU2161166C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1996-08-30 CN CNB96109608XA patent/CN1152079C/zh not_active Expired - Lifetime
- 1996-08-31 KR KR1019960037458A patent/KR100500122B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1996-09-09 TW TW085111136A patent/TW440579B/zh not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Химический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1983, с.405. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572786C2 (ru) * | 2013-11-25 | 2016-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Весто" | Способ получения циклосилоксанов и низкомолекулярного полидиметилсилоксана |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU6219996A (en) | 1997-03-06 |
| DE69630563D1 (de) | 2003-12-11 |
| JPH09156947A (ja) | 1997-06-17 |
| EP0760373A3 (en) | 1998-03-11 |
| EP0760373A2 (en) | 1997-03-05 |
| KR970015631A (ko) | 1997-04-28 |
| AU714751B2 (en) | 2000-01-13 |
| CN1153795A (zh) | 1997-07-09 |
| EP0760373B1 (en) | 2003-11-05 |
| CA2181329A1 (en) | 1997-03-02 |
| CN1152079C (zh) | 2004-06-02 |
| US5703191A (en) | 1997-12-30 |
| MX9603820A (es) | 1997-09-30 |
| KR100500122B1 (ko) | 2005-11-03 |
| TW440579B (en) | 2001-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2161166C2 (ru) | Способ очистки полиалкилсилоксанов и получаемый при этом продукт | |
| US5879649A (en) | Method for purifying polyalkylsiloxanes and the resulting products | |
| JP6058693B2 (ja) | 合成石英ガラスを製造する方法及び光ファイバーのクラッド材としての石英ガラス | |
| CA2037102C (en) | Method of making fused silica | |
| EP0529189B1 (en) | Method of making fused silica | |
| KR100473827B1 (ko) | 액체반응물의연소에의해용융실리카를제조하는방법및장치 | |
| RU96117011A (ru) | Способ очистки полиалкилсилоксанов и получаемый при этом продукт | |
| EP0463045A1 (en) | IMPROVED VITREOUS SILICA PRODUCTS. | |
| AU5798798A (en) | Germanium doped silica forming feedstock and method | |
| KR100622616B1 (ko) | 유기실란의 분해에 의한 실리카 제조방법 | |
| US11267745B2 (en) | Process for producing synthetic quartz glass using a cleaning device | |
| US10513454B2 (en) | Method and apparatus for producing fused quartz from a polymerizable polyalkylsiloxane compound with membrane filter as cleaning device | |
| US6336347B1 (en) | Process for producing silica by decomposition of an organosilane | |
| MXPA96003820A (en) | Method for purifying polyaquilsiloxanes and the proputs result | |
| CA1241877A (en) | Method for producing a directed aerosol stream | |
| JPH0459253B2 (ru) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20030831 |