Entfernung von polaren organischen Verbindungen und Fremdmetallen aus Organosilanen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung einer Zusammensetzung, enthaltend Organosilane sowie mindestens eine polare organische Verbindung und/oder mindestens ein Fremdmetall und/oder eine Fremdmetall enthaltende Verbindung, wobei die Zusammensetzung mit mindestens einem Adsorptionsmittel in Kontakt gebracht wird und anschließendem Gewinnen der Zusammensetzung, in der der Gehalt der organischen polaren Verbindung und/oder des Fremdmetalls und/oder der Fremdmetall enthaltenden Verbindung vermindert ist sowie eine entsprechende Zusammensetzung in der der Gehalt an polaren organischen Verbindungen und/oder Fremdmetallen auf Spuren vermindert ist, als auch die Verwendung von Adsorptionsmitteln zur Reduzierung der genannten Verbindungen.

Speziell bei Anwendung von organischen Silanen, wie Alkoxysilanen, Alkylalkoxysilanen, Alkenylalkoxysilanen, Alkinylalkoxysilanen, Arylalkoxysilanen oder auch organofunktionellen Silanen und Kieselsäureestern in der Nanotechnologie oder im Bereich der Mikroelektronik besteht ein Bedarf an höchstreinen Silanen, in denen die üblichen Verunreinigungen bis auf Spuren im Bereich der Nachweisgrenze vermindert sind. Denn selbst geringe Mengen an Verunreinigungen haben hier einen erheblichen Einfluss auf die Qualität der unter Verwendung der Silane hergestellten Produkte. Kommen Siliciumverbindungen in der Mikroelektronik zum Einsatz, wie beispielsweise bei der Abscheidung isolierender, dielektrischer Schichten in der Halbleiterindustrie, generieren selbst Spuren an Verunreinigungen mit polaren organischen Verbindungen und/oder Fremdmetalle bei diesen sensiblen Anwendungen erhebliche Probleme. Die genannten organischen Verunreinigungen stören zudem bei der Herstellung dieser Schichten über CVD oder Spin-on Prozesse und üben einen negativen Effekt auf die Schichtmorphologie aus. Sind Fremdmetalle in den Siliciumverbindungen enthalten, so führt dies zu unerwünschten Dotierungseffekten und setzt durch Migrationsprozesse die Lebenszeit elektrischer Bauteile herab.

Prozessbedingt kommt es bei der großtechnischen Herstellung von organischen Silanen zu einer Kontamination mit unerwünschten Fremdmetallen.

Häufig verbleiben bei der Herstellung organischer Silane auch polare organische Verunreinigungen, wie z. B. Alkohole nach Veresterungen im Produkt, die über übliche Destillationsschritte nicht abgetrennt werden können.

Aus der EP 0 684 245 A2 ist bekannt den Gehalt an Kohlenwasserstoffen in Halogensilanen durch Adsorption dieser an einem Adsorbens zu verringern und EP 0 957 105 A2 offenbart die Verringerung von Resthalogengehalten und die Farbzahlverbesserung in Alkoxysilan oder Alkoxysilan basierten Zusammensetzungen durch eine Behandlung dieser mit Aktivkohle.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reduktion von polaren organischen Verbindungen und/oder des Fremdmetallgehaltes als auch des Gehaltes einer Fremdmetall enthaltenden Verbindung in Organosilanen auf einfache und wirtschaftliche Weise zu ermöglichen. Ferner bestand die Aufgabe höchstreine Organosilane mit geringsten Gehalten an polaren organischen

Verbindungen und/oder Fremdmetallen sowie Fremdmetall enthaltenden Verbindungen bereitzustellen.

Gelöst werden die Aufgaben entsprechend den Angaben in den Patentansprüchen.

Es wurde gefunden, dass durch Behandlung einer Zusammensetzung umfassend Organosilane, polare organische Verbindungen, Fremdmetalle und/oder Fremdmetall enthaltende Verbindungen mit einem Adsorptionsmittel durch in Kontaktbringen mit diesem und nachfolgendem Gewinnen der Zusammensetzung, der Gehalt der organischen polaren Verbindung, der Fremdmetalle und/oder der Fremdmetall enthaltenden Verbindungen erheblich vermindert ist, insbesondere, wenn die Zusammensetzung vor der Behandlung im Wesentlichen wasserfrei ist.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Behandlung einer Zusammensetzung, enthaltend Organosilane sowie mindestens eine polare organische Verbindung und/oder mindestens ein Fremdmetall und/oder eine Fremdmetall enthaltende Verbindung, wobei die Zusammensetzung, die insbesondere im Wesentlichen wasserfrei ist, mit mindestens einem Adsorptionsmittel in Kontakt gebracht wird und Gewinnen der Zusammensetzung, in der der Gehalt der organischen polaren Verbindung und/oder des Fremdmetalls und/oder der Fremdmetall enthaltenden Verbindung vermindert ist.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass der Fremdmetallgehalt und/oder der Gehalt der Fremdmetall enthaltenden Verbindung, - in der Regel handelt es sich um einen Restgehalt an Fremdmetall oder Fremdmetall enthaltender Verbindung, der sich destillativ schlecht bzw. nicht weiter abtrennen lässt - insbesondere unabhängig voneinander, jeweils auf einen Gehalt im Bereich von unter 100 μg/kg, insbesondere unter 30 μg/kg, bevorzugt unter 15 μg/kg, besonders bevorzugt unter 10 μg/kg reduziert werden kann. Entsprechend ist es bevorzugt, wenn der Gehalt der polaren organischen Verbindung, die bevorzugt nur noch in geringer Konzentration, wie beispielsweise zwischen 0,1 und 0,015 Gew.-% in der Zusammensetzung enthalten ist, bis auf Spuren von unter 0,01 Gew.-% gesenkt werden kann.

