抑制硅氧烷原料胶凝的方法和抑制胶凝的原料技术

一种抑制硅氧烷原料在生产二氧化硅期间胶凝的方法，所述的方法包括下列步骤： （ａ）获得硅氧烷原料； （ｂ）将所述的硅氧烷原料封端；和 （ｃ）使所述的端封的硅氧烷原料转化为二氧化硅。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】抑制硅氧烷原料胶凝的方法和抑制胶凝的原料本专利
本专利技术涉及二氧化硅的形成。更具体而言，本专利技术涉及用于生产二氧化硅的含硅原料以及处理用于形成二氧化硅原料的方法。本领域有许多众所周知的方法涉及由汽状反应物生产二氧化硅玻璃。这些方法需要含硅的原料、运输原料和氧化剂至进行反应地点的装置、以及分解原料使原料转化为二氧化硅的装置。这样的方法中使用的设备一般包括液体原料储槽，将所述的液体原料转变为蒸汽，并将所述的原料蒸汽输送至转化炉的装置，在转化炉中通过火焰水解(flame hydrolysis)使原料蒸汽转化为二氧化硅烟灰。然后在沉积表面收集转化炉产生的二氧化硅烟灰。收集的二氧化硅烟灰可同时或随后热处理形成熔凝的、高纯度的无孔透明的二氧化硅玻璃制品。本专利技术的背景以前，一直使用四氯化硅(SiCl4)作为主要的转化为二氧化硅的含硅原料。使用SiCl4的缺点是转化为二氧化硅时会产生对环境不安全的HCl副产物。代替SiCl4原料，可从无卤素的含硅原料，如硅氧烷生产二氧化硅。Dobbins等人的美国专利5,043,002公开了使用这些硅氧烷作为原料，该专利在此引用参考。所述专利揭示了在生产二氧化硅中使用聚烷基硅氧烷，如聚甲基硅氧烷，尤其是聚甲基环硅氧烷和八甲基环四硅氧烷(OMCTS)作为较好的含硅原料的好处。已经发现在生产二氧化硅中使用这类环硅氧烷，特别是八甲基环四硅氧烷(OMCTS)会发生问题，即当处于升高温度下，硅氧烷会聚合。这类环硅氧烷原料在蒸发期间和运输至分解地点期间对裂解和聚合敏感。当处于蒸发和运输的过高温度时，八甲基四硅氧烷的环结构会打开。打开的硅氧烷环会与其它硅氧烷物种结合或聚合，形成更高重量的硅氧烷物种。聚合后的更高重量的硅氧烷物种的沸点通常会超过二氧化硅生产过程中的蒸发温度和输送温度，因此在蒸发期间和输送期间沉积为较难处理的凝胶。硅氧烷原料的胶凝化会堵塞和限制了原料在储存、输送和分解期间的流动而引起生产中的困难。这样的凝胶化会在热传递表面结垢并堵塞输送系统的管道，导致扰乱二氧化硅生产过程。这样的凝胶生成会造成很大的困难，难以控制、监测和计量二氧化硅生产方法中使用的含硅原料数量-->及其速度。本专利技术的概述因此，本专利技术提供了能抗胶凝的形成二氧化硅的原料，以及抑制硅氧烷原料胶凝的方法。要达到本专利技术这些和其它的优点以及目的，如所实施和概述的，本专利技术通过将硅氧烷原料封端，在二氧化硅生产期间抑制二氧化硅原料的胶凝。另一方面，本专利技术包括形成二氧化硅的聚烷基硅氧烷原料和能抑制聚烷基硅氧烷聚合的封端化合物。应理解前面的一般性描述和下面的详细描述都仅是举例和说明，其目的是对权利要求限定的本专利技术提供进一步的说明。包括的附图有助于对本专利技术进一步的理解，附图构成本说明书的一部分，说明本专利技术，并结合说明书用于解释本专利技术的原理。附图简述图1是本专利技术的一个实施方案的组分的傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析。图2是本专利技术的一个实施方案的组分的傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析。图3是本专利技术的一个实施方案的组分的傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析。图4是本专利技术的一个实施方案的组分的凝胶渗透色谱(GPC)分析。本专利技术的描述本专利技术涉及通过将硅氧烷原料封端，抑制在生产和形成二氧化硅中使用的硅氧烷原料的胶凝的方法。通过将硅氧烷原料封端，可限制硅氧烷原料的聚合。通过限制硅氧烷原料的聚合，可抑制二氧化硅生产过程中形成凝胶。本专利技术公开了形成二氧化硅的聚烷基硅氧烷原料，该原料包括能在二氧化硅生产过程中抑制原料聚合和凝胶形成的封端化合物。下面将详细参考本专利技术的优选实施方案，使用端封这个词时，本专利技术人意指硅氧烷化合物通常的可聚合端会优先与一种化合物反应，这种化合物能阻止这些通常可聚合端与其它硅氧烷聚合，形成更高分子量的硅氧烷聚合物。根据本专利技术，控制封端化合物优先与通常可聚合端反应的动力学比硅氧烷聚合反应的动力学快。八甲基环四硅氧烷是优选的不含卤素的硅氧烷原料。八甲基环四硅氧烷可分解为二氧化硅，可用于制造光纤、平面型波导、光学线路、块状熔凝硅石、高纯-->度熔凝硅石构件和其它二氧化硅玻璃的产品。尽管优选使用八甲基环四硅氧烷，但是由于八甲基环四硅氧烷原料的环结构在由液体蒸发期间和将蒸发的原料输送至转分解地点以转化为二氧化硅(SiO2)期间会打开而存在缺陷。