[发明专利]制造合成石英玻璃的方法

说明书

本发明涉及一种制造合成石英玻璃的方法。并且，本发明涉及一种聚烷基硅氧烷化合物及其用于制造合成石英玻璃的应用，所述聚烷基硅氧烷化合物包含一定规格的氯含量、金属杂质含量和残留水分。本发明还涉及可根据本发明的方法获得的合成石英玻璃。

技术领域

本发明涉及一种制造合成石英玻璃的方法。本发明还涉及包含一定规格的氯含量、金属杂质含量和残留水分的聚烷基硅氧烷化合物，以及其用于制造合成石英玻璃的应用。本发明的另一个方面涉及可按照本发明的方法获得的合成石英玻璃。

背景技术

关于合成石英比例的制造，习惯上在CVD过程中由含硅的起始物料通过水解或氧化并且将其沉积在移动的支撑件上来形成SiO₂颗粒。该方法可以被分为外部和内部沉积方法。在外部沉积方法中，将SiO₂颗粒施加在旋转支撑件的外部。相关的外部沉积方法的例子包括所谓的OBD方法(外部气相沉积)、VAD方法(气相轴向沉积)或者PECVD方法(等离子体增强化学气相沉积)。内部沉积方法的最有名的例子是MCVD方法(改良的化学气相沉积)，其中SiO₂颗粒被沉积在从外部被加热的管的内壁上。

如果支撑件表面的区域中的温度足够高，则SiO₂颗粒直接玻璃化，这也被称作“直接玻璃化”。相反，在所谓的“烟灰方法(soot method)”中SiO₂颗粒沉积期间的温度如此之低，以至于获得了多孔的SiO₂烟灰层，其随后在单独的工艺步骤中被烧结成透明的石英玻璃。直接玻璃化和烟灰方法均可得到致密的、透明的、高纯度的合成石英玻璃。

例如，已知在现有技术中四氯化硅(SiCl₄)作为含硅生产材料用于生产合成石英玻璃。四氯化硅和其它类似的含氯物质在低于100℃的中等温度下已经具有足够的蒸气压，从而所有杂质通常保持在液相并且使得生产高纯度的烟灰体更容易。

所述含氯生产材料的一个显著缺点在于，其转化成合成石英玻璃与生产盐酸有关，这会在废气的涤气和废弃处理中导致高成本。过去，由于这个原因，已经尝试了多种所谓的无氯有机硅化合物作为起始物料用于石英玻璃生产。例子包括甲硅烷，烷氧基硅烷，硅氧烷以及硅氮烷。例如，从DE 3016010A1中可得知所述所谓的无氯有机硅化合物的一个特别有意思的群组，即聚烷基硅氧烷(也被简称为“硅氧烷”)。具体地，聚环硅氧烷(其可包括在聚烷基硅氧烷)特征在于具有特别高的硅百分比(单位为重量百分比)，这有助于其在合成石英玻璃的生产中的使用经济高效。由于高纯度下的商业数量的可行性，特别地广泛使用八甲基环四硅氧烷(OMCTS)。

所述聚烷基硅氧烷化合物可以聚合，并且通常作为纯物质或者通常以液体的形式作为包括其他化合物的混合物存在于生产材料中。其可以以液体的形式被供应到消耗单元，例如被供应到沉积燃烧器。但是通常，通过蒸发器将液体生产材料转化成气相或蒸气相并且通过导管系统将其作为连续的气流供应到消耗单元。

基于这些所谓的无氯起始原料，现有技术描述了多种用于生产合成石英玻璃的方法。因此可以参照例如EP 0760373 A、WO 99/15468 A、WO 99/54259 A、WO 2013/092553 A以及EP 0529189 A的说明书。

虽然现有技术的方法推荐使用提纯的起始原料，但是其部分地与这样的缺点相关，即生产与在蒸发器和蒸气传导导管系统中形成沉淀物或凝胶相关。

从现有技术的全面评估明显可知，在石英玻璃的生产中，为了防止凝胶的形成，起始材料中的氯含量、金属杂质含量以及残留水分，均分别非常重要。但是，并没有评估文件显示各个杂质关于凝胶的形成之间可能存在函数关系。而且，并未指明金属杂质确实是形成凝胶的原因。