Als polare organische Verbindungen im Sinne der Erfindung gelten organische Verbindungen mit einem permanenten Dipol, die auf einem Kohlenstoffgerüst basieren, und insbesondere kein Siliciumatom enthalten. Bevorzugte polare organische Verbindungen sind die bei der Herstellung von Alkoxysilanen verwendeten und/oder bei der Hydrolyse und Kondensation von Alkoxysilanen freigesetzten Alkohole, wie z. B. Methanol, Ethanol, Propanol und Butanol, aber auch übliche organische Lösungsmittel, die bei der Synthese der Organosilane eingesetzt werden, insbesondere lassen sich diese polaren organischen Verbindungen nicht weiter mit den, dem Fachmann geläufigen, üblichen Methoden vermindern.

Als Organosilane werden insbesondere Organosilane der allgemeinen Formel I angesehen. In der zu behandelnden Zusammensetzung liegt mindestens ein Organosilan, das der allgemeinen Formel I entspricht vor,

R ¹ _a R ² _b R ³ _c Si(OR ⁴ ) _(4-a -b-c) (I)

wobei 0 < a < 3, 0 < b < 3, 0 < c ≤ 3 und a + b + c < 3, R ¹ Wasserstoff, eine lineare, verzweigte und/oder cyclische sowie gegebenenfalls substituierte Alkyl-Gruppe mit 1 bis 18 C-Atomen und/oder eine lineare, verzweigte und/oder cyclische Alkoxy-, Alkoxyalkyl-, Aryloxyalkyl-, Arylalkyl,- Aminoalkyl-, Halogenalkyl-, Polyether-, Polyetheralkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Epoxyalkyl-, Ureidoalkyl-, Mercaptoalkyl-, Cyanoalkyl-, Isocyanatoalkyl-, Methacryloxyalkyl-, und/oder Acryloxyalkyl-Gruppe mit 1 bis 18 C-Atomen und/oder eine Aryl-Gruppe mit 6 bis 12 C-Atomen ist, wobei R ² Wasserstoff, eine lineare, verzweigte und/oder cyclische Alkyl-Gruppe mit 1 bis 18 C- Atomen und/oder eine Aryl-Gruppe mit 6 bis 12 C-Atomen, R ³ Wasserstoff, eine lineare, verzweigte und/oder cyclische Alkyl-Gruppe mit 1 bis 18 C-Atomen und/oder eine Aryl-Gruppe mit 6 bis 12 C-Atomen und/oder R ⁴ eine lineare, verzweigte und/oder cyclische Alkyl- und/oder Alkoxyalkyl-Gruppe mit 1 bis 8 C-Atomen sind und/oder Mischungen dieser Organosilane.

Erfindungsgemäße Organosilane sind insbesondere Tetraalkoxysilane, Alkyltrialkoxy- silane und/oder Dialkyldialkoxysilane, Trialkylalkoxysilane, wie Tetraethoxysilan, Tetramethoxysilan, Methylthethoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Dimethyldiethoxy- silan, Dimethyldimethoxysilan, Trimethylmethoxysilan und/oder Trimethylethoxysilan.

Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen ist für R ¹ die Aminoalkyl-Gruppe bevorzugt ausgewählt aus den aminopropylfunktionellen Gruppen der Formeln - (CH ₂ )S-NH ₂ , -(CH ₂ )S-NHR', -(CH ₂ ) ₃ -NH(CH ₂ ) ₂ -NH ₂ oder

-(CH ₂ ) ₃ -NH(CH ₂ ) ₂ -NH(CH ₂ ) ₂ -NH ₂ , worin R' eine lineare, verzweigte oder cyclische Alkyl-Gruppe mit 1 bis 18 C-Atomen oder eine Aryl-Gruppe mit 6 bis 12 C-Atomen ist,

