[发明专利]用于低聚氢化硅烷的方法、可以凭借该方法制得的低聚物及其用途

说明书

本发明涉及用于低聚氢化硅烷的方法、涉及可通过该方法制得的低聚物及其用途。

在文献中记载了氢化硅烷及其低聚物作为可能的反应物用于制备硅层。

这里，将氢化硅烷理解为是指基本上只含有硅-和氢原子并具有少于20个硅原子的化合物。原则上，氢化硅烷可以是气态、液态或固态，并—尤其在固态的情况下—基本上可溶于如甲苯或环己烷的溶剂中，或如环戊硅烷的液态硅烷中。作为实例可列举甲硅烷、乙硅烷、丙硅烷、环戊硅烷和新戊硅烷。具有至少三个或四个硅原子的氢化硅烷可以具有带有Si-H键的直链的、支链的或（任选双-/多-）环状的结构，并且可以优选通过各自的通式来描述：Si_nH_2n+2（直链的或支链的；其中n=2-20）、Si_nH_2n（环状的；其中n=3-20）或Si_nH_2(n-i)双-或多环的；n=4-20；i={环的数目}-1)。

尽管基本上很多氢化硅烷可以用于制备硅层，但已经证明，只有高级氢化硅烷，即具有多于10个硅原子的氢化硅烷，能够在涂覆常规基材时良好覆盖其表面并形成具有很少缺陷的均匀涂层。出于这个原因，用于制备高级氢化硅烷的方法是令人感兴趣的。通过低聚低级氢化硅烷可以制备很多高级氢化硅烷。在这样的低级氢化硅烷的低聚中，从形式上看，由两个低级氢化硅烷分子在抽取氢和/或较小的氢化甲硅烷基残基之后构建为高级氢化硅烷分子。

因此，例如DE 21 39 155 A1记载了通过丙硅烷、正丁硅烷和/或正戊硅烷的热解来制备氢化硅烷的方法。然而，这种方法要求高度的技术复杂性，因为在该反应中首先要在高真空下蒸发起始硅烷，接着在玻璃棉触媒上进行热解，且随后必须将分解产物缩合并通过气相色谱分离。

EP 0 630 933 A2记载了用于形成缩合物的方法，所述缩合物可以被热转化为半导体材料。在催化剂存在下，通过氢化硅烷单体的脱氢聚合反应制得该缩合物，所述氢化硅烷单体基于选自甲硅烷、乙硅烷和丙硅烷的单体，该催化剂包含至少一种金属和/或金属化合物。然而，这种制备方法的缺点是，在反应结束后，必须将所使用的催化剂花费巨大地除去。

US 5,252,766 A还记载了催化剂支持的氢化硅烷的合成，即包括在镧系元素络合物存在下氢化硅烷化合物转化的方法。然而这里的缺点仍然是在反应结束后，必须将所用的催化剂花费巨大地除去。而且，制备相应的催化剂体系也是花费巨大的。

EP 1 134 224 A2记载了用于制备包含环戊硅烷和甲硅烷基环戊硅烷的硅膜的组合物。此外那里描述了可以将甲硅烷基环戊硅烷用作环戊硅烷的自由基聚合引发剂。因此，可以使用含有环状硅烷环戊硅烷和甲硅烷基环戊硅烷的混合物来制备硅烷低聚物。可以将这些硅烷低聚物施涂于基材上作为聚硅烷涂层膜并被热转化或光转化为硅。在环状化合物开环聚合的情况中，在制备硅烷低聚物时基本上形成直链的低聚物，然而，这些基本上为直链的低聚物对制备硅层是不利的，因为其只能在非常窄的摩尔质量范围中使用：过小的分子量导致糟糕的润湿或没有润湿。过高的分子量导致不稳定的组合物，由该组合物析出过大的低聚物，并且用这种低聚物不能获得良好的润湿或均匀的涂层。

JP 2004-134440 A记载了用于在基材上制备硅膜的方法，其中首先将包含环状氢化硅烷和任选的直链氢化硅烷的反应混合物利用热和/或光处理，然后将其施涂于基材上，并且最终可以凭借曝光法使其转化为硅层。这种方法也具有已经提到的缺点，即基于环状化合物的低聚物是不利的。另外，对氢化硅烷的辐照是不利的，因为氢化硅烷的转化要求高的辐照强度，并且在辐照下不能良好控制该转化。

US 6,027,705 A记载了用于从甲-或乙硅烷制备丙硅烷或更高级的硅烷的多阶段的方法。可将来源于在第一反应阶段中的甲-或乙硅烷转化的缩合物在250-450℃的温度下热加入第二反应区域中得到高级硅烷的混合物。然而，这种方法的问题是在这样的温度下只能实现小比例的具有高分子量的硅烷；除了反应物甲-或乙硅烷之外，产物混合物中主要是具有3-7个硅原子的硅烷占主导。这种效果以气态反应进行尤其明显。

因此，本发明的目的是避免所描述的现有技术中的缺陷。更具体地，本发明的目的是提供一种方法，用该方法以更高的收率从氢化硅烷提供更简单（尤其具有更少的技术复杂度并且不需要除去催化剂）、更好的可用于制备硅层的低聚物或其混合物。