CN1237003C - 用于制备烷基或芳基卤代硅烷的硅或硅合金粉末 - Google Patents

用于制备烷基或芳基卤代硅烷的硅或硅合金粉末 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于制备烷基或芳基卤代硅烷的一种硅或硅合金粉末，其粒度分布小于350μm，并且含有小于3%，优选小于2%的粒度小于5μm的粒子。所述粉末可以提高合成反应的效率。

Description

用于制备烷基或芳基卤代硅烷的硅或硅合金粉末
发明领域
本发明涉及粒度小于350μm，特别适于希望用于硅氧烷合成的烷基或芳基卤代硅烷的制备的硅或硅合金粉末。
相关技术的状态
从1945年向E.G.ROCHOW授权专利US2380995以来，通过250-350℃下卤代烃，例如氯甲烷，在硅上的反应合成烷基或芳基卤代硅烷是已知的。
此反应在硅氧烷制备上已得以显著的工业开发，它通常在流化床反应容器中采用粉末形式的硅，最通常的是粒度小于350μm的粒子。多年来，通常使用粒度大约在50和350μm之间的级分，粒度小于50μm硅粒子的存在是材料损失和反应容器收率降低的原因。例如在如下文献中可以看到使用这样粒度分布的说明：由Union Carbide持有的，在1986年提交的EP0191502，该文献推荐48目(300μm)-325目(45μm)的分布，或由Pechiney Electrometallurgie持有，在1998年提交的EP 0893408，该文献在实施例1和2中说明了50-350μm分布。
发明目的
本发明涉及粒度小于350μm的用于制备烷基或芳基卤代硅烷的硅或硅合金粉末，包括小于3wt％，和优选小于2wt％的粒度小于5μm的粒子级分。
发明描述
本发明基于申请人的如下观察：在筛分以获得约50-350μm粒度分布的硅粉末中，存在不可忽略量的粒度小于5μm的粒子。出乎预料地，经验显示筛分粉末以提取小于50μm级分已证实在消除最细粒子，例如小于5μm的级分中是无效的。这些非常细的粒子可能在产物的包装期间产生并在显微镜下的观察粉末中确认它们的存在。
可以通过激光粒度测定法对它们的相对数量(重量)进行评估估值，不论它们的制备方法，总是发现在硅粉中约至少4wt％的粒度小于5μm的粒子级分。申请人还观察到这些非常细粒子含量的消除或降低使得可以改进Rochow反应产率。所述Rochow反应是用于制备烷基或芳基卤代硅烷的方法，其在250-350℃下使卤代烃与硅或硅合金粉末反应。因此，为尽可能有效地使用基于硅粉末的接触物质，它构成卤代硅烷生产成本的显著部分，本发明由如下组成：在Rochow反应中将粒度小于5μm的粒子的含量降低到小于3％，和优选小于2％。
为获得此结果，可以采用水洗涤研磨到小于350μm并且如需要筛分以得到的50-350μm的粒度分布的粉末。在此洗涤之后是选择性滗析，和随后滗析的粉末的干燥并且还有真空脱除以易于除去水。此技术使得可以获取严格的在5μm的粒度分布，粒度小于5μm的残余级分的最终比例可能达到0.5％。
为了最细粒子的选择性消除，也可以使用粉末在适度速度下的气流中的分散。气体速度选择为所需截止阈值的函数，总是在层流状态下操作的。对于气体，由于安全原因优选选择贫氧的空气。
实施例
实施例1
在电弧炉中制备满足卤代硅烷应用要求规格的化学级冶金硅。将合金浇铸，固化，和然后研磨到小于350μm的粒度。采集五个1kg的产物样品。
一般在设计用于评价其性能的装置中测试此类型的粉末。为进行此测试，将40g粉末与催化剂混合和将混合物放入直径为30mm装配有搅拌器的玻璃反应容器中。一气态CH3Cl流通过承载所述粉末的烧结玻璃盘送入。将气体流量保持恒定在3.610-3m3/hr。在加热反应介质和开始反应之后，将系统保持在300℃。在12小时反应之后，记录获得的二甲基二氯硅烷的平均流量，及此产物在所有反应产物中的含量。
为了样品No.1粉末粒度等级的评价，进行了两种类型的测量：
-激光粒度测定法；
-一种参照上述测试的简化测试，直接在测试粉末上不加入催化剂，在环境温度下，不采用加热，并将CH3Cl气体替换为氮气来进行。
激光粒度测定法检测到5.5％(按重量)粒度小于5μm的细粒。
在简化测试中，在12小时处理之后，将反应容器中的剩余产物取出和称重。在初始产物的40g中，仅剩余37.2g，即7％的损失。
实施例2
将在实施例1开始时制备的样品No.2在50μm下筛分以提取粒度分布为0-50μm的级分。对以此方式筛分的样品，进行激光粒度测定和检测到4.5％的粒度小于5μm的细粒。移取40g粉末进行实施例1中的简化测试。在12小时处理之后，将反应容器中的剩余产物取出和称重。在初始产物的40g中，仅剩余37.8g，即5.5％的损失。
实施例3
将在实施例1开始时制备的，粒度分布小于350μm的样品No.3在10升水中洗涤。然后允许获得的混合物滗析一小时和然后除去上层清液和将滗析的粉末取出和在红外灯下真空干燥。在以此方式洗涤的样品上，进行激光粒度测定和检测到0.5％的粒度小于5μm的细粒。
对所述洗涤了的样品No.3，移取40g粉末进行实施例1中的简化测试。在12小时处理之后，将在反应容器中的剩余产物取出和称重。在初始产物的40g中，仅剩余39.7g，即0.75％的损失。
实施例4
将在实施例1开始时制备的样品No.4在10g每分钟的速率下，在直径为50mm和500mm高的管子顶部以规则投掷方式分散，采用一体积空气和两体积氮气组成的向上升气流通过该管，其中流量设定为60cm3每秒。
在管子顶部观察由气体夹带的细粉尘的去除。对在管子底部取出的粉末进行激光粒度测定并检测到2％的粒度小于5μm的细粒。
对所述样品No.4，移取40g粉末进行实施例1中的简化测试。在12小时处理之后，将在反应容器中的剩余产物取出和称重。在初始产物的40g中，仅剩余39.0g，即2.5％的损失。
实施例5
将样品No.5在50μm下筛分以制备粒度分布为50-350μm的粉末，然后将它用于重复实施例4中所述的操作。
对在管子底部取出的粉末，进行进行激光粒度测定和检测到1％的粒度小于5μm的细粒。对这样处理的所述样品No.5，移取40g粉末进行实施例1中的简化测试。在12小时处理之后，将在反应容器中的剩余产物取出和称重。在初始产物的40g中，仅剩余39.4g，即1.5％的损失。

