[发明专利]一种单乙醇胺的纯化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纯化工艺，具体地涉及一种提升工业级单乙醇胺（MEA）品质的方法，尤其是针对工业级MEA中金属离子杂质的去除。

背景技术

单乙醇胺又称乙醇胺或一乙醇胺，简称MEA，分子式为OHCH₂CH₂NH₂，是一种重要的化工生产原料。单乙醇胺的工业生产是通过环氧乙烷与氨反应，以水为催化剂，合成并分离。单乙醇胺主要应用于洗涤剂，溶剂、染料中间体，橡胶促进剂，纺织印染增自剂，乳化剂，油墨助剂，石油添加剂，农药和医药中间体，还用作吸收天然气中酸性气体的溶剂。由于其良好的表面活性剂功能，在半导体领域其也有着良好的应用，尤其是在硅片清洗和光刻胶剥离等应用上，例如在中国专利CN101289641A中，单乙醇胺就作为晶圆抛光用清洗剂中的重要组分，此外中国专利CN101251722A，CN102540776A中，单乙醇胺是光刻胶剥离液中的重要组分。众所周知，由于半导体元件越来越小，集成度越来越高，超大规模集成电路可在30 mm × 30 mm的芯片上集成上千万个元件，工艺技术的精密度非常高，因此清洗剂的纯度和洁净度对集成电路的成品率、电性能及可靠性有着十分重要的影响。当晶片上有金属离子污染时，它将对半导体元器件产生很大的危害。例如：Fe、Cu、Na等金属会导致OISF（氧化诱生层错，Oxidation-Induced Stacking Faults）的产生，因而增加p-n结合的漏电流，及降低少数载流子的寿命。所以半导体工业对清洗和光刻胶剥离液的纯度质量要求也越来越高，尤其是其中金属离子浓度，稍高就有可能污染晶圆。

现有技术中，大规模工业化生产的单乙醇胺产品含有一定浓度的各种金属离子杂质，如果未加处理，直接应用于清洗液或光刻胶剥离液，超标的金属离子将会严重影响晶圆功能的质量和稳定性。

先前的研究主要集中于利用精馏法将单乙醇胺从二乙醇胺和三乙醇胺中分离处理，或是除去乙醇胺中的其他有机杂质，例如US3,453,183公开了一种通过添加二氧化硅和三氧化铝的方法，以去除其中微量的乙醛杂质，从而提高产品稳定性和色度。但是对单乙醇胺中金属离子去除的研究几乎未见相关报道。

如果能够使用简单方便的方法有效降低MEA中金属离子含量，对提升MEA的品质，以使其更好的应用于半导体清洗行业，提高晶圆的品质有着至关重要的作用。此外，金属离子降低的MEA，可以为制备超纯MEA提供质量合格的原料，减少精馏的工艺成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种提升工业级MEA品质的方法，以克服现有技术中MEA原材料金属离子杂质超标的不足。

为达到上述目的，本发明提供了一种单乙醇胺的纯化方法，该方法包含：

步骤1，预处理氨基膦酸类螯合树脂，该螯合树脂作为离子交换树脂，并将该树脂装填至离子交换柱中； 

步骤2，通过孔径1μm-5μm的滤膜过滤去除单乙醇胺溶液中的粗大的固体颗粒性杂质；

步骤3，在5℃-50℃条件下，氮气氛中，将一定浓度的单乙醇胺溶液流过装有经预处理后的氨基膦酸类螯合树脂的离子交换柱，控制流速在1-1000 ml/min，采用样品瓶收集样品。由于MEA易于吸收空气中的二氧化碳，所以整个实验过程需要在氮气保护下进行，将MEA提纯整套设备置于氮气保护装置（如，氮气手套箱）内。

上述的单乙醇胺的纯化方法，其中，该方法还包含：步骤4，将步骤3经过螯合树脂提纯的单乙醇胺采用220 nm微滤膜过滤，从而获得最终产品。

上述的单乙醇胺的纯化方法，其中，所述的步骤1的预处理包含：步骤1.1，将干离子交换树脂用纯水浸透使之充分吸水膨胀，因其含有一些杂质，需再用常规酸、碱和有机溶剂洗涤，并采用常规酸进行树脂转型。所述的酸为质量分数为3%-10%的盐酸，优选为5%；所述的碱为质量分数为3%-10%的NaOH溶液，优选为5%，所述的有机溶剂为乙醇。

上述的单乙醇胺的纯化方法，其中，所述的步骤1的预处理还包含：步骤1.2，将步骤1.1处理好的离子交换树脂使用烘箱在40-60℃烘干，并充入氮气脱去树脂中夹杂的二氧化碳。

上述的单乙醇胺的纯化方法，其中，所述的离子交换柱的材质选择石英玻璃、聚丙烯、高密度聚乙烯和聚四氟乙烯等不易被污染的材料中的任意一种。

上述的单乙醇胺的纯化方法，其中，所述的离子交换柱的直径在2cm-100cm。

上述的单乙醇胺的纯化方法，其中，所述的步骤3中，单乙醇胺溶液在离子交换柱中的流速为3-200ml/min。