一种硫化二苯胺的提纯方法

文档序号:580683 发布日期:2021-05-25 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 一种硫化二苯胺的提纯方法 (Purification method of diphenylamine sulfide ) 是由 周浩杰 马潇 杨平原 杨鑫楷 夏正建 李庆伟 毛智彪 许从应 于 2021-01-13 设计创作,主要内容包括:本发明适用于半导体技术领域,提供了一种硫化二苯胺的提纯方法,所述方法包括:提供第一化合物和第二化合物,将所述第一化合物溶解形成第一化合物分散液,将所述第二化合物溶解形成第二化合物分散液,其中,所述第一化合物包括硫化二苯胺粗品,所述第二化合物为螯合物,然后,向所述第一化合物分散液中加入所述第二化合物分散液,得到产品化合物,其中,所述产品化合物为硫化二苯胺纯品,所述产品化合物的纯度高于所述第一化合物的纯度。采用所述方法提纯所述硫化二苯胺粗品,降低了所述硫化二苯胺粗品中的杂质含量,进而提高了硫化二苯胺的纯度,并降低成本。(The invention is applicable to the technical field of semiconductors, and provides a method for purifying diphenylamine sulfide, which comprises the following steps: providing a first compound and a second compound, dissolving the first compound to form a first compound dispersion liquid, dissolving the second compound to form a second compound dispersion liquid, wherein the first compound comprises a crude product of diphenylamine sulfide, the second compound is a chelate, and then adding the second compound dispersion liquid into the first compound dispersion liquid to obtain a product compound, wherein the product compound is a pure product of diphenylamine sulfide, and the purity of the product compound is higher than that of the first compound. The method is adopted to purify the crude vulcanized diphenylamine product, so that the impurity content in the crude vulcanized diphenylamine product is reduced, the purity of the vulcanized diphenylamine is improved, and the cost is reduced.)

一种硫化二苯胺的提纯方法

技术领域

本发明属于半导体技术领域,尤其涉及一种硫化二苯胺的提纯方法。

背景技术

硫化二苯胺,也称吩噻嗪、硫氮杂蒽、硫代二苯胺和PTZ,是一种有机化 合物,呈黄色至绿灰色粉末或片状结晶,通常作为丙烯酸、丙烯酸酯类、甲基 丙烯酸酯类以及酯类单体的高效阻聚剂,由于甲基丙烯酸单体作为光刻胶树脂 的重要组成部分,要求硫化二苯胺的杂质含量低,特别是要求各金属杂质含量 均要在10ppb以下。但是,目前,在现有技术中采用的方法生产的硫化二苯胺, 生产所得硫化二苯胺中的金属杂质含量通常在1ppm以上,即,生产所得硫化 二苯胺中的金属杂质含量通常在1000ppb以上,将硫化二苯胺作为甲基丙烯酸 单体等树脂的阻聚剂时,因硫化二苯胺中的杂质含量在1000ppb以上,无法制 备电子级树脂,即,采用硫化二苯胺作为阻聚剂制备的树脂达不到半导体行业 所要求的高纯标准,进而无法将树脂应用于光刻胶树脂中,即使应用于光刻胶 树脂中,光刻胶树脂有可能因金属杂质含量高,而导致光刻胶树脂失效,导致 成本升高,而且,目前也没有一种可以将硫化二苯胺中的金属杂质含量降低至 10ppb以下的方法。

因此,目前急需一种硫化二苯胺的提纯方法,提高硫化二苯胺的纯度。

发明内容

本发明实施例提供一种硫化二苯胺的提纯方法,旨在解决硫化二苯胺纯度 低的技术问题。

本发明实施例是这样实现的,提供第一化合物和第二化合物,将所述第一 化合物溶解形成第一化合物分散液以及将所述第二化合物溶解形成第二化合物 分散液,其中,所述第一化合物包括硫化二苯胺粗品,所述第二化合物为螯合 物;

向所述第一化合物分散液中加入所述第二化合物分散液,得到产品化合物, 其中,所述产品化合物为硫化二苯胺纯品,所述产品化合物的纯度高于所述第 一化合物的纯度。

更进一步地,所述螯合物包括乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、乙 二胺四乙酸二钾、乙二胺四乙酸铵和乙二胺四乙酸二钠镁盐中的一种或几种组 合。

更进一步地,所述第一化合物在第一溶剂中溶解形成所述第一化合物分散 液,所述第一溶剂包括环己酮、四氢呋喃、丁酮、丙二醇甲醚醋酸酯、甲苯、 正辛烷、正庚烷和2-甲基辛烷中的一种或几种组合。

