JPS6116729B2 - - Google Patents

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JPS6116729B2
JPS6116729B2 JP56105431A JP10543181A JPS6116729B2 JP S6116729 B2 JPS6116729 B2 JP S6116729B2 JP 56105431 A JP56105431 A JP 56105431A JP 10543181 A JP10543181 A JP 10543181A JP S6116729 B2 JPS6116729 B2 JP S6116729B2
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JP
Japan
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polychlorosilane
silicon metal
molecular weight
silicon
catalyst
Prior art date
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Application number
JP56105431A
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JPS5756313A (en
Inventor
Henrii Gooru Junia Jon
Richaado Ueienbaagu Donarudo
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Dow Silicones Corp
Original Assignee
Dow Corning Corp
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Publication date
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Publication of JPS6116729B2 publication Critical patent/JPS6116729B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02Silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02Silicon
    • C01B33/021Preparation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08Compounds containing halogen
    • C01B33/107Halogenated silanes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
ポリクロロシランは当業界では周知であり、且
つ最初に製造されてから100年以上になる。製造
方法は、その方法で製造するポリクロロシランの
タイプが変わるにつれて変わる。本発明で関心の
あるポリクロロシランの主なタイプは二つあつ
て、第一のタイプは炭素系列のCnH2o+oに外面的
になぞらえることのできる同族列SinC2+2であ
る。第二のタイプは塩素対ケイ素の比が同族列の
比よりも低いケイ素の低級塩化物、すなわち
(SiCo又は(SiC1.5oである。 第一のタイプについては、ほとんど全部の既刊
文献でnが6又は6以下のポリクロロシランを扱
つている。例えば、トルースト(Troost)及び
オートフエビーユ(Hautefeville)等はアナー
レ・シミー・フイジク(Ann.Chim.Phys.)の
1871年第7巻第5号第459ページに1000℃又は
1000℃以上でケイ素金属を四塩化ケイ素と反応さ
せてSi2Cを製造する論文を発表している。フ
リーデル(Friedel)はコント・ランデユ
(Compt.rend.)の1871年第73巻第1001ページに
塩素又は塩化第二水銀とヘキサヨードジシランと
によるSi2Cの生成を発表した。他の数名の研
究者も又塩化ケイ素を基剤とするSi2C生成方
法を見い出した、すなわち、ジエー・ビー・クイ
ツグ(J.B.Quig)、ジエー・エイチ・ウイルキン
ソン(J.H.Wilkinson)、ジヤーナル・オブ・ザ・
アメリカン・ケミカル・ソサイエテイ(J.A.C.S.
)1926年第48巻第902−6ページ、ジエー・ニク
ル(J.Nichl)、ドイツ国特許第1142848号明細書
(1963年)、イー・エンク(E.ENK)、ベソン
(Besson)及びフールニエ(Fournier)、コン
ト・ランデユ(Compt.rend.)1911年、第152
巻、第603ページ等である。 低級塩化物、(SiC1.5xについてもベツソ
ン、フールニエ、その他の諸氏が報告した。しか
しながら一般に、特性表示では単純なC/Si比
を型どうりに含有していたので、これらの低級塩
化物の構造はほとんど分つていない。 しかしながら、従来のすべての研究では、これ
