王 剛,任少科,祝全仁,李子寬,蘇耀華,方建朝

(中昊光明化工研究設(shè)計(jì)院有限公司,遼寧 大連 116308)

八氟環(huán)丁烷(octafluorocyclobutane,又稱全氟環(huán)丁烷,簡(jiǎn)稱C-318)是美國(guó)杜邦公司于20世紀(jì)50年代開發(fā)的一種特種含氟氣體[1]。在常溫下,八氟環(huán)丁烷是一種無(wú)色、無(wú)味、不可燃的氣體。由于八氟環(huán)丁烷無(wú)毒且ODP值(消耗臭氧潛能值)為零,常代替氟氯烴(CFCs)被用作混合制冷劑,以減少對(duì)大氣臭氧層的破壞[2]。八氟環(huán)丁烷的溫室效應(yīng)指數(shù)是六氟化硫的1/3,并且八氟環(huán)丁烷氣體在均勻電場(chǎng)下的絕緣強(qiáng)度是六氟化硫氣體的1.11～1.80倍[3],因此,八氟環(huán)丁烷氣體也代替六氟化硫用作高壓電器設(shè)備中的絕緣介質(zhì)[4]。八氟環(huán)丁烷溫度區(qū)間寬泛,也被用作熱泵工作流體。另外,八氟環(huán)丁烷也被用于大規(guī)模集成電路的蝕刻劑以及光纖領(lǐng)域的清洗劑。

我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,對(duì)電子級(jí)八氟環(huán)丁烷的需求量也不斷增加,新思界發(fā)布的《2022-2025年八氟環(huán)丁烷行業(yè)深度調(diào)研及投資策略建議報(bào)告》報(bào)道顯示,2021年,中國(guó)八氟環(huán)丁烷產(chǎn)量近1500 t。隨著芯片制程尺寸的不斷減小,對(duì)八氟環(huán)丁烷的純度要求也越來(lái)越嚴(yán)苛,純度達(dá)到5N級(jí)以上才能滿足芯片生產(chǎn)要求。目前,國(guó)外可以生產(chǎn)純度>99.999%八氟環(huán)丁烷的公司有美國(guó)杜邦、英國(guó)ICI、德國(guó)林德集團(tuán)、德國(guó)梅塞爾、法國(guó)液化空氣集團(tuán)、日本旭硝子、日本關(guān)東電化學(xué)、日本大陽(yáng)日酸和日本大金[5]。早期,我國(guó)八氟環(huán)丁烷生產(chǎn)能力弱,產(chǎn)能少且質(zhì)量差,無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)尤其是半導(dǎo)體市場(chǎng)的需求,進(jìn)口依賴程度大?，F(xiàn)階段,國(guó)內(nèi)可以生產(chǎn)純度>99.999%八氟環(huán)丁烷的廠家有浙江巨化股份有限公司、蘇州金宏氣體股份有限公司、中船重工(邯鄲)派瑞特種氣體有限公司、天津綠菱氣體有限公司、福建德爾科技股份有限公司和廣東華特氣體股份有限公司。

1 八氟環(huán)丁烷的物化性質(zhì)

八氟環(huán)丁烷在常溫下是一種無(wú)色無(wú)臭的氣體,CAS登錄號(hào)為115-25-3。在通常條件下,八氟環(huán)丁烷性質(zhì)穩(wěn)定;在高溫、高能量或有金屬催化的條件下,八氟環(huán)丁烷會(huì)分解成氟碳化合物。八氟環(huán)丁烷的物化性質(zhì)如表1。

表1 八氟環(huán)丁烷的物化性質(zhì)[6]

2 八氟環(huán)丁烷的制備工藝

八氟環(huán)丁烷的制備工藝有多種,如:四氟乙烯二聚法、電化學(xué)氟化法、氟化物裂解法以及副產(chǎn)物回收法。但一些方法因產(chǎn)品純度和收率低、成本高等原因,很難用于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。目前,工業(yè)上用于生產(chǎn)八氟環(huán)丁烷的工藝主要是四氟乙烯二聚法。