die Polyether-Gruppe bzw. Polyetheralkyl-Gruppe entspricht bevorzugt einer der Formeln R'-(O-CH2-CH2-)nO-(CH ₂ )3-, R'-(O-CH2-CH2-CH2-)nO-(CH ₂ )3-, R'-(O-CH ₂ - CH ₂ -CH2-CH2-)nO-(CH ₂ )3-, R'-(O-CH ₂ -CH ₂ -)nO- _J R'-(O-CH2-CH2-CH ₂ -)nO- _J R'-(O-CH ₂ - CH2-CH ₂ -CH ₂ -)nO- _J R'O[-CH2-CH(CH3)-O]n-(CH ₂ )3- oder R ¹ Ot-CH ₂ -CH(CHs)-O] _n - mit einer Kettenlänge n gleich 1 bis 30, insbesondere 1 bis 14, wobei R' bevorzugt für H oder eine lineare, verzweigte oder cyclische Alkylgruppe mit 1 bis 6 C-Atomen steht, insbesondere Methyl, Ethyl, i-Propyl oder n-Propyl, die Methacryloxyalkyl- bzw. die Acryloxyalkyl-Gruppen entsprechen bevorzugt einer 3-Methacryloxypropyl-Gruppe und/oder einer 3-Acryloxypropyl-Gruppe, die Alkoxy-Gruppe ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe Methoxy-, Ethoxy-, n-Propoxy- und/oder iso-Propoxy- Gruppe, die Alkenyl-Gruppe ist bevorzugt eine Vinyl-, Isoprenyl oder eine AIIyI- Gruppe, die Epoxy-Gruppe entspricht bevorzugt einer 3-Glycidyloxypropyl- oder 2- (3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyl-Gruppe, die Halogenalkyl-Gruppe entspricht bevorzugt einer Fluoralkyl-Gruppe mit einem Rest R ^8* -Y _m -(CH ₂ ) _S -, wobei R ^8* einem mono-, oligo- oder perfluorierten Alkyl-Rest mit 1 bis 9 C-Atomen oder einem mono-, oligo- oder perfluorierten Aryl-Rest, wobei ferner Y einem CH ₂ -, O-, Aryl- oder S-Rest entspricht und m = 0 oder 1 und s = 0 oder 2 ist. Gemäß einer Ausführungsform entspricht R ¹ einer F ₃ C(CF ₂ ) _r (CH ₂ ) _s -Gruppe, wobei r eine ganze Zahl von 0 bis 9 darstellt, s gleich 0 oder 2 ist, bevorzugt ist r gleich 5 und s gleich 2, besonders bevorzugte Gruppen sind die CF ₃ (CF ₂ ) ₅ (CH ₂ ) ₂ - oder CF ₃ (CF ₂ ) ₇ (CH ₂ ) ₂ - oder CF ₃ (C ₆ H ₄ )- oder C ₆ F ₅ -Gruppen.

In der bevorzugten Ausführungsform entsprechen R ² und/oder R ³ Wasserstoff oder einer linearen oder verzweigten Alkyl-Gruppe mit 1 bis 8 C-Atomen, insbesondere einer Methyl-, Ethyl- n-Propyl-, iso-Propyl- oder n-Octyl-Gruppe oder einer Aryl- Gruppe mit 6 C-Atomen und R ⁴ einer Methyl-, Ethyl- n-Propyl- oder iso-Propyl- Gruppe, wobei insgesamt tetraalkoxy-, trialkoxy- und/oder dialkoxysubstituierte Silane bevorzugt sind.

Erfindungsgemäß sind die Zusammensetzungen zudem im Wesentlichen wasserfrei. Als wasserfrei gilt eine erfindungsgemäße Zusammensetzung, wenn der Gehalt an Wasser nach Karl Fischer < 10 ppm, insbesondere < 5 ppm, beträgt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die zu behandelnde Zusammensetzung Organosilane, die oligomeren oder polymeren Organosiloxanen entsprechen, die aus der wenigstens teilweisen Hydrolyse und Kondensation von Organosilanen der allgemeinen Formel I erhalten werden,

R ¹ _a R ² _b R ³ _c Si(OR ⁴ ) _(4-a -b-c) (I)

wobei 0 < a < 3, 0 < b < 3, 0 < c ≤ 3 und a + b + c < 3, R ¹ Wasserstoff, eine lineare, verzweigte und/oder cyclische, gegebenenfalls substituierte Alkyl-Gruppe mit 1 bis 18 C-Atomen und/oder eine lineare, verzweigte und/oder cyclische Alkoxy-, Alkoxyalkyl-, Aryloxyalkyl-, Arylalkyl,- Aminoalkyl-, Halogenalkyl-, Polyether-, Polyetheralkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Epoxyalkyl-, Ureidoalkyl-, Mercaptoalkyl-, Cyanoalkyl-, Isocyanatoalkyl-, Methacryloxyalkyl-, und/oder Acryloxyalkyl-Gruppe mit 1 bis 18 C- Atomen und/oder eine Aryl-Gruppe mit 6 bis 12 C-Atomen ist, wobei R ² Wasserstoff, eine lineare, verzweigte und/oder cyclische Alkyl-Gruppe mit 1 bis 18 C-Atomen und/oder eine Aryl-Gruppe mit 6 bis 12 C-Atomen, R ³ Wasserstoff, eine lineare, verzweigte und/oder cyclische Alkyl-Gruppe mit 1 bis 18 C-Atomen und/oder eine Aryl-Gruppe mit 6 bis 12 C-Atomen und/oder R ⁴ eine lineare, verzweigte und/oder cyclische Alkyl- und/oder Alkoxyalkyl-Gruppe mit 1 bis 8 C-Atomen sind und/oder Mischungen dieser Organosilane. Als oligomere Organosiloxane gelten alle Siloxane mit mindesten zwei Si-Atomen je Siloxaneinheit.