更进一步地,在所述提供第一化合物和第二化合物,将所述第一化合物溶 解形成第一化合物分散液以及将所述第二化合物溶解形成第二化合物分散液的 步骤之后,在所述向所述第一化合物分散液中加入所述第二化合物分散液,得 到产品化合物的步骤之前,还包括:

对所述第一化合物分散液进行第一热处理。

更进一步地,所述第一热处理的温度为30摄氏度-130摄氏度。

更进一步地,所述第一热处理的时间为1小时-5小时。

更进一步地,所述第二化合物在第二溶剂中溶解形成所述第二化合物分散 液,所述第二溶剂为水。

更进一步地,所述第二化合物在所述第二溶剂中溶解形成所述第二化合物 分散液中,所述第二溶剂的质量比与所述第二化合物的质量比的对应关系为1: 1-5。

更进一步地,在所述提供第一化合物和第二化合物,将所述第一化合物溶 解形成第一化合物分散液以及将所述第二化合物溶解形成第二化合物分散液的 步骤之后,在所述向所述第一化合物分散液中加入所述第二化合物分散液,得 到产品化合物的步骤之前,还包括:

对所述第二化合物分散液进行第二热处理,其中,所述第二热处理的温度 为30摄氏度-90摄氏度。

更进一步地,在向所述第一化合物分散液中加入所述第二化合物分散液, 得到产品化合物的步骤中,包括:

去除所述第二化合物分散液,得到产品化合物。

本发明提供一种硫化二苯胺的提纯方法,所述方法包括:提供第一化合物 和第二化合物,将所述第一化合物溶解形成第一化合物分散液,将所述第二化 合物溶解形成第二化合物分散液,其中,所述第一化合物包括硫化二苯胺粗品, 所述第二化合物为螯合物,然后,向所述第一化合物分散液中加入所述第二化 合物分散液,得到产品化合物,其中,所述产品化合物为硫化二苯胺,所述产 品化合物的纯度高于所述第一化合物的纯度。本发明因将所述第二化合物分散 液加入所述第一化合物分散液中,通过所述第二化合物分散液,降低了所述硫 化二苯胺粗品中的杂质,进而提高纯度,并降低成本。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例, 对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以 解释本发明,并不用于限定本发明。

目前,现有技术中生产的硫化二苯胺的杂质含量较多,特别是金属杂质, 含量达到10ppb以上,硫化二苯胺作为阻聚剂制备甲基丙烯酸单体,而甲基丙 烯酸单体为光刻胶树脂的组成成分,因硫化二苯胺中金属杂质含量高,进而导 致制备的甲基丙烯酸单体等树脂的金属杂质含量高,无法达到光刻胶树脂要求 的小于10ppb以下,而,目前也没有一种可以将硫化二苯胺中的金属杂质含量 降低至10ppb以下的方法,而采用本发明的方法,可以将硫化二苯胺中的金属 杂质含量降低至10ppb以下,可以制备得到高纯度的硫化二苯胺,即可以制备 得到电子级的硫化二苯胺,进而可以采用电子级的硫化二苯胺制备电子级的甲 基丙烯酸单体等树脂,进而使得电子级的甲基丙烯酸单体等树脂的杂质含量达 到光刻胶树脂的要求。

本发明提供一种硫化二苯胺的提纯方法,所述硫化二苯胺的提纯方法包括:

步骤A、提供第一化合物和第二化合物,将所述第一化合物溶解形成第一 化合物分散液以及将所述第二化合物溶解形成第二化合物分散液,其中,所述 第一化合物包括硫化二苯胺粗品,所述第二化合物包括螯合物。

在一种实施方式中,所述螯合物包括乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四 钠、乙二胺四乙酸二钾、乙二胺四乙酸铵和乙二胺四乙酸二钠镁盐中的一种或 几种组合。

在一种实施方式中,所述第一化合物在第一溶剂中溶解形成所述第一化合 物分散液,所述第一溶剂包括环己酮、四氢呋喃、丁酮、丙二醇甲醚醋酸酯、 甲苯、正辛烷、正庚烷和2-甲基辛烷中的一种或几种组合。

在一种实施方式中,所述第一化合物的质量比与所述第一溶剂的质量比为 1-1.5:1-2。具体地,所述第一化合物的质量比与所述第一溶剂的质量比可以为 1:1、1.1:1.4、1.4:1.8或1:2等。

