[發明專利]一種采用硼酸螢石法制備三氟化硼的方法

無效

• 申請號: 201110423400.X
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102515190A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 李中元
• 申請（專利權）人: 天津市泰亨氣體有限公司
• 主分類號: C01B35/06
• 分類號: C01B35/06
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 朱紅星

技術領域

本發明涉及一種化工產品，特別是一種采用硼酸螢石法制備三氟化硼的方法，適合于大規模的工業化生產三氟化硼。

背景技術

三氟化硼是有機合成和石油化工廣泛應用的一種重要催化劑，在很多有機化學反應如烷基化、聚合、異構化、加成、縮合及分解等過程中都有應用。它之所以在催化反應方面有如此廣泛的應用領域，是由于硼電子層結構有生成絡合物的強烈傾向，在酸性催化劑作用中產生催化活性結構，這一點非常重要。在許多反應中，以三氟化硼為基礎的催化劑要比天機酸金屬的鹵化物催化效能更活潑，而且不致于引起不利的副反應。作為催化劑，BF₃可以在各種形態下應用，例如以單獨氣態使用，或者和許多類型的無機與有機物劑一同使用；以及制成它的絡合物應用。同時，它又可采用蒸餾或化學方法進行再生回收，經精制重新使用。BF₃及其它合物在環氧樹脂中用固化劑，在聚酶纖維染色、制造醇溶性酚醛樹脂中也有廣泛的應用。

原有方法采用將螢石和硼酸混合后加熱至100℃以上，此反應中雜質如SF₄等會同時伴生，三氟化硼做為催化劑使用將影響使用效果。

（一）有機合成催化劑

BF₃在許多有機合成中擔當催化作用。如在中分子量PIB的工業化生產中，采用BF3催化體系，不但能簡化生產裝置、縮短生產周期、降低勞動強度，而且可顯著提高PIB的收率。

（二）離子滲硼

“滲硼”術語第一次在文獻中出現是1917年，但有關滲硼處理層特殊的詳細資料卻在五十年后才出現。

滲硼或硼化，是一種應用于黑色和有色金屬材料的奧氏體化學熱處理，使其表面生成含硼化物的硬化層。滲硼層的硬度高達2000HV，具有良好的耐磨性和抗蝕性。

由于三氟化硼更易操作，無需在氣路上加熱，在爐膛內分布更均勻，且由于其硼的含量較高，故常用于離子滲硼中硼的載氣。

（三）用做常溫快速固化劑

BF₃是環氧樹脂常溫快速固化劑。BF₃作為固化劑需與環氧樹脂分開包裝，隨用隨酸。操作時配比誤差影響粘接質量，工藝繁瑣?，F選擇不同熔點的固體物質作為包裹材料，將BF₃制成微型膠囊，通過囊壁阻斷環氧樹脂與BF₃作用，采用而制成單一成產品且可穩定貯存，通過囊材熔點選擇釋放溫度，在此溫度下囊材料放出BF3固化劑，與環氧樹脂混合，促使其快速固化。且可通過選擇囊材物質的黏性與分子鏈長，改善固化環氧樹脂的柔順性。

（四）核方法領域應用

用三氟化硼-10-乙醚絡合物與氯化鈣反應生成硼酸三甲酯，然后水解，經蒸濃后，得到的高純硼酸可用于核反應堆作為中子慢化劑。

₃的某些絡合物以10?BF₃的形式富集10B，可用于分離硼的同位素。而10?BF₃可在核方法中的比例是子計數器內用做中子吸收介質，并用于核反應堆的控制。

（五）半導體器件制造工藝的離子注入源

三氟化硼在半導體器件制造工藝中用做離子注入源，可以改善半導體器件的性能。

在元素周期表中Ⅳ族硅原子晶體是摻雜Ⅴ族原子時，因外層電子多出一個自由電子而能夠導電。我們把Ⅴ族雜質稱N型雜質，而把生成自由電子的原子稱為給予體。當摻雜Ⅲ族原子時，與上述情況相反，因缺少一個電子而出現孔洞。在此孔內，鄰近的電子可以跳入，并可按順序移動。這種Ⅲ型雜質稱為P型雜質，而生產孔的原則則稱為受體。通常，磷和砷作為N型雜質使用，硼則作為P型雜質使用，這種雜質稱為摻雜質。通常，摻雜質的比例為106-107個硅原子中摻雜1個雜質，以形成一個導電區。