Dabei sind die folgenden Substitutionsmuster für R ¹ , R ² , R ³ und R ⁴ besonders bevorzugt. Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen ist für R ¹ die Aminoalkyl-

Gruppe ausgewählt aus den aminopropylfunktionellen Gruppen der Formeln -(CH ₂ ) ₃ - NH ₂ , -(CH ₂ ) _S -NHR', -(CH ₂ ) ₃ -NH(CH ₂ ) ₂ -NH ₂ oder-(CH ₂ ) ₃ -NH(CH ₂ ) ₂ -NH(CH ₂ ) ₂ -NH ₂ ,

worin R' eine lineare, verzweigte oder cyclische Alkyl-Gruppe mit 1 bis 18 C-Atomen oder eine Aryl-Gruppe mit 6 bis 12 C-Atomen ist, die Polyether- bzw. Polyetheralkyl- Gruppe entspricht bevorzugt einer der Formeln R'-(O-CH2-CH ₂ -)nO-(CH ₂ )3-, R'-(O- CH ₂ -CH2-CH2-)nO-(CH ₂ )3-, R'-(O-CH2-CH2-CH2-CH2-)nO-(CH ₂ )3-, R'-(O-CH ₂ -CH ₂ -) _n O- , R'-(O-CH2-CH2-CH ₂ -)nO- _J R'-(O-CH2-CH2-CH2-CH ₂ -)nO- _J R'O[-CH ₂ -CH(CH ₃ )-O] _n - (CH ₂ )3- oder RO[-CH ₂ -CH(CH ₃ )-O]n- mit einer Kettenlänge n gleich 1 bis 30, insbesondere 1 bis 14, wobei R' bevorzugt für H oder eine lineare, verzweigte oder cyclische Alkylgruppe mit 1 bis 6 C-Atomen steht, insbesondere Methyl, Ethyl, i- Propyl oder n-Propyl, die Methacryloxyalkyl- bzw. die Acryloxyalkyl-Gruppen entsprechen bevorzugt einer 3-Methacryloxypropyl-Gruppe und/oder einer 3- Acryloxypropyl-Gruppe, die Alkoxy-Gruppe ist bevorzugt ausgewählt aus den Gruppen Methoxy, Ethoxy, n-Propoxy und/oder iso-Propoxy, die Alkenyl-Gruppe ist bevorzugt eine Vinyl-, Isoprenyl oder eine Allyl-Gruppe, die Epoxy-Gruppe entspricht bevorzugt einer 3-Glycidyloxypropyl- oder 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyl-Gruppe, die Halogenalkyl-Gruppe entspricht bevorzugt einer Fluoralkyl-Gruppe mit einem Rest R ^8* -Y _m -(CH ₂ ) _S -, wobei R ^8* einem mono-, oligo- oder perfluorierten Alkyl-Rest mit 1 bis 9 C-Atomen oder einem mono-, oligo- oder perfluorierten Aryl-Rest, wobei ferner Y einem CH ₂ -, O-, Aryl- oder S-Rest entspricht und m = 0 oder 1 und s = 0 oder 2 ist. Gemäß einer Ausführungsform entspricht R ¹ einer F ₃ C(CF ₂ ) _r (CH ₂ ) _s -Gruppe, wobei r eine ganze Zahl von 0 bis 9 darstellt, s gleich 0 oder 2 ist, bevorzugt ist r gleich 5 und s gleich 2, besonders bevorzugte Gruppen sind die CF ₃ (CF ₂ ) ₅ (CH ₂ ) ₂ - oder CF ₃ (CF ₂ ) ₇ (CH ₂ ) ₂ - oder CF ₃ (C ₆ H ₄ )- oder eine C ₆ F ₅ -Gruppen.

Die oligomeren oder polymeren Organosiloxane umfassen insbesondere kettenförmige, cyclische, vernetzte und/oder raumvernetzte Strukturelemente, wobei die kettenförmigen und cyclischen Strukturelemente in idealisierter Form den allgemeinen Formeln Il und III entsprechen

(II) (Hl)

und, wobei in den vernetzten und/oder raumvernetzten Strukturelementen - die nicht in idealisierter Form dargestellt wurden - die Substituenten R, wie auch die

Substituenten R der idealisiert dargestellten Strukturelemente gemäß der Formel Il und/oder III unabhängig voneinander aus den organischen Resten R ¹ , R ² und/oder

R ³ und/oder aus Hydroxygruppen bestehen. In der Regel kann der

Oligomerisierungsgrad im Bereich von 2 bis 30 liegen, wobei der Oligomerisierungs- oder Polymerisationsgrad aber auch höher liegen kann. Der Oligomerisierungs- oder

Polymerisationsgrad der Organosilane entspricht der Anzahl der Si-Einheiten pro Molekül.

