專利名稱：用于制備烷基或芳基鹵代硅烷的硅粉末的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粒度小于350μm，特別適于希望用于硅氧烷合成的烷基或芳基鹵代硅烷的制備的硅或硅合金粉末。
相關(guān)技術(shù)的狀態(tài)從1945年向E.G.ROCHOW授權(quán)專利US2380995以來(lái)，通過(guò)250-350℃下鹵代烴，例如氯甲烷，在硅上的反應(yīng)合成烷基或芳基鹵代硅烷是已知的。
此反應(yīng)在硅氧烷制備上已得以顯著的工業(yè)開發(fā)，它通常在流化床反應(yīng)容器中采用粉末形式的硅，最通常的是粒度小于350μm的粒子。多年來(lái)，通常使用粒度大約在50和350μm之間的級(jí)分，粒度小于50μm硅粒子的存在是材料損失和反應(yīng)容器收率降低的原因。例如在如下文獻(xiàn)中可以看到使用這樣粒度分布的說(shuō)明由Union Carbide持有的，在1986年提交的EP0191502，該文獻(xiàn)推薦48目(300μm)-325目(45μm)的分布，或由Pechiney Electrométallurgie持有，在1998年提交的EP 0893408，該文獻(xiàn)在實(shí)施例1和2中說(shuō)明了50-350μm分布。
發(fā)明目的本發(fā)明涉及粒度小于350μm的用于制備烷基或芳基鹵代硅烷的硅或硅合金粉末，包括小于3wt％，和優(yōu)選小于2wt％的粒度小于5μm的粒子級(jí)分。
可以通過(guò)激光粒度測(cè)定法對(duì)它們的相對(duì)數(shù)量(重量)進(jìn)行評(píng)估估值，不論它們的制備方法，總是發(fā)現(xiàn)在硅粉中約至少4wt％的粒度小于5μm的粒子級(jí)分。申請(qǐng)人還觀察到這些非常細(xì)粒子含量的消除或降低使得可以改進(jìn)Rochow反應(yīng)產(chǎn)率。因此，為盡可能有效地使用基于硅粉末的接觸物質(zhì)，它構(gòu)成鹵代硅烷生產(chǎn)成本的顯著部分，本發(fā)明由如下組成將粒度小于5μm的粒子的含量降低到小于3％，和優(yōu)選小于2％。
為獲得此結(jié)果，可以采用水洗滌研磨到小于350μm并且如需要篩分以得到的50-350μm的粒度分布的粉末。在此洗滌之后是選擇性潷析，和隨后潷析的粉末的干燥并且還有真空脫除以易于除去水。此技術(shù)使得可以獲取嚴(yán)格的在5μm的粒度分布，粒度小于5μm的殘余級(jí)分的最終比例可能達(dá)到0.5％。
為了最細(xì)粒子的選擇性消除，也可以使用粉末在適度速度下的氣流中的分散。氣體速度選擇為所需截止閾值的函數(shù)，總是在層流狀態(tài)下操作的。對(duì)于氣體，由于安全原因優(yōu)選選擇貧氧的空氣。
一般在設(shè)計(jì)用于評(píng)價(jià)其性能的裝置中測(cè)試此類型的粉末。為進(jìn)行此測(cè)試，將40g粉末與催化劑混合和將混合物放入直徑為30mm裝配有攪拌器的玻璃反應(yīng)容器中。一氣態(tài)CH3Cl流通過(guò)承載所述粉末的燒結(jié)玻璃盤送入。將氣體流量保持恒定在3.6 10-3m3/hr。在加熱反應(yīng)介質(zhì)和開始反應(yīng)之后，將系統(tǒng)保持在300℃。在12小時(shí)反應(yīng)之后，記錄獲得的二甲基二氯硅烷的平均流量，及此產(chǎn)物在所有反應(yīng)產(chǎn)物中的含量。
為了樣品No.1粉末粒度等級(jí)的評(píng)價(jià)，進(jìn)行了兩種類型的測(cè)量-激光粒度測(cè)定法；-一種參照上述測(cè)試的簡(jiǎn)化測(cè)試，直接在測(cè)試粉末上不加入催化劑，在環(huán)境溫度下，不采用加熱，并將CH3Cl氣體替換為氮?dú)鈦?lái)進(jìn)行。
激光粒度測(cè)定法檢測(cè)到5.5％(按重量)粒度小于5μm的細(xì)粒。