らのポリクロロシランを使用し熱分解でケイ金属
を製造することに言及していなかつた。 それ故、本発明はこれまでになかつた新規のも
のであつて、非晶性及び(又は)結晶性のケイ素
金属を得るためのポリクロロシランの熱分解を包
含するものである。 最初に、本発明のポリクロロシラン前駆物質は
ケイ素原子に有機置換基を全く含有していないこ
とを指摘して置かなければならない。ケイ素原子
の原子価は別のケイ素原子又は塩素原子のどちら
かで満たされている。本発明のポリクロロシラン
は分子量がSi2Cの分子量の269よりも大き
い。 熱分解させる前の本発明の最終のポリクロロシ
ラン前駆物質には有機置換基がなく、且つ前駆物
質の分子量がSi2Cの分子量よりも大きい限
り、本発明のポリクロロシラン前駆物質は幾つか
の異なる方法で製造することができる。 前駆物質ポリクロロシランの好ましい製造方法
では120℃から250℃までの温度で、Si2Cを分
子量がSi2Cの分子量よりも大いポリクロロシ
ランを生成させるのに十分な時間の間、不活性ふ
んい気中で、アンモニウム ハロゲン化物、第三
有機アミン、第四アンモニウム ハロゲン化物、
及びリン ハロゲン化物から成る群から選定する
触媒と接触させる。ポリクロロシランの粘度のた
めにポリクロロシランの処理がしにくくなる程度
にまで分子量を大きくしないのが好ましい。 その後、前駆物質ポリクロロシランを湿らさな
い限り、これを貯蔵することができる。当業界の
熟達者は、Si2Cの不完全熱分解生成物が時に
は爆発することに用心するべきであり、従つて
Si2C又はそれの反応生成物のどちらかを取り
あつかつている間は妥当な注意を払うべきであ
る。 次に、本発明は、アルゴン又は窒素のような不
活性ふんい気中、あるいは真空中で、ケイ素金属
が生成するまで、500℃から1450℃までの温度で
ポリクロロシラン前駆動物質を熱分解することに
よつて行う。 それ故、本発明は不活性ふんい気中、又は真空
中で、500℃から1450℃までの温度で、Si2C
の分子量よりも大きい分子量のポリクロロシラン
を熱分解することから成る、ケイ素金属の製造方
法である。 本発明方法を利用することにより () 分子量がSi2Cの分子量よりも大きい
ポリクロロシランで物品をコーテイングし、 () ケイ素金属を生成させるのに十分な時間
の間、該物品を500℃から1450℃までの温度に
加熱し、且つその後、 () 物品を室温まで冷却して、ケイ素金属で
コーテイングした物品を得る、 こともできる。 本発明方法を利用して、更に、ケイ素金属で基
本をコーテイングすることもできる。その方法は () Si2Cの分子量よもり大きい分子量の
ポリクロロシランで基体を処理し、 () 基体上にケイ素金属を生成させるのに十
分な時間の間、該基体を500℃から1450℃まで
の温度に加熱し、且つその後、 () 基体を室温まで冷却して、ケイ素金属で
コーテイングした基体を得る、 ことからなる。 この方法で得るケイ素金属は原料のシラン中に
炭素が少しもないために、純粋なケイ素金属であ
る。 この方法で得るケイ素金属の物理特性はポリク
ロロシランを熱分解させる温度に左右され、約
500℃から1000℃までの熱分解温度では、結晶性
ケイ素金属の多少ある、大部分が非晶質のケイ素
金属になる。温度が高くなるにつれて、結晶性ケ
イ素金属の生成量が増大し、非晶質ケイ素金属の
量は減少する。又、熱分解中に低い温度を使用す
れば、結晶性ケイ素金属の粒子は80Å程度の微細
粒子になる。温度を上げれば粒度が粗大になつ
て、遂には1450℃で行う熱分解では平均粒度が
1000Åから2000Åまでの結晶までの結晶性ケイ素
金属になる。 本発明の目的にとつて「十分な時間」はポリク
ロロシランをケイ素金属に転化させるのに必要な
任意の長さの熱分解時間である。このような時間
は、代表的には、物品又は基体、及び熱分解時間
のいかんで数分から12時間までにわたる。 本発明の目的にとつて「本質的に汚染物質が全
くない」と言うことは半導体適用品に使用しよと
するポリクロロシランにとつての十分な純度を意
味する。 次に、当業界の熟達者が本発明を更によく理解
し、且つ正しく認識することができるように、下
記の実施例を示す。 材料を一連の1000A水冷グラフアイト加熱モデ
ル1000・3060−EP−12アストロ・インダストリ
ーズ(Astro Industries)炉で、アルゴンふんい
気中で、加熱速度300℃/時で300℃まで、200
℃/時で500℃まで、100℃/時で700℃まで、次
に300℃/時で1000℃まで、最後にはできるだけ
急速に2000℃まで(通常8時間以上)焼成した。 実施例 1 Si2Cからの、前駆物質ポリクロロシランの
製造、 蒸留設備を装着してある50mlの丸底ガラス・フ
ラスコにテトラブチルホスホニウム クロリド
(0.5g)を入れた。触媒を130℃で10分間、真空
乾燥した。アルゴンをフラスコに入れてあふれさ
せ、Si2C620gを加えた。70℃から80℃までの
温度で穏やかに加熱して、触媒を褐色に変色さ
せ、且つ液面に上昇させた。加熱を強めて120℃
から150℃までにし、蒸留頂部温度約40℃で留出