八甲基环四硅氧烷分子在二氧化硅生产过程中的温度和其它环境条件，包括操作压力下，尤其是原料蒸发、蒸发的原料输送至分解地点和原料分解为二氧化硅的步骤中，会开环，随后与其它的八甲基环四硅氧烷分子聚合。这样的聚合使八甲基环四硅氧烷分子转化为更高分子量的硅氧烷聚合物。这些较高分子量的硅氧烷聚合物不是非常挥发性的，会形成凝胶，堵塞二氧化硅生产过程的蒸发、输送和分解系统。本专利技术人发现，八甲基环四硅氧烷原料的聚合和胶凝可通过在蒸发原料之前，在液体原料中加入封端的化学化合物而得以抑制和防止。通过在液体原料中加入封端化学化合物，开环的八甲基环四硅氧烷分子被端封，可防止其与其它存在的硅氧烷聚合。封端化合物会与通常可聚合的八甲基环四硅氧烷的开环端反应，形成八甲基环四硅氧烷的端封配合物，该配合物不会与二氧化硅生产过程中存在的其它硅氧烷聚合。目前，本专利技术优选的封端化合物是硼酸三乙酯。加入原料的硼酸三乙酯能够有效地端封八甲基环四硅氧烷，从而防止硅氧烷原料的聚合和胶凝。优选硼酸三乙酯是因为它能作为硼氧化物来源的硼化合物，硼氧化物在许多二氧化硅组合物和产品，光波导、平面型光波导和光学线路中可用作掺杂剂。硼酸三乙酯的有益的封端性能归因于硼为缺电子，它使硼酸三乙酯分子对亲核试剂有很高的反应活性，亲核试剂含有如氧的有孤对电子的原子。另外，硼酸三乙酯的沸点和蒸汽压与八甲基环四硅氧烷的相容。硼酸三乙酯的沸点为117-118℃。100℃以上的沸点有利，因为这样可以使硼酸三乙酯在二氧化硅生产方法中通常采用的高于100℃的温度和压力下，以蒸汽和液体存在。通常需要120℃或更高的温度来蒸发八甲基环四硅氧烷原料。没有端基封闭，八甲基环四硅氧烷开环会导致凝胶形成，对生产高纯度二氧化硅中使用的高纯度级别的八甲基环四硅氧烷商品，开环一般在150-200℃范围开始发生。硼酸三乙酯与八甲基环四硅氧烷在溶解性和沸点方面的相容性使这种封端化合物存在于蒸发和输送期间八甲基环四硅氧烷所经历的液态和蒸汽态中并产生作用。优选在硅氧烷原料处于液态时加入液体的封端化合物。较好的在原料蒸发前在液体八甲基环四硅氧烷中加入液体的硼酸三乙酯。由于硼酸三乙酯和八甲基环四硅氧烷沸点之间的相容性，封端化合物，可存在于二氧化硅生产过程中八甲基-->环四硅氧烷易于聚合和胶凝的所有步骤中，在其中发生端封。当使用硼酸三乙酯作为封端化合物时，硼酸三乙酯与开环的八甲基环四硅氧烷分子结合，形成硼酸三乙酯-八甲基环四硅氧烷配合物，该配合物可以和未开环的八甲基环四硅氧烷分子一起蒸发。这样端封的硼酸三乙酯-八甲基环四硅氧烷配合物能抗聚合和胶凝。蒸发后，这些端封的硼酸三乙酯-八甲基环四硅氧烷配合物通过蒸发原料的输送系统，然后转化为二氧化硅和氧化硼，没有麻烦的胶凝。用硼酸三乙酯将硅氧烷原料封端较好的用在平面型波导制造中，特别是在含硅氧烷原料通过火焰水解转化为二氧化硅时。在制造平面型波导中，形成芯层和覆盖层，用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1．一种抑制硅氧烷原料在生产二氧化硅期间胶凝的方法，所述的方法包括下列步骤：(a)获得硅氧烷原料；(b)将所述的硅氧烷原料封端；和(c)使所述的端封的硅氧烷原料转化为二氧化硅。2．如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的将硅氧烷原料封端的步骤包括将封端化合物与所述的硅氧烷原料混合的步骤，其中所述的封端化合物可抑制所述硅氧烷原料的胶凝。3．如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的硅氧烷原料包括聚烷基硅氧烷。4．如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的硅氧烷原料包括八甲基环四硅氧烷。5．如权利要求1所述的方法，其特征在于将所述的硅氧烷原料封端的步骤包括将有效量的封端化合物加入所述的硅氧烷原料，以抑制硅氧烷原料的聚合。6．如权利要求5所述的方法，其特征在于所述的将有效量的封端化合物加入所述的硅氧烷原料的步骤包括在所述的硅氧烷原料中加入约1-30％重量的封端化合物。7．如权利要求5所述的方法，其特征在于所述的封端化合物包括缺电子原子。8．如权利要求5所述的方法，其特征在于所述的封端化合物包括周期表ⅢA族原子。9．如权利要求5所述的方法，其特征在于所述的封端化合物包括硼原子。10．如权利要求5所述的方法，其特征在于所述的封端化合物包括硼酸酯。11．如权利要求5所述的方法，其特征在于所述的封端化合物包括硼酸三乙酯。12．一种形成二氧化硅的原料，该原料包括聚烷基硅氧烷和抑制所述的聚烷基硅氧烷聚合的封端化合物。13．如权利要求12所述的形成二氧化硅的原料，其特征在于所述的聚烷基硅氧烷包括八甲基环四硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·达舍，R·O·马斯迈尔，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：