2.1 四氟乙烯二聚法

四氟乙烯二聚法合成八氟環(huán)丁烷的反應(yīng)是一種氣相均相可逆放熱反應(yīng)[6],反應(yīng)方程式如式(1)。該法的聚合過(guò)程大致分為三個(gè)階段:溫度<550 ℃時(shí)主要產(chǎn)物是八氟環(huán)丁烷;550～700 ℃會(huì)生成六氟丙烯和全氟異丁烯;700～800 ℃則生成六氟乙烷和高沸物[7]。該法最早由E I Du Pont de Nemours &Co[8]于1946年提出,并在1956年公開了一種以乙烯為阻聚劑的四氟乙烯二聚制備八氟環(huán)丁烷的方法[9],將四氟乙烯和乙烯混和加熱至600℃,反應(yīng)4 h后制備得到1,1, 4-四氟-1, 3-丁二烯和八氟環(huán)丁烷。

由于四氟乙烯二聚合成八氟環(huán)丁烷是一種強(qiáng)放熱反應(yīng),若反應(yīng)過(guò)程中不添加阻聚劑,四氟乙烯很容易發(fā)生自聚反應(yīng),導(dǎo)致副產(chǎn)物增加。由此得知,阻聚劑在四氟乙烯二聚法合成八氟環(huán)丁烷過(guò)程中必不可少。專利JP 1980135116[10]中披露了一種以氨水為阻聚劑的四氟乙烯二聚法,優(yōu)選條件如下:四氟乙烯在反應(yīng)壓力為2.94 kPa、反應(yīng)溫度為621℃、接觸時(shí)間為3.5 s、1%氨水(質(zhì)量分?jǐn)?shù))條件下進(jìn)行二聚反應(yīng),制備得到的八氟環(huán)丁烷的收率為68.6%,選擇性為86.4%。付成剛等人[11]研究發(fā)現(xiàn),在采用四氟乙烯二聚法合成八氟環(huán)丁烷反應(yīng)過(guò)程中添加濃度為0.05%～2.0%(摩爾分?jǐn)?shù))的氨水,可以有效解決四氟乙烯熱解自聚造成管道堵塞的問(wèn)題。

值得注意的是,四氟乙烯二聚法制備八氟環(huán)丁烷過(guò)程中會(huì)生成劇毒的全氟異丁烯,專利和文獻(xiàn)中報(bào)道可以通過(guò)減少接觸時(shí)間來(lái)抑制全氟異丁烯的生成。但是微量的全氟異丁烯也會(huì)加大后續(xù)純化工藝的難度。

2.2 電化學(xué)氟化法

電化學(xué)氟化法是在無(wú)水氟化氫中電解1, 1, 2, 2-四氟環(huán)丁烷制備八氟環(huán)丁烷的方法,如反應(yīng)方程式(2)所示。專利EP 1991303633[12]和US 09979784[13]都披露了采用Simons電化學(xué)氟化法制備八氟環(huán)丁烷的工藝。具體條件是:電化學(xué)氟化池中加入285 mL無(wú)水氟化氫、0.15 g氟化鈉和9.12 g 1, 1, 2, 2-四氟環(huán)丁烷。施加的電壓為4.8 V,參比電極采用Cu/CuF2,反應(yīng)溫度約為18 ℃,電流效率約為97%。在該條件下,八氟環(huán)丁烷的選擇性最高可達(dá)66%,收率為62%。此方法的優(yōu)點(diǎn)在于制備八氟環(huán)丁烷過(guò)程中八氟異丁烯的生成量較低,提高了安全性。但是生產(chǎn)過(guò)程中,八氟環(huán)丁烷會(huì)與感應(yīng)加熱的導(dǎo)電金屬上的碳接觸發(fā)生裂解,導(dǎo)致副產(chǎn)物種類增多,給純化工藝帶來(lái)極大的挑戰(zhàn),目前尚未見工業(yè)化生產(chǎn)[14]。

2.3 氟化物裂解法

氟化物裂解法主要是通過(guò)熱解四氟二氯乙烷制備八氟環(huán)丁烷,反應(yīng)方程式如式(3)所示。專利US 1962183400[15]披露了一種熱解四氟二氯乙烷制備八氟環(huán)丁烷的方法,將8.9 g四氟二氯乙烷氣化并以1.6 L/h的流速通過(guò)裝有鎳絲網(wǎng)的熱解管,在590℃條件下進(jìn)行熱解,僅制備了2.0 g八氟環(huán)丁烷和2.6 g四氟乙烯。盡管此方法產(chǎn)生的副產(chǎn)物種類少,但是八氟環(huán)丁烷收率較低,因此該方法不適用于規(guī)?；a(chǎn)。

