[发明专利]一种超纯石英玻璃的环保制备工艺

说明书

一种超纯石英玻璃的环保制备工艺，包括如下步骤：（1）精馏提纯：通过精馏装置对八甲基环四硅氧烷原料依次进行第一次间歇精馏、第二次间歇精馏，得到高纯八甲基环四硅氧烷；（2）化学沉积：在立式沉积炉内放置靶料，然后以上述精馏制得的高纯八甲基环四硅氧烷为原料进入蒸发器气化，所述高纯八甲基环四硅氧烷经蒸发器气化的蒸气由净化后的氮气带出并且通至立式沉积炉的燃烧器火焰中，得到二氧化硅材料，然后经熔制成超纯石英玻璃。本发明所述的超纯石英玻璃的环保制备工艺，以高纯八甲基环四硅氧烷为原料，采用化学气相沉积工艺技术制备超纯石英玻璃，不使用任何有毒化学品，生产的尾气为二氧化碳和水蒸气，可直接排放，更环保，应用前景广泛。

技术领域

本发明属于石英玻璃技术领域，具体涉及一种超纯石英玻璃的环保制备工艺。

背景技术

石英玻璃是由纯天然水晶、硅石和富含石英的岩提取的高纯石英或人工合成原料经过高温熔化而制得，该材料在现代技术中应用十分广泛，为光纤通信、电光源、载人航天等重要领域提供了各种各样的关键材料，在激光、半导体工业等高科技领域也广泛使用。石英玻璃是玻璃材料中性能最好的材料，有“玻璃之王的美誉。

石英晶体结构中的杂质离子和流体包裹体是形成石英玻璃气泡、杂质缺陷的主要因素。杂质的存在对石英玻璃材料的固有性能影响非常大，使石英玻璃的失透、软化点、光透过、折射率、荧光、膨胀系数等等性能指标大大降低。例如，钾、钠、锂等碱金属是极易扩散到硅片中的有害杂质，在半导体工业中对石英坩埚的碱金属杂质含量要求极为严格。

为了摆脱对天然石英矿的依赖，以SiCl4或其它硅化合物通过化学气相沉积等方法合成制备石英玻璃在工业生产中得到了越来越广泛的应用。国内主要以SiCl4为原料，由于原料中含有大量的氯元素，生产过程中会产生大量的氯化氢气体，造成环境污染，处理这些尾气会使得生产成本大大增加。四氯化硅本身也是一种有毒的化学物质，在运输、储存和生产过程中会对管道和设备产生腐蚀并且有泄漏造成人身伤害的危险。因此，需要研发出一种超纯石英玻璃的环保制备工艺，在保证石英玻璃的纯度的情况下，降低了现有技术中化学气相沉积生产工艺产生的污染和存在的有毒物质泄漏危险。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种超纯石英玻璃的环保制备工艺，以高纯八甲基环四硅氧烷为原料，采用化学气相沉积工艺技术制备超纯石英玻璃，不使用任何有毒化学品，生产的尾气为二氧化碳和水蒸气，可直接排放，更环保，应用前景广泛。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种超纯石英玻璃的环保制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

（1）精馏提纯：通过精馏装置对八甲基环四硅氧烷原料依次进行第一次间歇精馏、第二次间歇精馏，得到高纯八甲基环四硅氧烷；所述精馏装置包括精馏釜、筛板精馏塔、冷凝器、回流罐、收集罐一、收集罐二、缓冲罐、真空泵，所述筛板精馏塔设置在精馏釜上，所述精馏釜外围设置有加热器，所述筛板精馏塔的塔顶分别通过管路一、管路二与冷凝器、回流罐连通，所述冷凝器与回流罐通过管路连通，，所述回流罐分别通过管路三、管路四、管路五与收集罐一、收集罐二、缓冲罐连通，所述缓冲罐分别通过管路六、管路七与收集罐一、收集罐二连通，所述真空泵通过管路八181与缓冲罐连通；

（2）化学沉积：在立式沉积炉内放置靶料，然后以上述精馏制得的高纯八甲基环四硅氧烷为原料进入蒸发器气化，所述高纯八甲基环四硅氧烷经蒸发器气化的蒸气由净化后的氮气带出并且通至立式沉积炉的燃烧器1火焰中，高纯八甲基环四硅氧烷的蒸气在燃烧器火焰中热水解生成二氧化硅颗粒，并且在立式沉积炉中内绕自身纵向轴旋转的靶料靶面上不断层叠沉积，得到二氧化硅材料，然后经熔制成超纯石英玻璃。

本发明所述的超纯石英玻璃的环保制备工艺，以高纯八甲基环四硅氧烷为原料，采用化学气相沉积工艺技术，不使用任何有毒化学品，生产的尾气为二氧化碳和水蒸气，可直接排放，更环保，得到的二氧化硅材料密度均匀性好，结构透气，金属杂质含量＜0.5ppm，由该二氧化硅材料熔制石英玻璃的过程中更容易脱除材料中的羟基，可以获得超纯石英玻璃。