專利名稱：處理氨基官能的聚合物催化劑前體的方法
處理氨基官能的聚合物催化劑前體的方法本發明涉及一種方法，用于處理含大量水的氨基官能的聚合物催化劑前體，同時保留其內部多孔結構及其外部球形，來形成催化劑，在其中該催化劑前體是在適度的溫度和減壓下處理的，來制備水含量低于2. 5重量％的催化劑。該方法優選整合到工業規模方法，特別是整合到工業規模方法中用于由甲硅烷(SiH4)來制備二氯硅烷，一氯硅烷，甲硅烷或者超純硅。已經發現一種特別經濟的由三氯硅烷(TCS，HSiCl3)來制備甲硅烷(SiH4)，一氯硅烷(ClSiH3)以及二氯硅烷(DCS，H2SiCl2)的方法是歧化反應，并且形成了關聯產物四氯化硅(STC，SiCl4)。為了更快地建立化學平衡，由較高氯化的硅烷(通常是三氯硅烷)來制備低氯化的硅烷(例如甲硅烷，一氯硅烷或者二氯硅烷)的歧化反應是在催化劑存在下進行的。這包括了在兩個硅烷分子之間的氫原子和氯原子的交換，其通常是根據通用反應等式 (1)來進行的，其被稱作歧化反應。這里χ可以是0-3的值，y是1-4的值，并且前提條件為該硅原子是四價的。HxSiCl4_x+HySiCl4_y — HrtSiCl4-H+ HrlSiCl4^1 (1)
通常將三氯硅烷在合適的催化劑上進行歧化。所用的催化劑大多是仲胺或者叔胺，或
者季銨鹽。在使用催化劑時至關重要的是避免形成不期望的副產物和引入雜質。當要從硅烷中分離超純硅時更是如此。在這種情況中，甚至PPb到ppt范圍(質量含量)的雜質也是麻煩的。將多個相繼進行的反應相組合能夠通過來歧化反應以三步制備甲硅烷由三氯硅烷至二氯硅烷經由一氯硅烷，最后到甲硅烷，并且形成四氯化硅。反應和物質分離最佳可能的整合是通過反應性精餾來提供的。該歧化反應是這樣的反應，它的轉化率受限于化學平衡，這樣需要從未轉化的原料中除去反應產物，來驅動整個方法中的轉化率達到最終完成。通常，將市售的催化劑進行處理來將它們轉化成它們的活性形式。這可以通過氫氣處理(Wasserstoffbegasung)或者催化活性中心的電子環境的改變，例如通過氧化或者還原，來實現。在使用含水物質作為催化劑用于催化對水敏感性化合物的情況中，有利的是除去水來防止水解。在這些情況中催化劑活性經常還會受到系統中的水成分損害。為了除水(其大多通過形成氫鍵來強鍵合到催化劑上)，典型的是用其他極性非質子或者極性質子溶劑來代替。所用的溶劑大多是有機物質，例如醇或者酮，其大多還必須在使用該催化劑之前，在隨后的加工步驟中重新除去。這樣的方法具有缺點，即，它們具有許多的方法步驟，并且作為結果是費力的。在所述的情況中，另外產生了大量的溶劑和置換的水的混合物，其必須以不便的和昂貴的方式來后處理。DE10057521A1公開了一種歧化催化劑，其包含用二乙烯基苯交聯的聚苯乙烯樹
月旨，具有叔胺基團，其是通過苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的直接氨基甲基化來制備的。這種催化劑首先用高純凈水清洗，然后用甲醇，特別是用沸騰的甲醇清洗。隨后，依靠未明確說明的加熱、抽真空或者汽提來除去該催化劑的殘留甲醇。本發明的目標是開發一種備選的，更生態的用于催化劑制備的方法，其避免了上述的缺點。更優選地，因此制備的該催化劑應當能夠用于歧化超高純度鹵代硅烷的方法，特別是沒有發生這些鹵代硅烷的分解或者污染。該目標是通過具有權利要求1特征的方法和根據權利要求17特征的用途來實現的。特別優選的實施方案在從屬權利要求中提出，并且在說明書中詳述。已經令人驚訝地發現本發明的方法甚至能夠處理多孔的含水的氨基官能的有機聚合物催化劑前體，特別是在以無溶劑方法來進行，來在減壓下和低于200°c，更佳的是低于150°C的溫度來形成催化劑，并且保留了所述結構和催化活性和/或激活了該催化活性； 更特別地，獲得了一種基本上無水的催化劑。