2.4 副產(chǎn)物回收法

副產(chǎn)物回收法主要是從制備四氟乙烯的產(chǎn)物殘液或六氟丙烯生產(chǎn)殘液中回收八氟環(huán)丁烷。專利JP 1978134195[16]中披露了一種從一氯二氟甲烷熱分解制備四氟乙烯的廢氣副產(chǎn)物中回收八氟環(huán)丁烷的方法。在550℃、0～2.94 MPa和空速100～150 h-1條件下,對(duì)廢氣副產(chǎn)物進(jìn)行處理,可以得到21.8%～25.1%的八氟環(huán)丁烷。專利CN 200610112669.5[17]中披露了一種從一氯二氟甲烷裂解液中回收八氟環(huán)丁烷的方法。殘液通過(guò)脫重塔、脫輕塔及第三級(jí)精餾塔,得到八氟環(huán)丁烷及與其沸點(diǎn)相近的共沸組分;共沸組分進(jìn)入萃取精餾塔,以甲苯為萃取劑,填料為金屬英特絡(luò)克斯填料;在液氣比為3：1、溫度為5 ℃、噴淋密度為20 m3/(m2·h),萃取精餾塔頂壓力為0.5 MPa、釜溫為55℃、頂溫為0℃,萃取解吸塔頂壓力為0.1 MPa、釜溫為75℃、頂溫為0℃條件下,對(duì)共沸組分進(jìn)行萃取精餾,塔頂?shù)玫桨朔h(huán)丁烷,回收率為91%,純度為99.6%。專利CN 201510049873.6[18]披露了一種對(duì)四氟乙烯和六氟丙烯的產(chǎn)物殘液聯(lián)合回收利用的方法。產(chǎn)物殘液通入聯(lián)合回收塔,在壓力為0.2～0.4 MPa,壓差為20～40 kPa,溫度為20～60℃條件下進(jìn)行精餾;精餾后液體進(jìn)入八氟環(huán)丁烷精餾塔內(nèi),在壓力為0.1～0.3 MPa,壓差為20～40 kPa,溫度為20～30℃條件下,塔頂?shù)玫郊兌?98%的八氟環(huán)丁烷。

副產(chǎn)物回收法受限于四氟乙烯和六氟丙烯生產(chǎn)殘液的產(chǎn)量和雜質(zhì)含量情況,很難實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

3 八氟環(huán)丁烷的純化工藝

隨著芯片從微米制程升級(jí)到納米制程,制造工藝對(duì)電子氣體的純度要求也越來(lái)越嚴(yán)苛。鑒于八氟環(huán)丁烷適宜的碳/氟比以及在等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工序中有著優(yōu)于其他氟碳?xì)怏w的清潔效率,使得八氟環(huán)丁烷在芯片制造工藝中的清洗工序和干法蝕刻工序中的需求量日益增大。T/GCGA 30004—2019《電子級(jí)八氟環(huán)丁烷》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了電子級(jí)八氟環(huán)丁烷產(chǎn)品的質(zhì)量要求:產(chǎn)品純度≥99.999%,氧+氬含量<1.0×10-6,氮含量<2.0×10-6,一氧化碳含量<0.5×10-6,二氧化碳含量<0.5×10-6,烴(C1～C2)含量<1.0×10-6,其他氟碳化合物(CF4/C3F6)含量<1.0×10-6,酸度含量<0.5×10-6,水分含量<3.0×10-6。八氟環(huán)丁烷產(chǎn)品中的雜質(zhì)會(huì)顯著影響芯片的良率,因此生產(chǎn)出純度>5N級(jí)的八氟環(huán)丁烷對(duì)芯片制造意義重大。

根據(jù)上述團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中八氟環(huán)丁烷產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)可以將八氟環(huán)丁烷粗品中的雜質(zhì)分為:1.永久性氣體雜質(zhì)(N2、O2、CO、CO2);2.有機(jī)雜質(zhì)(含氯氟碳烴、飽和氟碳烴和不飽和氟碳烴);3.H2O。針對(duì)上述雜質(zhì)的純化方法主要分為:精餾法[19-20]、吸附法[21-25]、化學(xué)轉(zhuǎn)化法[26-31]及膜分離法[31]。