Claims (12)

1.粒度小于350μm的用于制备烷基或芳基卤代硅烷的硅或硅合金粉末，其特征为粒度小于5μm的粒子级分小于3wt％。
2.根据权利要求1的硅或硅合金粉末，其特征为粒度小于5μm的粒子级分小于2wt％。
3.根据权利要求1或2任一项的硅或硅合金粉末的制备方法，包括
-将粉末研磨到小于350μm的粒度，
-用水洗涤经研磨的粉末，
-滗析经洗涤的粉末和
-干燥经滗析的粉末。
4.根据权利要求3的硅或硅合金粉末的制备方法，其特征在于将研磨到小于350μm的粉末筛分到50μm以获得50-350μm的粒度分布。
5.根据权利要求1或2任一项的硅或硅合金粉末的制备方法，包括将粉末研磨到小于350μm的粒度，筛分以获得50-350μm的粒度分布并使所述粉末在层流状态下的气流中分散。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于气体是贫氧的空气。
7.制备烷基或芳基卤代硅烷的方法，其中在250-350℃下卤代烃与粒度小于350μm的硅或硅合金粉末反应，其特征在于硅或硅合金粉末的粒度小于5μm的粒子级分小于3wt％。
8.根据权利要求7的制备烷基或芳基卤代硅烷的方法，其特征在于粒度小于5μm的粒子级分小于2wt％。
9.根据权利要求7或8任一项的制备烷基或芳基卤代硅烷的方法，其特征在于通过包括将硅或硅合金粉末研磨到小于350μm的粒度，采用水洗涤，滗析和干燥的方法获得硅或硅合金粉末。
10.根据权利要求9的制备烷基或芳基卤代硅烷的方法，其特征在于将研磨到小于350μm的粉末筛分到50μm以获得50-350μm的粒度分布。
11.根据权利要求7或8任一项的制备烷基或芳基卤代硅烷的方法，其特征在于通过包括将硅或硅合金粉末研磨到小于350μm的粒度，筛分以获得50-350μm的粒度分布和该粉末在层流状态下的气流中分散的方法获得硅或硅合金粉末。
12.根据权利要求11的制备烷基或芳基卤代硅烷的方法，其特征在于气体是贫氧的空气。
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