Die Zusammensetzung jedes oligomeren oder polymeren Organosilans ergibt sich unter Berücksichtigung der Tatsache, dass jedes Sauerstoffatom einer monomeren Silan-Einheit der allgemeinen Formel (I) als Brückenbildner zwischen zwei Siliciumatomen fungieren kann. Somit bestimmt sich über die Anzahl der möglichen verfügbaren Sauerstoffatome jedes Silans der allgemeinen Formel (I) auch die Funktionalität jeder einzelnen Siloxaneinheit im Organosilan; die monomeren Organosilane der allgemeinen Formel (I) können somit mono-, di- , tri- oder tetrafunktionell vorliegen.

Die zum Aufbau von oligomeren und/oder polymeren Organosilanen mit kettenförmigen, cyclischen, vernetzten und/oder raumvernetzten Strukturelementen vorhandenen Baueinheiten umfassen demgemäß das monofunktionelle (R)3-Si-O- mit der Bezeichnungsweise M, das difunktionelle -O-Si(R)2-O- mit der Bezeichnungsweise D, das trifunktionelle (-O-)sSiR, dem das Symbol T zugeordnet

wurde und das tetrafunktionelle Si(-O-) ₄ mit dem Symbol Q. Die Bezeichnungsweise der Baueinheiten erfolgt gemäß ihrer Funktionalität mit den Symbolen M, D, T und Q.

Als Fremdmetalle und/oder Fremdmetall enthaltende Verbindungen werden jene angesehen, bei denen das Metall nicht Silicium entspricht. Die Adsorption des mindestens einen Fremdmetalls und/oder mindestens eine Fremdmetall enthaltenden Verbindung erfolgt insbesondere selektiv aus der Organosilane enthaltenden Zusammensetzung, dabei kann die Adsorption sowohl in Lösung als auch in der Gasphase erfolgen. Als Fremdmetalle oder Fremdmetall enthaltende Verbindungen werden auch Halbmetalle oder Halbmetalle enthaltende Verbindungen verstanden, wie beispielsweise Bor, Bortrichlorid und Borsäureester, wie B(OMe)3 oder B(OEt) ₃ .

Beispielsweise kann es sich bei den zu vermindernden Fremdmetallen und/oder Fremdmetall enthaltenden Verbindungen um Metallhalogenide, Metallhydrogen- halogenide, Metallalkoxide, Metallester und/oder Metallhydride sowie Mischungen dieser Verbindungen handeln. Aber auch die mit organischen Resten, wie Alkyl- oder Aryl-Gruppen, funktionalisierten Metallhalogenide, Metallhydrogenhalogenide oder Metallhydride können mit sehr guten Ergebnissen aus Organosilanen entfernt werden. Gleichfalls können beispielsweise in kontinuierlich ablaufenden Prozessen mitgeschleppte partikuläre Metalle die Zusammensetzung kontaminieren. Bevorzugt können die Gehalte an Bor, Aluminium, Kalium, Lithium, Natrium, Magnesium, Calcium und/oder Eisen reduziert werden, insbesondere werden auf diesen Metallen basierende Verbindungen abgetrennt.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für die Abtrennung bzw. Reduzierung von polaren organischen Verbindungen und/oder Fremdmetall enthaltenden Verbindungen deren Siedepunkt im Bereich des Siedepunktes eines Organosilans liegt oder mit diesem als Azeotrop übergehen würden. Diese polaren organischen Verbindungen und/oder Fremdmetall enthaltenden Verbindungen

können teilweise nur schwer bis überhaupt nicht destillativ abgetrennt werden. Als Siedepunkt, der im Bereich des Siedepunktes eines Organosilans liegt, wird ein Siedepunkt angesehen, der im Bereich von ± 20 ⁰ C des Siedepunktes eines der Organosilane bei Normaldruck (etwa 1013,25 hPa oder 1013,25 mbar) liegt.

Im Allgemeinen kann das Fremdmetall und/oder die Fremdmetall enthaltende Verbindung um 40,0 bis 99,8 Gew.-% vermindert werden. Insbesondere wird der Fremdmetallgehalt um 50 bis 90 Gew.-%, bevorzugt um 85 bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt um 95 bis 99,8 Gew.-% vermindert. Für Eisen enthaltende Zusammensetzungen ermöglicht das Verfahren eine Reduktion des Restgehaltes um 85 bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt um 90 bis 99,8 Gew.-%. Im Allgemeinen kann beispielsweise der Aluminiumgehalt einer Zusammensetzung von anorganischen Silanen um 40 bis 99 Gew.-%, bevorzugt um 85 bis 99 Gew.-% und der Borgehalt um 95 bis 99,8 Gew.-% reduziert werden.

Der Fremdmetallgehalt und/oder der Gehalt der Fremdmetall enthaltenden Verbindung in einer Zusammensetzung kann bevorzugt in Bezug auf die metallische Verbindung, insbesondere unabhängig voneinander, jeweils auf einen Gehalt im Bereich von unter 100 μg/kg reduziert werden. Diese Zusammensetzung gilt im Sinne der Erfindung als höchstrein. Insbesondere kann der Gehalt auf unter 30 μg/kg, bevorzugt unter 15 μg/kg, besonders bevorzugt unter 10 μg/kg reduziert werden.