3.1 精餾法

精餾法的原理是根據(jù)混合物中各組分的沸點(diǎn)和揮發(fā)程度不同進(jìn)行分離,在精餾過(guò)程中易揮發(fā)組分在氣相中的相對(duì)含量比在液相中高,而難揮發(fā)組分在液相中的相對(duì)含量比在氣相中高,因此經(jīng)過(guò)多次部分汽化或部分冷凝可實(shí)現(xiàn)輕重組分的分離。但是,由于八氟環(huán)丁烷粗品中含有的全氟異丁烯、含氟鹵代烴等雜質(zhì)與八氟環(huán)丁烷的沸點(diǎn)相近,能與八氟環(huán)丁烷形成共沸物,所以用常規(guī)精餾很難得到5N級(jí)的八氟環(huán)丁烷,需要采用萃取精餾。即通過(guò)向八氟環(huán)丁烷粗品中加入萃取劑來(lái)促進(jìn)八氟環(huán)丁烷和全氟異丁烯及其他氟碳雜質(zhì)的分離。據(jù)專利CN 99803646.3[19]報(bào)道,利用萃取精餾的方法可以去除八氟環(huán)丁烷粗品中微量的含氯氟碳烴(限定八氟環(huán)丁烷粗品中雜質(zhì)含量<10×10-6),萃取劑優(yōu)選四氫呋喃、1, 4-二噁烷、甲基叔丁基醚、丙酮、甲乙酮、甲醇、丙醇、甲苯、環(huán)己烷和氯仿,經(jīng)過(guò)萃取精餾后可以將雜質(zhì)減少到0.1×10-6。專利CN 201410721021.2[20]中還報(bào)道,采用以離子液體作為萃取劑的萃取精餾方法,可以從二氟一氯甲烷裂解殘液中分離純化得到5N級(jí)八氟環(huán)丁烷。其中,離子液體萃取劑優(yōu)選1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽離子液體、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽離子液體、氯化1-乙基-3-甲基咪唑鹽離子液體以及其它咪唑類離子液體。但是由于萃取精餾中引入了萃取劑,工藝中必須引入萃取劑的解吸工序,甚至需要再加一級(jí)吸附以去除八氟環(huán)丁烷產(chǎn)品中的萃取劑。從而導(dǎo)致工藝路線復(fù)雜,實(shí)際操作繁雜,給應(yīng)用推廣帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。

3.2 吸附法

固體吸附劑能夠通過(guò)吸附作用(adsorption)將液相或氣相中的一個(gè)或多個(gè)組分富集在其表面或界面層中,進(jìn)而達(dá)到分離純化的目的。吸附法可以選擇性吸附八氟環(huán)丁烷粗品中的共沸氟碳化合物雜質(zhì)。據(jù)有關(guān)專利CN 01815573.1[21]披露,通過(guò)用鹽酸或硫酸處理原炭材料,經(jīng)過(guò)水洗后的原炭在惰性氣體保護(hù)下并在50～250℃下脫氧和水,最后將溫度升高至500～700℃進(jìn)行再碳化。制備得到的碳材料吸附劑可以將八氟環(huán)丁烷粗品中的八氟丙烷、一氯五氟丙烷、六氟丙烯、氯-1, 1, 1, 2-四氟乙烷、氯-1, 1, 2, 2-四氟乙烷、六氟丙烷、1, 2-二氯四氟乙烷等雜質(zhì)從(400～600)×10-6降低到1×10-6以下。專利CN 201610568872.7[22]報(bào)道了一種高效吸附劑的制備方法,制備方法如下:將2 kg氯化鐵、0.05 kg 1-乙基醚-3-甲基咪唑雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鹽溶于500 kg去離子水中,在80℃、攪拌條件下對(duì)100 kg粉煤灰進(jìn)行插層改性;30 h后再加入1 kg的牛脂基雙羥乙基氧化胺、0.5 kg的氯化膽堿、1 kg的尿素,在50 ℃、攪拌條件下改性處理10 h,最后經(jīng)過(guò)離心、洗滌、造粒和烘干得到高效吸附劑。利用這種高效吸附劑純化八氟環(huán)丁烷,可以將八氟環(huán)丁烷純度提高至99.999%。專利CN 201710999190.6[23]報(bào)道了一種去除八氟環(huán)丁烷粗品中六氟丙烯雜質(zhì)的吸附劑的制備方法。以氧化鐵、氧化銅和氧化錫為吸附劑母體,用含有鎵、鉑、鎘和鉬的鹽溶液對(duì)吸附劑母體進(jìn)行改性,再將金屬絲網(wǎng)填料加入上述溶液中,在110～160℃條件下將改性后的氧化鐵、氧化銅和氧化錫納米顆粒生長(zhǎng)到金屬絲網(wǎng)填料上,最終制備得到以金屬絲網(wǎng)填料為擔(dān)載體的改性吸附劑。專利CN 202011454915.1[24]報(bào)道了采用改性ZSM-5分子篩吸附脫除八氟環(huán)丁烷粗品中全氟異丁烯、八氟-2-丁烯、二氟二氯甲烷、二氟一氯甲烷、二氟甲烷、五氟乙烷和六氟丙烯等共沸有機(jī)雜質(zhì)的方法。具體的改性方法如下:以環(huán)己烷為溶劑,硅鋁比為25的ZSM-5分子篩,0.5 mol/L的四氯化硅,固液比為10∶1,室溫下反應(yīng)5 h,110℃干燥8 h、550℃焙燒5 h即得到改性ZSM-5分子篩。該吸附劑用于吸附純化含有500×10-6共沸有機(jī)雜質(zhì)的八氟環(huán)丁烷,可以將其純度提高至99.999%,穿透吸附容量為10.56 mL/g。專利CN 202210884185.1[25]中報(bào)道了一種復(fù)合活性炭吸附劑的制備方法,該吸附劑與二級(jí)精餾相結(jié)合可以有效去除八氟環(huán)丁烷粗品中的不飽和氟碳烴雜質(zhì)。復(fù)合活性炭吸附劑的制備方法如下:用6～8 mol/L的硝酸水溶液(固液比為1∶25)對(duì)活性炭進(jìn)行酸洗處理,攪拌2 h后進(jìn)行水洗、干燥得到改性后活性炭;改性活性炭與催化劑混合液按固液比1∶25,在65℃、pH=5條件下制備復(fù)合活性炭吸附劑前驅(qū)體,其中催化劑混合液按照硝酸鑭∶硝酸鈀∶硝酸鈷∶硝酸鎳∶三聚氰胺∶甲醛溶液∶水=0.1∶1.0∶1.5∶2.5∶100∶150∶150的比例配制;復(fù)合活性炭吸附劑前驅(qū)體在1150 ℃和還原氣氛中處理2 h,得到復(fù)合活性炭吸附劑。該吸附劑可以將八氟環(huán)丁烷粗品中的不飽和氟碳雜質(zhì)降低到0.04×10-6。吸附法操作方便、吸附條件溫和,在工業(yè)上被廣泛用于氣體純化,但現(xiàn)有吸附劑存在吸附容量小等問(wèn)題亟需解決。