在簡(jiǎn)化測(cè)試中，在12小時(shí)處理之后，將反應(yīng)容器中的剩余產(chǎn)物取出和稱重。在初始產(chǎn)物的40g中，僅剩余37.2g，即7％的損失。實(shí)施例2將在實(shí)施例1開始時(shí)制備的樣品No.2在50μm下篩分以提取粒度分布為0-50μm的級(jí)分。對(duì)以此方式篩分的樣品，進(jìn)行激光粒度測(cè)定和檢測(cè)到4.5％的粒度小于5μm的細(xì)粒。移取40g粉末進(jìn)行實(shí)施例1中的簡(jiǎn)化測(cè)試。在12小時(shí)處理之后，將反應(yīng)容器中的剩余產(chǎn)物取出和稱重。在初始產(chǎn)物的40g中，僅剩余37.8g，即5.5％的損失。實(shí)施例3將在實(shí)施例1開始時(shí)制備的，粒度分布小于350μm的樣品No.3在10升水中洗滌。然后允許獲得的混合物潷析一小時(shí)和然后除去上層清液和將潷析的粉末取出和在紅外燈下真空干燥。在以此方式洗滌的樣品上，進(jìn)行激光粒度測(cè)定和檢測(cè)到0.5％的粒度小于5μm的細(xì)粒。
對(duì)所述洗滌了的樣品No.3，移取40g粉末進(jìn)行實(shí)施例1中的簡(jiǎn)化測(cè)試。在12小時(shí)處理之后，將在反應(yīng)容器中的剩余產(chǎn)物取出和稱重。在初始產(chǎn)物的40g中，僅剩余39.7g，即0.75％的損失。實(shí)施例4將在實(shí)施例1開始時(shí)制備的樣品No.4在10g每分鐘的速率下，在直徑為50mm和500mm高的管子頂部以規(guī)則投擲方式分散，采用一體積空氣和兩體積氮?dú)饨M成的向上升氣流通過(guò)該管，其中流量設(shè)定為60cm3每秒。
在管子頂部觀察由氣體夾帶的細(xì)粉塵的去除。對(duì)在管子底部取出的粉末進(jìn)行激光粒度測(cè)定并檢測(cè)到2％的粒度小于5μm的細(xì)粒。
對(duì)所述樣品No.4，移取40g粉末進(jìn)行實(shí)施例1中的簡(jiǎn)化測(cè)試。在12小時(shí)處理之后，將在反應(yīng)容器中的剩余產(chǎn)物取出和稱重。在初始產(chǎn)物的40g中，僅剩余39.0g，即2.5％的損失。實(shí)施例5將樣品No.5在50μm下篩分以制備粒度分布為50-350μm的粉末，然后將它用于重復(fù)實(shí)施例4中所述的操作。
對(duì)在管子底部取出的粉末，進(jìn)行進(jìn)行激光粒度測(cè)定和檢測(cè)到1％的粒度小于5μm的細(xì)粒。對(duì)這樣處理的所述樣品No.5，移取40g粉末進(jìn)行實(shí)施例1中的簡(jiǎn)化測(cè)試。在12小時(shí)處理之后，將在反應(yīng)容器中的剩余產(chǎn)物取出和稱重。在初始產(chǎn)物的40g中，僅剩余39.4g，即1.5％的損失。
權(quán)利要求
1.粒度小于350μm的用于制備烷基或芳基鹵代硅烷的硅或硅合金粉末，其特征為粒度小于5μm的粒子級(jí)分小于3wt％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的硅粉末，其特征為粒度小于5μm的粒子級(jí)分小于2wt％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)的粉末的制備方法，包括將粉末研磨到小于350μm的粒度，采用水洗滌，潷析和干燥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的粉末的制備方法，其特征在于將研磨到小于350μm的粉末篩分到50μm以獲得50-350μm的粒度分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)的粉末的制備方法，包括將粉末研磨到小于350μm的粒度，篩分以獲得50-350μm的粒度分布并使所述粉末在層流狀態(tài)下的氣流中分散。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于氣體是貧氧的空氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于制備烷基或芳基鹵代硅烷的一種硅粉末，其粒度分布小于350μm，并且含有小于3％，優(yōu)選小于2％的粒度小于5μm的粒子。所述粉末可以提高合成反應(yīng)的效率。
文檔編號(hào)C01B33/021GK1431969SQ01810470
公開日2003年7月23日 申請(qǐng)日期2001年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月30日
發(fā)明者T·瑪格利亞 申請(qǐng)人:英溫西爾公司