Als polare organische Verbindungen im Sinne der Erfindung gelten organische Verbindungen mit einem permanenten Dipol die auf einem Kohlenstoffgerüst basieren, insbesondere sind dies Alkohole, wie Ethanol, Methanol, Butanol, n- Propanol und/oder iso-Propanol. Erfindungsgemäß können diese polaren organischen Verbindungen bis auf einen Gehalt von unter 0,01 Gew.-% gesenkt

werden. Eine Zusammensetzung mit einem entsprechenden Gehalt an einer polaren organischen Verbindung gilt ebenfalls als höchstrein.

Zur Durchführung des Verfahrens können zweckmäßig sowohl anorganische als auch organische Adsorptionsmittel (synonym zu Adsorbentien) verwendet werden, die zudem hydrophil und/oder hydrophob sein können. Je nachdem, welche polare organische Verbindung und/oder Fremdmetalle oder Fremdmetall enthaltenden Verbindungen abzutrennen sind kann es zweckmäßig sein, dass ein Gemisch aus hydrophilen und hydrophoben Adsorptionsmitteln oder auch ein Adsorptionsmittel, das beide Funktionen aufweist eingesetzt wird. Ausgewählt sein können die Adsorptionsmittel aus der Gruppe der Aktivkohlen oder der Silikate, insbesondere aus Kieselgur oder Kieselerde, geeignet sind auch Zeolithe, organische Harze oder Silikate, wie pyrogene Kieselsäure und Fällungskieselsäure (Silicagel). Bevorzugte Adsorptionsmittel sind Aktivkohle, insbesondere Norit Aktivkohle SA+ (Norit Deutschland GmbH, Kieselgur Seitz Super (PaII Corporation), Kieselgur (0,2 - 0,5 mm Durchmesser, Süd-Chemie).

Im Allgemeinen wird die erfindungsgemäße Behandlung von Zusammensetzungen umfassend Organosilane derart durchgeführt, dass zunächst das Adsorptionsmittel erhitzt wird, um es sorgfältig zu trocknen und um gegebenenfalls adsorbierte flüchtige Verunreinigungen zu entfernen und eine maximale Beladung des Adsorptionsmittels zu ermöglichen. Anschließend wird das getrocknete Adsorptionsmittel unter Schutzgasatmosphäre mit der Zusammensetzung in Kontakt gebracht, gegebenenfalls wird gerührt. Geeigneterweise erfolgt die Behandlung bei Raumtemperatur und Normaldruck über mehre Stunden. Vorteilhaft wird die Zusammensetzung zwischen 1 Minute bis zu 10 Stunden, insbesondere 2 Minuten bis 5 Stunden mit dem Adsorptionsmittel in Kontakt gebracht. Die Gewinnung oder Abtrennung der gereinigten Zusammensetzung erfolgt in der Regel durch Filtration, Zentrifugieren oder Sedimentation. Die Verfahrensführung kann je nach Bedarf diskontinuierlich oder kontinuierlich erfolgen. Die erhaltene Zusammensetzung,

basierend auf Organosilanen, weist einen, um 40 bis 99,8 Gew.-%, reduzierten Fremdmetallgehalt und/oder Gehalt an Fremdmetall enthaltender Verbindung auf. Ausgedrückt in μg/kg kann der Gehalt auf unter 100 μg/kg, insbesondere unter 30 μg/kg, bevorzugt unter 15 μg/kg, besonders bevorzugt unter 10 μg/kg reduziert werden. Der Gehalt der polaren organischen Verbindungen kann mit diesem Verfahren auf einen Gehalt von unter 0,01 Gew.-% gesenkt werden.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Zusammensetzung, insbesondere eine höchstreine, enthaltend mindestens ein Organosilan der allgemeinen Formel I und/oder Organosilane die oligomeren oder polymeren Organosiloxanen entsprechen, die aus der wenigstens teilweisen Hydrolyse und Kondensation von Organosilanen der allgemeinen Formel I erhalten werden,

R ¹ aR ² bR ³ cSi(OR ⁴ ) _(4-a -b-c), (I)

wobei 0 < a < 3, 0 < b < 3, 0 < c ≤ 3 und a + b + c < 3, R ¹ Wasserstoff, eine lineare, verzweigte und/oder cyclische, gegebenenfalls substituierte Alkyl-Gruppe mit 1 bis 18 C-Atomen und/oder eine lineare, verzweigte und/oder cyclische Alkoxy-, Alkoxyalkyl-, Aryloxyalkyl-, Arylalkyl,- Aminoalkyl-, Halogenalkyl-, Polyether-, Polyetheralkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Epoxyalkyl-, Ureidoalkyl-, Mercaptoalkyl-, Cyanoalkyl-, Isocyanoalkyl-, Methacryloxyalkyl-, und/oder Acryloxyalkyl-Gruppe mit 1 bis 18 C- Atomen und/oder eine Aryl-Gruppe mit 6 bis 12 C-Atomen ist, wobei R ² Wasserstoff, eine lineare, verzweigte und/oder cyclische Alkyl-Gruppe mit 1 bis 18 C-Atomen und/oder eine Aryl-Gruppe mit 6 bis 12 C-Atomen, R ³ Wasserstoff, eine lineare, verzweigte und/oder cyclische Alkyl-Gruppe mit 1 bis 18 C-Atomen und/oder eine Aryl-Gruppe mit 6 bis 12 C-Atomen und/oder R ⁴ eine lineare, verzweigte und/oder cyclische Alkyl- und/oder Alkoxyalkyl-Gruppe mit 1 bis 8 C-Atomen ist und/oder Mischungen dieser Organosilane, deren Fremdmetallgehalt und/oder Gehalt der Fremdmetall enthaltenden Verbindung jeweils unter 100 μg/kg und/oder deren