3.3 化學(xué)轉(zhuǎn)化法

如前所述,盡管采用常規(guī)精餾、萃取精餾和吸附法可以降低八氟環(huán)丁烷粗品中的雜質(zhì),但需要較高的理論塔板和回流比,并且很難將一部分雜質(zhì)諸如全氟異丁烯完全脫除。將化學(xué)處理法與精餾法和吸附法相結(jié)合效果較好。專利CN 02800081.1[26]披露,含有雜質(zhì)的八氟環(huán)丁烷粗品與含鐵氧化物和堿土金屬化合物的分解劑在0.2 MPa、空速750 h-1、350 ℃條件下接觸,之后再以1 m/min的氣速與吸附劑接觸,運(yùn)行15 h,可以有效去除八氟環(huán)丁烷粗品中的2-氯-1, 1, 1, 2, 3, 3, 3-七氟丙烷、1-氯-1, 1, 2, 2, 3, 3, 3-七氟丙烷、2-氯-1, 1, 1, 2-四氟乙烷、1-氯-1, 1, 2, 2-四氟乙烷、1, 2-二氯四氟乙烷、六氟丙烯和1H-七氟丙烷等氟碳烴雜質(zhì)。專利CN 201410840771.1[27]報(bào)道,八氟環(huán)丁烷粗品與含有AlF3和AgF2的催化劑在150℃、0.5 MPa、8.4 L/min的條件下接觸,可以有效去除八氟環(huán)丁烷粗品中的七氟丙烷、六氟丙烯和四氟乙烯雜質(zhì),再經(jīng)過(guò)精餾提純可得到純度>5N級(jí)的八氟環(huán)丁烷產(chǎn)品。專利[28]CN 201910946552.4報(bào)道,含有全氟異丁烯的八氟環(huán)丁烷粗品以5 mL/min流速在50℃條件下與含有硫酸的酸性高錳酸鉀溶液接觸反應(yīng),反應(yīng)后的氣體與活性氧化鋁吸附劑接觸,可以將八氟環(huán)丁烷中的全氟異丁烯減少到10×10-6以下。專利CN 201911365565.9[29]報(bào)道,含有烯烴雜質(zhì)的八氟環(huán)丁烷粗品與負(fù)載鈀的活性炭在0.3 MPa、60℃條件下進(jìn)行加氫反應(yīng),可以將1-C4F8、2-C4F8和C2F4雜質(zhì)含量分別從21×10-6,33×10-6,23×10-6降低至0.2×10-6,0.4×10-6和0.4×10-6。專利CN 202111040011.9[30]報(bào)道了一種負(fù)載高錳酸鉀氧化劑材料的方法,并將該材料與含有烯烴雜質(zhì)的八氟環(huán)丁烷粗品在空速800 h-1、20 ℃、0.15 MPa條件下進(jìn)行接觸反應(yīng),反應(yīng)后氣體再經(jīng)過(guò)吸附劑進(jìn)行吸附純化,連續(xù)運(yùn)行15 h,氟碳烯烴雜質(zhì)可以降低至1×10-6以下。專利TW 110126402A[31]報(bào)道了一種采用氧化鋁和碳酸鈣制備氟碳雜質(zhì)分解劑的方法,八氟環(huán)丁烷粗品與該分解劑在空速10～150 h-1、250～500 ℃、0～0.2 MPa條件下進(jìn)行接觸,對(duì)反應(yīng)后氣體進(jìn)行膜分離,可以將八氟環(huán)丁烷粗品中的全氟丁烷雜質(zhì)含量從100×10-6降低至0.1×10-6,八氟環(huán)丁烷純度提高至99.999%。雖然化學(xué)轉(zhuǎn)化法可以將共沸氟碳雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成精餾較容易脫除的雜質(zhì),但是化學(xué)轉(zhuǎn)化法在轉(zhuǎn)化共沸雜質(zhì)的同時(shí)也會(huì)分解八氟環(huán)丁烷,導(dǎo)致八氟環(huán)丁烷收率降低。另外,氧化劑或加氫設(shè)備的使用不僅會(huì)增加工藝成本,而且還會(huì)增加安全控制成本。