在一种实施方式中,在所述提供第一化合物和第二化合物,将所述第一化 合物溶解形成第一化合物分散液以及将所述第二化合物溶解形成第二化合物分 散液的步骤之后,在所述向所述第一化合物分散液中加入所述第二化合物分散 液,得到产品化合物的步骤之前,对所述第一化合物分散液进行第一热处理。

在一种实施方式中,所述第一热处理的温度为30摄氏度-130摄氏度。具 体地,所述第一热处理的温度可以为32摄氏度、40摄氏度、60摄氏度、80摄 氏度、120摄氏度或125摄氏度等。

在一种实施方式中,所述第一热处理的时间为1小时-5小时。具体地,所 述第一热处理的时间可以为1.5小时、2小时、3.5小时或4.5小时等。

在一种实施方式中,所述第一热处理的搅拌速度为80r/min-140r/min。具体 地,所述第一热处理的搅拌速度可以为82r/min、90r/min、100r/min、112r/min 或130r/min等。

在一种实施方式中,所述第二化合物在第二溶剂中溶解形成所述第二化合 物分散液,所述第二溶剂为水。

在一种实施方式中,所述第二化合物在所述第二溶剂中溶解形成所述第二 化合物分散液中,所述第二溶剂的质量比与所述第二化合物的质量比的对应关 系为1:1-5。具体地,所述第二溶剂的质量比与所述第二化合物的质量比的对 应关系可以为1:2、1:3或1:4等。

在一种实施方式中,在所述提供第一化合物和第二化合物,将所述第一化 合物溶解形成第一化合物分散液以及将所述第二化合物溶解形成第二化合物分 散液的步骤之后,在所述向所述第一化合物分散液中加入所述第二化合物分散 液,得到产品化合物的步骤之前,对所述第二化合物分散液进行第二热处理。

在一种实施方式中,所述第二热处理的温度为30摄氏度-90摄氏度。具体 地,所述第二热处理的温度可以为35摄氏度、40摄氏度、50摄氏度、70摄氏 度或80摄氏度等。

在一种实施方式中,所述第二热处理搅拌速度为80r/min-140r/min。所述第 二热处理的搅拌速度为80r/min-140r/min。具体地,所述第二热处理的搅拌速度 可以为82r/min、90r/min、100r/min、112r/min或130r/min等。

步骤B、向所述第一化合物分散液中加入所述第二化合物分散液,得到产 品化合物,其中,所述产品化合物为硫化二苯胺纯品,所述产品化合物的纯度 高于所述第一化合物的纯度。

在一种实施方式中,在向所述第一化合物分散液中加入所述第二化合物分 散液,得到产品化合物的步骤中,包括:

去除所述第二化合物分散液,得到产品化合物。

详细描述如下:

实施例一

向一号四口烧瓶中加入100克所述第一化合物,第一化合物为硫化二苯胺 粗品,此时所述硫化二苯胺粗品的金属杂质含量达到10ppb以上,再向所述一 号四口烧瓶中加入100克的第一溶剂形成第一化合物分散液,第一溶剂为四氢 呋喃,所述四氢呋喃的纯度达到99.99999%及以上,对所述第一化合物分散液 进行第一热处理,所述第一热处理的温度为60摄氏度,所述第一热处理的搅拌 速度为100r/min,所述第一热处理的时间为2小时。

向二号四口烧瓶中加入5克所述第二化合物,所述第二化合物包括螯合物, 在本实施例中,所述螯合物为乙二胺四乙酸二钠。然后,再向所述二号四口烧 瓶中加入95克所述第二溶剂形成第二化合物分散液,即,乙二胺四乙酸二钠分 散液,所述第二溶剂为水,对所述乙二胺四乙酸二钠分散液进行第二热处理, 所述第二热处理的温度为60摄氏度,所述第二热处理的搅拌速度为90r/min。

然后,将加热完成的所述二号四口烧瓶中的所述乙二胺四乙酸二钠分散液 加入所述一号四口烧瓶中,继续对所述一号四口烧瓶进行加热搅拌1小时-4小 时,在本实施例中,加热搅拌时间为1小时。加热搅拌完成后,静置分层,将 所述乙二胺四乙酸二钠分散液导出,重复操作3次,直至所述乙二胺四乙酸二 钠分散液全部导出,得到产品化合物,所述产品化合物为硫化二苯胺纯品,所 述硫化二苯胺纯品的纯度高于所述硫化二苯胺粗品的纯度。