Restgehalt an organischen polaren Verbindungen unter 0,01 Gew.-% liegt. Erfindungsgemäß ist die polare organische Verbindung ein Alkohol, insbesondere Methanol, Ethanol, n-Propanol und/oder iso-Propanol. Bevorzugt liegt der Fremdmetallgehalt und/oder der Gehalt der Fremdmetall enthaltenden Verbindung unter 30 μg/kg, insbesondere unter 15 μg/kg und besonders bevorzugt unter 10 μg/kg. Ferner ist die erfindungsgemäße Zusammensetzung im Wesentlichen wasserfrei.

Dabei sind die folgenden Substitutionsmuster für R ¹ , R ² , R ³ und R ⁴ besonders bevorzugt. Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen ist für R ¹ die Aminoalkyl- Gruppe bevorzugt ausgewählt aus den aminopropylfunktionellen Gruppen der Formeln -(CH ₂ )S-NH ₂ , -(CH ₂ ) ₃ -NHR\ -(CH ₂ ) ₃ -NH(CH ₂ ) ₂ -NH ₂ oder

-(CH ₂ ) ₃ -NH(CH ₂ ) ₂ -NH(CH ₂ ) ₂ -NH ₂ , worin R' eine lineare, verzweigte oder cyclische Alkyl-Gruppe mit 1 bis 18 C-Atomen oder eine Aryl-Gruppe mit 6 bis 12 C-Atomen ist, die Polyether- bzw. Polyetheralkyl-Gruppe entspricht bevorzugt einer der Formeln R'- (O-CH ₂ -CH ₂ -)nO-(CH ₂ ) ₃ -, R'-(O-CH ₂ -CH ₂ -CH ₂ -) _n O-(CH ₂ ) ₃ -, R'-(O-CH ₂ -CH ₂ -CH ₂ -CH ₂ - ) _n O-(CH ₂ ) ₃ -, R'-(O-CH ₂ -CH ₂ -) _n O-, R'-(O-CH ₂ -CH ₂ -CH ₂ -) _n O-, R'-(O-CH ₂ -CH ₂ -CH ₂ -CH ₂ - ) _n O-, R'O[-CH ₂ -CH(CH ₃ )-O] _n -(CH ₂ ) ₃ - oder R'O[-CH ₂ -CH(CH ₃ )-O] _n - mit einer Kettenlänge n gleich 1 bis 30, insbesondere 1 bis 14, wobei R' bevorzugt für H oder eine lineare, verzweigte oder cyclische Alkylgruppe mit 1 bis 6 C-Atomen steht, insbesondere Methyl, Ethyl, i-Propyl oder n-Propyl, die Methacryloxyalkyl- bzw. die Acryloxyalkyl-Gruppen entsprechen bevorzugt einer 3-Methacryloxypropyl-Gruppe und/oder einer 3-Acryloxypropyl-Gruppe, die Alkoxy-Gruppe ist bevorzugt ausgewählt aus den Gruppen Methoxy, Ethoxy, n-Propoxy und/oder iso-Propoxy, die Alkenyl-Gruppe ist bevorzugt eine Vinyl-, Isoprenyl oder eine Allyl-Gruppe, die Epoxy-Gruppe entspricht bevorzugt einer 3-Glycidyloxypropyl- oder 2-(3,4- Epoxycyclohexyl)-ethyl-Gruppe, die Halogenalkyl-Gruppe entspricht bevorzugt einer Fluoralkyl-Gruppe mit einem Rest R ^8* -Y _m -(CH ₂ ) _S -, wobei R ^8* einem mono-, oligo- oder perfluorierten Alkyl-Rest mit 1 bis 9 C-Atomen oder einem mono-, oligo- oder perfluorierten Aryl-Rest, wobei ferner Y einem CH ₂ -, O-, Aryl- oder S-Rest entspricht

und m = 0 oder 1 und s = 0 oder 2 ist. Gemäß einer Ausführungsform entspricht R ¹ einer F ₃ C(CF ₂ V(CH ₂ )S -Gruppe, wobei r eine ganze Zahl von 0 bis 9 darstellt, s gleich 0 oder 2 ist, bevorzugt ist r gleich 5 und s gleich 2, besonders bevorzugte Gruppen sind die CF ₃ (CF ₂ ) ₅ (CH ₂ ) ₂ - oder CF ₃ (CF ₂ ) ₇ (CH ₂ ) ₂ - oder CF ₃ (C ₆ H ₄ )- oder C ₆ F ₅ - Gruppen.

Bezüglich der Zusammensetzung und der Struktur der oligomeren und/oder polymeren Organosilane wird auf obige Ausführungen verwiesen.