3.4 膜分離法

氣體膜分離技術(shù)是在壓力驅(qū)動(dòng)下,借助氣體中各組分在膜表面上的吸附能力以及在膜內(nèi)溶解-擴(kuò)散上的差異來(lái)進(jìn)行分離的。膜分離技術(shù)的核心是膜材料,目前采用膜分離技術(shù)純化八氟環(huán)丁烷,主要用于去除八氟環(huán)丁烷粗品中的永久性氣體雜質(zhì)和氟化氫。專利TW 110126402A[31]報(bào)道了一種采用膜分離技術(shù)純化八氟環(huán)丁烷的方法,對(duì)經(jīng)過(guò)含有氧化鋁和碳酸鈣的分解劑反應(yīng)之后的八氟環(huán)丁烷粗品進(jìn)行膜分離,采用芳香族聚酰亞胺、聚矽氧中空紗和多孔質(zhì)碳纖維形成的膜來(lái)純化八氟環(huán)丁烷,可以有效去除氮?dú)?、氧氣和二氧化碳等雜質(zhì)。

綜上所述,純化八氟環(huán)丁烷的方法主要有精餾法、吸附法、化學(xué)轉(zhuǎn)化法及膜分離法。但是通過(guò)單一的一種方法很難將八氟環(huán)丁烷純度提高至5N級(jí)以上,需要多種純化方法組合才能將八氟環(huán)丁烷的純度達(dá)到5N級(jí)以上。例如專利CN 202111039999.7[32]、CN 202211226928.2[33]報(bào)道采用多級(jí)吸附與多級(jí)精餾組合的方法,可以將八氟環(huán)丁烷的純度提高至99.999%以上。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著大規(guī)模集成電路產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,八氟環(huán)丁烷作為刻蝕劑和清洗劑在芯片制造過(guò)程中的需求量也在逐漸增多,對(duì)八氟環(huán)丁烷的純度要求也越來(lái)越嚴(yán)苛。八氟環(huán)丁烷粗品中含有多種雜質(zhì),現(xiàn)階段用于純化八氟環(huán)丁烷的方法主要有:精餾/萃取精餾、吸附、化學(xué)轉(zhuǎn)化和膜分離。這些方法都存在各自的優(yōu)缺點(diǎn),例如能耗大、吸附容量小、工藝復(fù)雜、只適用于特定雜質(zhì)等。僅采用單一純化方法很難實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)電子級(jí)八氟環(huán)丁烷的需求,需要根據(jù)實(shí)際原料中雜質(zhì)情況,采用多種純化技術(shù)聯(lián)合的方法來(lái)制備高純度電子級(jí)八氟環(huán)丁烷。