[发明专利]处理氨基官能的聚合物催化剂前体的方法

说明书

本发明涉及一种方法，用于处理含大量水的氨基官能的聚合物催化剂前体，同时保留其内部多孔结构及其外部球形，来形成催化剂，在其中该催化剂前体是在适度的温度和减压下处理的，来制备水含量低于2.5重量%的催化剂。该方法优选整合到工业规模方法，特别是整合到工业规模方法中用于由甲硅烷(SiH₄)来制备二氯硅烷，一氯硅烷，甲硅烷或者超纯硅。

已经发现一种特别经济的由三氯硅烷(TCS，HSiCl₃)来制备甲硅烷(SiH₄)，一氯硅烷(ClSiH₃)以及二氯硅烷(DCS，H₂SiCl₂)的方法是歧化反应，并且形成了关联产物四氯化硅(STC，SiCl₄)。为了更快地建立化学平衡，由较高氯化的硅烷(通常是三氯硅烷)来制备低氯化的硅烷(例如甲硅烷，一氯硅烷或者二氯硅烷)的歧化反应是在催化剂存在下进行的。这包括了在两个硅烷分子之间的氢原子和氯原子的交换，其通常是根据通用反应等式(1)来进行的，其被称作歧化反应。这里x可以是0-3的值，y是1-4的值，并且前提条件为该硅原子是四价的。

H_xSiCl_4-x+H_ySiCl_4-y → H_x+1SiCl_4-x-1+ H_y-1SiCl_4-y+1     (1)

通常将三氯硅烷在合适的催化剂上进行歧化。所用的催化剂大多是仲胺或者叔胺，或者季铵盐。

在使用催化剂时至关重要的是避免形成不期望的副产物和引入杂质。当要从硅烷中分离超纯硅时更是如此。在这种情况中，甚至ppb到ppt范围（质量含量）的杂质也是麻烦的。

将多个相继进行的反应相组合能够通过来歧化反应以三步制备甲硅烷：由三氯硅烷至二氯硅烷经由一氯硅烷，最后到甲硅烷，并且形成四氯化硅。反应和物质分离最佳可能的整合是通过反应性精馏来提供的。该歧化反应是这样的反应，它的转化率受限于化学平衡，这样需要从未转化的原料中除去反应产物，来驱动整个方法中的转化率达到最终完成。

通常，将市售的催化剂进行处理来将它们转化成它们的活性形式。这可以通过氢气处理(Wasserstoffbegasung)或者催化活性中心的电子环境的改变，例如通过氧化或者还原，来实现。在使用含水物质作为催化剂用于催化对水敏感性化合物的情况中，有利的是除去水来防止水解。在这些情况中催化剂活性经常还会受到系统中的水成分损害。

为了除水(其大多通过形成氢键来强键合到催化剂上)，典型的是用其他极性非质子或者极性质子溶剂来代替。所用的溶剂大多是有机物质，例如醇或者酮，其大多还必须在使用该催化剂之前，在随后的加工步骤中重新除去。这样的方法具有缺点，即，它们具有许多的方法步骤，并且作为结果是费力的。在所述的情况中，另外产生了大量的溶剂和置换的水的混合物，其必须以不便的和昂贵的方式来后处理。

DE10057521A1公开了一种歧化催化剂，其包含用二乙烯基苯交联的聚苯乙烯树脂，具有叔胺基团，其是通过苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的直接氨基甲基化来制备的。这种催化剂首先用高纯净水清洗，然后用甲醇，特别是用沸腾的甲醇清洗。随后，依靠未明确说明的加热、抽真空或者汽提来除去该催化剂的残留甲醇。

本发明的目标是开发一种备选的，更生态的用于催化剂制备的方法，其避免了上述的缺点。更优选地，因此制备的该催化剂应当能够用于歧化超高纯度卤代硅烷的方法，特别是没有发生这些卤代硅烷的分解或者污染。

该目标是通过具有权利要求1特征的方法和根据权利要求17特征的用途来实现的。特别优选的实施方案在从属权利要求中提出，并且在说明书中详述。

已经令人惊讶地发现本发明的方法甚至能够处理多孔的含水的氨基官能的有机聚合物催化剂前体，特别是在以无溶剂方法来进行，来在减压下和低于200℃，更佳的是低于150℃的温度来形成催化剂，并且保留了所述结构和催化活性和/或激活了该催化活性；更特别地，获得了一种基本上无水的催化剂。通过本发明的处理，该前体的多孔内部结构和/或外部形状得以保留在该催化剂中。以此方式处理的催化剂的催化活性和使用寿命非常适于以工业规模来歧化高级卤代硅烷。