对所述一号四口烧瓶进行降温,结晶,收集,烘干,得到71.3克的硫化二 苯胺纯品,然后,将所述硫化二苯胺纯品进行检测,并将所述四氢呋喃进行回 收。将所述一号四口烧瓶降温至0摄氏度-20摄氏度,在本实施例中,将所述 一号四口烧瓶温度降至0摄氏度。结晶时间10小时-24小时,在本实施例中, 将结晶时间设置为10小时。

将烘干后的所述硫化二苯胺纯品进行ICP-MS检测,得到表1数据,ICP-MS 是电感耦合等离子体质谱仪。需要说明的是,表1中的ND表述的是因元素含 量低,超出仪器最低的检测范围。

表1:

由表1可知,采用本发明的方法提纯硫化二苯胺粗品,使得得到的硫化二 苯胺纯品中的金属杂质含量小于10ppb,即,即Ag、Al、Ca、Cu、Fe、K、Li、 Mg、Mn、Na、Ni和Zn等金属杂质均小于10ppb,采用本发明的制备方法可以 制备电子级的硫化二苯胺,进而可以采用电子级的硫化二苯胺作为阻聚剂制备 电子级的甲基丙烯酸单体等树脂,进而电子级的甲基丙烯酸单体等树脂达到光 刻胶树脂的金属含量小于10ppb的要求,尤其是Al、K、Mn和Na的含量远远 低于ICP-MS的检测范围,并且,采用本发明的方法提纯硫化二苯胺粗品,操 作简单、效率高、周期短以及成本低。

电子级即为高纯度。

在本发明中,在所述二号四口烧瓶中的所述乙二胺四乙酸二钠分散液加热 至与所述一号四口烧瓶的第一化合物分散液相同的温度时,将所述乙二胺四乙 酸二钠分散液加入所述一号四口烧瓶中,提高硫化二苯胺纯品的产量,降低生 产成本。

实施例二

向一号四口烧瓶中加入100克所述第一化合物,第一化合物为硫化二苯胺 粗品,此时所述硫化二苯胺粗品的金属杂质含量达到10ppb以上,再向所述一 号四口烧瓶中加入200克的第一溶剂形成第一化合物分散液,第一溶剂为甲苯, 所述甲苯的纯度达到99.99999%及以上,对所述第一化合物分散液进行第一热 处理形成第一化合物分散液,所述第一热处理的温度为80摄氏度,所述第一热 处理的搅拌速度为100r/min,所述第一热处理的时间为1小时。

向二号四口烧瓶中加入10克所述第二化合物,所述第二化合物包括螯合 物,在本实施例中,所述螯合物为乙二胺四乙酸二钾,然后,再向所述二号四 口烧瓶中加入90克所述第二溶剂形成乙二胺四乙酸二钾分散液,所述第二溶剂 为水,对所述乙二胺四乙酸二钾分散液进行第二热处理,所述第二热处理的温 度为80摄氏度,所述第二热处理的搅拌速度为100r/min。

然后,将加热完成的所述二号四口烧瓶中的所述乙二胺四乙酸二钾分散液 加入所述一号四口烧瓶中,继续对所述一号四口烧瓶进行加热搅拌1小时-4小 时,在本实施例中,加热搅拌时间为1小时,静置分层,将所述第二化合物分 散液导出,重复操作3次,直至所述乙二胺四乙酸二钾分散液全部导出,得到 产品化合物,所述产品化合物为硫化二苯胺纯品,所述产品化合物的纯度高于 所述第一化合物的纯度,即,硫化二苯胺纯品的纯度高于硫化二苯胺粗品的纯 度。

对所述一号四口烧瓶进行降温,结晶,收集,烘干,得到70.1克的硫化二 苯胺纯品,然后,将所述硫化二苯胺纯品进行检测,并将所述甲苯进行回收。 将所述一号四口烧瓶降温至0摄氏度-20摄氏度,在本实施例中,将所述一号 四口烧瓶温度降至0摄氏度。结晶时间10小时-24小时,在本实施例中,将结 晶时间设置为10小时。

将烘干后的所述产品化合物进行ICP-MS检测,得到表2数据,ICP-MS是 电感耦合等离子体质谱仪。需要说明的是,表2中的ND表述的是因元素含量 低,超出仪器检测范围。

表2:

由表2可知,采用本发明的方法提纯硫化二苯胺粗品,使得得到的硫化二 苯胺纯品中金属杂质含量小于10ppb,即Ag、Al、Ca、Cu、Fe、K、Li、Mg、 Mn、Na、Ni和Zn等金属杂质均小于10ppb,采用本发明的制备方法可以制备 电子级的硫化二苯胺,进而可以采用电子级的硫化二苯胺作为阻聚剂制备电子 级的甲基丙烯酸单体等树脂,进而电子级的甲基丙烯酸单体等树脂达到光刻胶 树脂的金属含量小于10ppb以下的要求,尤其是Ca、K、Mn和Na的含量远远 低于ICP-MS的检测范围,并且,采用本发明的方法提纯硫化二苯胺粗品,操 作简单、效率高、周期短以及成本低。

实施例三

向100升的一号反应釜中加入20000克所述第一化合物,第一化合物为硫 化二苯胺粗品,此时硫化二苯胺粗品的金属杂质含量达到10ppb以上,再向所 述一号反应釜中加入40000克的第一溶剂形成第一化合物分散液,第一溶剂为 正庚烷,所述正庚烷的纯度达到99.99999%及以上,对所形成第一化合物分散 液进行第一热处理,所述第一热处理的温度为70摄氏度,所述第一热处理的搅 拌速度为100r/min,所述第一热处理的时间为2小时。

向100升二号反应釜中加入4000克所述第二化合物,所述第二化合物包括 螯合物,在本实施例中,所述螯合物为乙二胺四乙酸铵,然后,再向所述二号 反应釜中加入36000克所述第二溶剂形成第二化合物分散液,即,形成乙二胺 四乙酸铵分散液,所述第二溶剂为水,将所述乙二胺四乙酸铵分散液进行第二 热处理,所述第二热处理的温度70摄氏度,所述第二热处理的搅拌速度为 80r/min-140r/min,在本实施例中,所述第二热处理的搅拌速度为130r/min。

然后,将加热完成的所述二号反应釜中的所述乙二胺四乙酸铵分散液加入 所述一号反应釜中,继续对所述一号反应釜进行加热搅拌1小时-4小时,在本 实施例中,加热搅拌时间为2小时,静置分层,将所述乙二胺四乙酸铵分散液 导出,重复操作3次,直至所述乙二胺四乙酸铵分散液全部导出,得到产品化 合物,所述产品化合物为硫化二苯胺纯品,所述产品化合物的纯度高于所述第 一化合物的纯度,即,硫化二苯胺纯品的纯度高于硫化二苯胺粗品的纯度。

对所述一号反应釜进行降温,结晶,收集,烘干,得到141200克的硫化二 苯胺纯品,然后,将所述硫化二苯胺纯品进行检测,并将所述正庚烷进行回收。 将所述一号四口烧瓶降温至0摄氏度-20摄氏度,在本实施例中,将所述一号 四口烧瓶温度降至0摄氏度。结晶时间10小时-24小时,在本实施例中,将结 晶时间设置为10小时。

将烘干后的所述产品化合物进行ICP-MS检测,得到表3数据,ICP-MS是 电感耦合等离子体质谱仪。需要说明的是,表3中的ND表述的是所检测的元 素含量低,超出仪器检测范围。

表3:

由表3可知,采用本发明的方法提纯硫化二苯胺粗品,使得得到的硫化二 苯胺纯品中金属杂质含量小于10ppb,即Ag、Al、Ca、Cu、Fe、K、Li、Mg、 Mn、Na、Ni和Zn等金属杂质均小于10ppb,采用本发明的制备方法可以制备 电子级的硫化二苯胺,进而可以采用电子级的硫化二苯胺作为阻聚剂制备电子 级的甲基丙烯酸单体等树脂,进而将电子级的甲基丙烯酸单体等树脂应用于光 刻胶树脂中,能达到光刻胶树脂的金属含量小于10ppb的要求,尤其是Cu、 Mn和Na远远小于ICP-MS检测范围,并且,采用本发明的方法提纯硫化二苯 胺粗品,操作简单、效率高、周期短以及成本低。

本发明提供一种硫化二苯胺的提纯方法,所述方法包括:提供第一化合物 和第二化合物,将所述第一化合物溶解形成第一化合物分散液,将所述第二化 合物溶解形成第二化合物分散液,其中,所述第一化合物包括硫化二苯胺粗品, 所述第二化合物为螯合物,然后,向所述第一化合物分散液中加入所述第二化 合物分散液,得到产品化合物,其中,所述产品化合物为硫化二苯胺,所述产 品化合物的纯度高于所述第一化合物的纯度。本发明因将所述第二化合物分散 液加入所述第一化合物分散液中,通过所述第二化合物分散液,降低了所述硫 化二苯胺粗品中的杂质,即,金属杂质,进而提高了硫化二苯胺的纯度,并降低成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明 的保护范围之内。

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