通過本發明的處理，該前體的多孔內部結構和 /或外部形狀得以保留在該催化劑中。以此方式處理的催化劑的催化活性和使用壽命非常適于以工業規模來歧化高級鹵代硅烷。通常，全部的氨基官能的二乙烯基苯-苯乙烯共聚物可以作為該催化劑前體，通過本發明的方法來處理。優選給出的是通過本發明的方法來處理二烷基氨基-或者二烷基氨基甲基-官能化的二乙烯基苯-苯乙烯共聚物或者三烷基銨-或者三烷基銨亞甲基-官能化的二乙烯基苯-苯乙烯共聚物，目的是優選的適于作為用于鹵代硅烷的歧化催化劑。下式表示了上述官能化的二乙烯基苯-苯乙烯共聚物理想形式的結構
權利要求
1.用于處理含水的氨基官能的聚合物有機催化劑前體以形成催化劑的方法，在其中將該催化劑前體在低于200°C的溫度和減壓下處理，以獲得水含量低于2. 5重量％的催化劑。
2.根據權利要求1的方法，特征在于將該含水的催化劑前體用干燥的氣體或者氣體混合物在減壓下處理。
3.根據權利要求1或者2的方法，特征在于該催化劑前體基本是無溶劑的。
4.根據權利要求1-3任一項的方法，特征在于將該催化劑前體在減壓下處理，和依靠惰性氣體，空氣或者其混合物來破壞真空。
5.根據權利要求1-4任一項的方法，特征在于該催化劑前體，該催化劑或者這二者的混合物在處理過程中是運動的。
6.根據權利要求1-5任一項的方法，特征在于該催化劑是通過處理氨基官能的、多孔的和含水的催化劑前體來制備的，該前體包含叔氨基官能的二乙烯基苯-苯乙烯共聚物或者季銨官能的二乙烯基苯-苯乙烯共聚物。
7.根據權利要求1-6任一項的方法，特征在于該催化劑是由含水的催化劑前體來制備的，并且基本上保留了該前體的內部和/或外部結構。
8.根據權利要求1-7任一項的方法，特征在于它包含以下步驟1).用水清洗未處理催化劑以形成該催化劑前體，2).將該催化劑前體在減壓下和低于200°C的升高溫度進行處理；和任選地3).依靠惰性氣體來破壞真空。
9.根據權利要求1-8任一項的方法，特征在于該催化劑適于歧化HSiCl3、H2SiCl2, H3SiCl或者含有至少兩種上述化合物的混合物。
10.根據權利要求1-9任一項的方法，特征在于該處理是在-196°C到175°C的溫度范圍進行的。
11.根據權利要求1-10任一項的方法，特征在于該減壓是0.00lmbar-1012mbar。
12.根據權利要求1-11任一項的方法，特征在于該處理是在包含容器的設備中進行的，該容器具有用于裝滿和任選地排空該設備的裝置，和用于排出液體或者氣態物質的裝置。
13.根據權利要求12的方法，特征在于該容器配有加熱和/或冷卻設備。
14.根據權利要求10或13任一項的方法，特征在于該設備適于在高壓、常壓和減壓下運行。
15.根據權利要求10-14任一項的方法，特征在于該容器配有攪拌設備和/或該容器是可旋轉的。
16.根據權利要求10-15任一項的方法，特征在于該設備包含槳式干燥器，過濾器干燥器或者帶攪拌裝置的反應器，上述干燥器或反應器配有真空系統，加熱和/或冷卻設備和惰性氣體供給。
17.根據權利要求1-16任一項的方法制備的催化劑用于歧化氯硅烷的用途。
18.根據權利要求17的用途，其用于由更高取代的氯硅烷來制備二氯硅烷，一氯硅烷或者甲硅烷。
全文摘要
本發明涉及一種方法，用于處理含大量水的氨基官能的聚合物催化劑前體，同時保留其內部多孔結構及其外部球形，來形成催化劑，在其中該催化劑前體是在適度的溫度和減壓下處理的，來制備水含量低于2.5重量%的催化劑。該方法優選整合到工業規模方法，用于由硅烷來制備二氯硅烷，甲硅烷，硅烷，或者太陽能硅或者半導體硅。
文檔編號B01J41/14GK102470355SQ201080031533
公開日2012年5月23日 申請日期2010年5月17日 優先權日2009年7月15日
發明者米 E., 勞勒德 H., 肖爾克 R., 舍恩 U. 申請人:贏創德固賽有限公司