物を収集した。留出物は四塩化ケイ素であること
を確認した。反応混合物はポリクロロシランで、
色は黄色であつた。粘ちような油の表面には褐緑
色の外皮ができた。塩素含有量は21.6重量%で、
シラン重合体であることを示していた。 実施例 2 テトラブチルホスホニウム クロリド0.2gを
使用して、実施例1を繰り返した。反応を120℃
で6時間行つて、帯褐黒色の外観の黄色の粘ちよ
う油を得た。 実施例 3 触媒0.5gを使用し、温度250℃で2時間、実施
例1の方法を繰り返してオレンジ色の油を得た。
この物質をグラフアイトるつぼでアルゴンふんい
気中で1200℃で1時間焼成し、次に真空中で1450
℃で4時間焼成した。るつぼではケイ素金属が生
成した。 実施例 4 2種類のポリクロロシランを、一方は0.5重量
%の触媒を用いて250℃で製造し、もう一方は1
重量%の触媒を用いて200℃で製造したことを除
いて、本質的には実施例1に従つて製造した。こ
れらのポリクロロシラン油を一緒に、乾燥したト
ルエンの中でスラリーにし、ポリクロロシランを
触媒固形物からデカンテーシヨンで分離した。真
空でトルエンを除去して、乾燥した褐色を帯びた
オレンジ色の残留物を得た。一部(7.8g)をグ
ラフアイトるつぼに入れて、アルゴン中で瞬間的
に1200℃に焼成してから冷却した。収率20%で平
均粒度285Åのケイ素金属を得た。次にこの物質
の別の試料をバイコール(Vycor)シリカ・ガ
ラスるつぼ〔米国、ニユーヨーク州、コーニング
(Corning)のコーニング・グラス・ワークス
(Cornig Glass Works)〕の中で真空で瞬間的に
1450゜で熱分解させてから、冷却してこん跡のβ
−Sicのある結晶性ケイ素金属を得た。この物質
の粒度は1000Åから2000Åまでであつた。 実施例 5 テトラブチルホスホニウム クロリド触媒1%
を使用し、200℃で2時間で、Si2C重合体か
らポリクロロシランを製造した。次にこれを乾燥
したトルエンで24時間抽出し、真空で溶剤を除去
して、粘ちよう度が中位の油を得た。この物質を
アルゴン中で1000℃で1時間焼成して、非晶質の
ケイ素を得た。この物質は主として非晶質であつ
て、80Åと推算された程度のかなり狭い範囲を示
している。 この物質を1200℃で熱分解させた場合の平均粒
度は375Åであつた。 この試料は375Åであつた。 この試料を3種類の異なる温度で焼成した。
【表】 実施例 6 触媒をあらかじめ乾燥しないことを除いて、実
施例1と同様にして別の操作を行つた。Si2C
を新規に蒸留して使用し、乾燥している自由に流
動するオレンジ褐色の重合体を得た。分析では、
Si=29.3%、及び37.0%を示し、且つオレンジ褐
色の重合体をバイコールるつぼを使用し、ヘリウ
ム中で1200℃で2時間熱分解させてから、元素分
析では結晶性ケイ素金属を示し、平均粒度は
330Aであつつた。 実施例 7 本質的に実施例1を繰り返した。平均の分子式
が(SiC1.8xnの、得られた、黄色のタフイー
(taffy)様の重合体をバイコールるつぼ中で瞬間
的に1200℃で焼成してケイ素金属を得た。熱分解
させる前の重合体を分析して、 Si=29.6%、C=69.5%、C≦0.2%、 H≦0.2%、 を得た。 この物質の熱重量分析曲線では約500℃で終る
主な重量損失を示した。680℃と1000℃との間で
は約7%から8%までのわずかな重量損失が起つ
た。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 分子量がSi2Cの分子量よりも大きいポリ
    クロロシランを、不活性ふんい気中、又は真空中
    で、500℃から1450℃までの温度で熱分解させる
    ことを特徴とする、金属ケイ素を製造する方法。 2 ポリクロロシランは残留触媒及び溶剤がな
    い、上記第1項に記載の金属ケイ素を製造する方
    法。 3 ポリクロロシランには汚染物質が本質的にな
    い、前記第1項に記載の金属ケイ素を製造する方
    法。
JP56105431A 1980-07-07 1981-07-06 Manufacture of metal silicate by polymer pyrolysis and method of coating with metal silicate Granted JPS5756313A (en)

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JPS5756313A JPS5756313A (en) 1982-04-03
JPS6116729B2 true JPS6116729B2 (ja) 1986-05-01

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DE (1) DE3126240C2 (ja)
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IT (1) IT1211065B (ja)
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