含氮硅烷化合物粉末及其制造方法技术

本发明专利技术的目的是提供一种无需有机溶剂回收工序或小型化，同时表观密度高的含氮硅烷化合物，不经过加压成型等追加的工序，提高氮化硅制造工序的生产效率。使卤化硅烷化合物与液体氨进行反应，用液体氨洗涤、干燥得到的主要含硅二酰亚胺的含氮硅烷化合物粉末，干燥后的表观密度为0.10～0.30g/cm3，优选含有的卤成分浓度以重量基准为100ppm以下的含氮硅烷化合物粉末。使卤化硅烷化合物与液体氨进行混合反应时，卤化硅烷化合物作为无溶剂或卤化硅烷化合物浓度为50体积％以上的惰性有机溶剂的溶液，从液体氨中设置的供给口喷出、供给的含氮硅烷化合物粉末的制造方法。通过惰性气体导入反应器内，该反应器内压力比该反应器内含有的反应混合物的温度时的液体氨的蒸气压保持高0.5MPa以上是优选的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及含氮硅烷化合物粉末，详细地说，涉及以作为氮化硅粉末制造原料的有用的。
技术介绍
硅二酰亚胺，或硅酰胺、硅硝基硅酰亚胺等含氮硅烷化合物通过热解制造氮化硅的所谓“酰亚胺分解法”，是金属杂质少的、烧结性良好的氮化硅粉末制造方法，关于其中间原料的硅二酰亚胺等含硅化合物的合成，公知有几种方法。专利文献1公开的方法是，向液体氨、与不溶于液体氨且比重比液体氨大的有机溶剂通过比重差分离成二层的反应体系的下部有机溶剂层中供给氯硅烷与上述有机溶剂的混合溶液，在氯硅烷与液体氨反应时，氯硅烷与上述有机溶剂的混合溶液中的有机溶剂/ 氯硅烷的容积比达到2 4的范围。专利文献2公开的方法是，向液体氨、与不溶于液体氨且比重比液体氨大的有机溶剂通过比重差分离成二层的反应体系的下部有机溶剂层中供给卤化硅烷与上述有机溶剂的混合溶液，在商化硅烷与液体氨反应时，改变处于稳定状态的商化硅烷与液体氨的体积比。专利文献3公开的方法是，向液体氨、与不溶于液体氨且比重比液体氨大的有机溶剂通过比重差分离成二层的反应体系的下部有机溶剂层中供给卤化硅烷与上述有机溶剂的混合溶液，在卤化硅烷与液体氨反应时，控制反应温度。专利文献4公开的制造硅二酰亚胺的方法包括，在-69 -33. 3°C的温度时对液体氨从反应场所的空间部滴加卤化硅的反应方法。专利文献5公开的制造硅二酰亚胺的方法是，把按照专利文献6合成的有机氨基硅烷，于50 300°C的温度，加压下与氨反应。在卤化硅烷与液体氨反应中，除目的物的硅二酰亚胺、或主要含硅二酰亚胺的含氮硅烷化合物以外，还副生成卤化铵。卤化铵易溶于液体氨，另一方面，在与液体氨不溶的低极性有机溶剂中难溶。因此，采用专利文献1 3中记载的方法，从反应混合物中，把硅二酰亚胺或主要含硅二酰亚胺的含氮硅烷化合物过滤分离的滤液，与溶解了副产物卤化铵的液体氨，作为与有机溶剂的混合物加以回收。作为反应原料的液体氨及有机溶剂的再利用，在工业上必需实施，但为了从上述混合物分离提纯液体氨及有机溶剂后加以再利用，必需有复杂而多段工序。例如，专利文献7公开的方法是，向液体氨、与不溶于液体氨且比重比液体氨大的有机溶剂通过比重差分离成二层的反应体系的下部有机溶剂层中供给卤化硅烷与上述有机溶剂的混合溶液，卤化硅烷与液体氨反应来制造含氮硅烷化合物时，从反应液分离含氯硅烷化合物后，在把含有机溶剂、液体氨及副产的商化铵的混合溶液供给薄膜蒸发器进行分别分离回收的工序中，对混合溶剂添加2. 3 20. 0容量％的水。按照该方法，从蒸发器塔顶取出氨，从罐液中回收有机溶剂、商化铵及水中混入的少量氨的混合物。其次，必需从该混合物分离有机溶剂，但显示不能采用如静置分离那样的方法来实施。但是，由于卤化硅烷具有易水解的性质，实际上在作为与卤化硅烷混合的溶剂再利用时，为了去除混入的微量水分等，必需有更进一步的纯化工序。如所列示的那样，为了从含有机溶剂、液体氨及副产品卤化铵的混合溶液中分别回收氨及有机溶剂加以再利用，必需有复杂且多段的分离/纯化工序。为了回避这个问题，希望不使用有机溶剂而使卤化硅烷与液体氨直接反应。另外， 为了降低上述复杂的回收工序中的设备费用，通过尽量减少有机溶剂的用量而使设备小型化也是有效的方法。采用专利文献4公开的方法时，的确不使用有机溶剂，但必需在-69 -33. 3°C，优选_65°C的极端低温下。因此，必需有极低温的冷冻设备，作为工业的制造方法显然是不经济的。另一方面，关于常温附近为液态的卤化硅烷与液体氨的反应，例如，如专利文献5 所述，仅副产品卤化铵堵塞反应装置，不用有机溶剂，卤化硅烷与液体氨直接混合进行反应的具体方法，至今仍未公开。此外，专利文献1指出，当氯硅烷与有机溶剂的混合溶液中的有机溶剂/氯硅烷的容积比小于2，作为具体例子，当该容积比为1. 5时，生成物中的氯成分难以洗涤除去，在不使用或减少有机溶剂的条件下，为了制造卤成分少的、高纯度的、主要含硅二酰亚胺的含氮硅烷化合物粉末，存在必需克服的技术课题。另外，专利文献4记载的在不使用有机溶剂的条件下于极低温实施的方法制得硅二酰亚胺，最佳纯度的例子仅记载可达99. 98%或更高的纯度，对此时的氯成分含量未作记载。专利文献5方法中的原料有机氨基硅烷，例如，按照专利文献6，必需按另外的方法进行制造，即把甲胺与石油醚稀释的3比14在-201以下的温度反应等加以制造。另外，专利文献5的方法中副产品有机胺可加以回收，再用于有机氨基硅烷的合成，从工业上的观点看是合理的。因此，专利文献5的硅二酰亚胺制造法，与如专利文献6中公开的有机氨基硅烷合成法加以组合来实施的技术，工序的多段化/复杂化是不可避免的，效率也难说好。作为专利文献1 3的方法涉及的进一步的问题，可以举出所得到的硅二酰亚胺， 或主要含硅二酰亚胺的含氮硅烷化合物的表观密度低。专利文献2得到的硅二酰亚胺的表观密度高为0. 062g/cm3,专利文献3得到的主要含硅二酰亚胺的含氮硅烷化合物的表观密度高为0. 090g/cm3，任何一种均低，仍有改善的余地。因此，如下列二个工序所示，存在制造装置的单位体积利用率小，不经济的问题。第一，过滤洗涤工序存在效率不好的问题。专利文献1 3记载的反应得到的淤浆，含有作为固相的硅二酰亚胺，或主要含硅二酰亚胺的含氮硅烷化合物，作为液相，由副产品卤化铵作为溶质溶解的液体氨及有机溶剂。由于大量副产卤化铵(采用四卤化硅烷时，理论上为硅二酰亚胺的4倍摩尔量)，必需把该淤浆导入过滤器，采用液体氨加以洗涤/ 过滤，除去卤化铵。此时，按照非专利文献1，在通过淤浆化的滤饼洗涤中，全部采用搅拌槽的由队段构成的顺流式过滤洗涤装置的第Nw段过滤器排出的湿润过滤滤饼中的溶质浓度CN，可按下式1求出权利要求1.含氮硅烷化合物粉末，其特征在于，其为使商化硅烷化合物与液体氨反应，用液体氨进行洗涤，干燥而得到的含氮硅烷化合物粉末，上述干燥后的表观密度为0. 10 0. 30g/3cm ο2.按照权利要求1或2所述的含氮硅烷化合物粉末，其特征在于，上述干燥后的表观密度为 0. 12 0. 25g/cm3。3.按照权利要求1或2所述的含氮硅烷化合物粉末，其特征在于，碳含量小于 0. 03wt%o4.按照权利要求1 3任何一项所述的含氮硅烷化合物粉末，其特征在于，含有的卤成分浓度，以重量基准为IOOppm以下。5.按照权利要求1 4任何一项所述的含氮硅烷化合物粉末，其特征在于，含氮硅烷化合物粉末包含硅二酰亚胺。6.含氮硅烷化合物粉末的制造方法，其特征在于，商化硅烷化合物与液体氨混合反应时，卤化硅烷化合物作为无溶剂或卤化硅烷化合物浓度为50体积％以上的惰性有机溶剂的溶液，从设置在液体氨中的供给口喷出来供给。7.按照权利要求6中所述的含氮硅烷化合物粉末的制造方法，其特征在于，卤化硅烷化合物作为无溶剂或卤化硅烷化合物浓度为50体积％以上的惰性有机溶剂的溶液供给时的喷出线速度在5cm/sec以上。8.按照权利要求6或7中所述的含氮硅烷化合物粉末的制造方法，其特征在于，通过将惰性气体导入反应器内，使该反应器内的压力比该反应器内含有的反应混合物的温度时的液体氨的蒸气压保持高0. 5MPa以上。全文摘要本专利技术的目的是提供一种无需有机溶剂回收工序或小型化，同时表本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．含氮硅烷化合物粉末，其特征在于，其为使卤化硅烷化合物与液体氨反应，用液体氨进行洗涤，干燥而得到的含氮硅烷化合物粉末，上述干燥后的表观密度为０．１０～０．３０ｇ／ｃｍ３。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：西尾正幸，新居田贞夫，岛川敏弘，
申请(专利权)人：宇部兴产株式会社，
类型：发明
国别省市：JP