Des Weiteren ist ein Gegenstand der Erfindung die Verwendung einer Aktivkohle, eines Silikates, eines organischen Harzes und/oder eines Zeolithes zur Reduzierung des Gehaltes einer organischen polaren Verbindung und/oder mindestens eines Fremdmetalls und/oder mindestens einer Fremdmetall enthaltenden Verbindung aus Zusammensetzungen enthaltend Organosilane der allgemeinen Formel I und/oder Organosilane die oligomeren oder polymeren Organosiloxanen entsprechen, die aus der wenigstens teilweisen Hydrolyse und Kondensation von Organosilanen der allgemeinen Formel I erhalten werden,

R ¹ aR ² bR ³ cSi(OR ⁴ ) _(4-a -b-c (I)

wobei für θ ≤ a < 3, 0 < b < 3, 0 < c < 3 und a + b + c < 3 gelten und die Reste den oben genannten Substitutionsmustern für die Reste R ¹ , R ² , R ³ und/oder R ⁴ entsprechen.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiele

Beispiel 1.1

Vorbehandlung des Adsorptionsmittels:

Alle Adsorptionsmittel werden vor der Verwendung sorgfältig vorgetrocknet, um eine Hydrolyse der zu reinigenden Silane zu verhindern. Die Adsorptionsmittel werden für 3 Stunden bei 110 ⁰ C getrocknet und bis zur Verwendung in einem Exikkator über Trockenmittel aufbewahrt.

Beispiel 1.2

Allgemeine Verfahrensvorschrift zur Behandlung der Organosilane:

Das zu reinigende Organosilan wird in einem Kolben mit Rührer und Stickstoffanschluss unter Stickstoffatmosphäre vorgelegt und eine definierte Menge des entsprechenden Adsorptionsmittels zugesetzt. Dieses Gemisch wird anschließend zwei Stunden bei Raumtemperatur gerührt, das Adsorptionsmittel wird nachfolgend über einen Druckfilter (Seitz Supradur 100 Tiefenfilter) abgetrennt.

Beispiel 2.1

Das folgende Beispiel wurde gemäß der allgemeinen Verfahrensvorschrift unter Beispiel 1.2 mit den hier angegebenen Mengen durchgeführt.

Zwei Proben zu je 235 g Tetraethoxysilan mit unterschiedlichen Gehalten an Ethanol wurden mit je 0,75 g Aktivkohle behandelt. Der Ethanolgehalt vor und nach der Behandlung wurde mit FID-GC bestimmt.

Tabelle 2.1

Ethanolgehalt vor und nach der Behandlung

Beispiel 2.2

Das folgende Beispiel wurde gemäß der allgemeinen Verfahrensvorschrift unter Beispiel 1.2 mit den hier angegebenen Mengen durchgeführt.

Zwei Proben zu je 235 g Tetraethoxysilan mit unterschiedlichen Gehalten an Ethanol wurden mit je 0,75 g Kieselgur Seitz Super behandelt. Der Ethanolgehalt vor und nach der Behandlung wurde mit FID-GC bestimmt.

Tabelle 2.2

Ethanolgehalt vor und nach der Behandlung

Beispiel 2.3

Das folgende Beispiel wurde gemäß der allgemeinen Verfahrensvorschrift unter Beispiel 1.2 mit den hier angegebenen Mengen durchgeführt.

Zwei Proben zu je 235 g Tetraethoxysilan mit unterschiedlichen Gehalten an Ethanol wurden mit je 0,75 g Kieselgur (Süd Chemie) behandelt. Der Ethanolgehalt vor und nach der Behandlung wurde mit FID-GC bestimmt.

Tabelle 2.3

Ethanolgehalt vor und nach der Behandlung

Beispiel 2.4

Das folgende Beispiel wurde gemäß der allgemeinen Verfahrensvorschrift unter Beispiel 1.2 mit den hier angegebenen Mengen durchgeführt.

250 g Tetraethoxysilan mit erhöhten Fremdmetallgehalten wurden mit je 0,75 g Aktivkohle behandelt. Die Fremdmetallgehalte vor und nach der Behandlung wurden mitttels ICP-MS bestimmt.

Tabelle 2.4

Fremdmetallgehalte vor und nach der Behandlung:

Beispiel 2.5

Das folgende Beispiel wurde gemäß der allgemeinen Verfahrensvorschrift unter Beispiel 1.2 mit den hier angegebenen Mengen durchgeführt.

250 g Tetraethoxysilan mit erhöhten Fremdmetallgehalten wurden mit je 0,75 g Kieselgur behandelt. Die Fremdmetallgehalte vor und nach der Behandlung wurden mitttels ICP-MS bestimmt.

Tabelle 2.5

Fremdmetallgehalte vor und nach der Behandlung:

Beispiel 2.6

Das folgende Beispiel wurde gemäß der allgemeinen Verfahrensvorschrift unter Beispiel 1.2 mit den hier angegebenen Mengen durchgeführt.

250 g Methyltriethoxysilan mit erhöhtem Eisengehalt wurden mit je 0,75 g Aktivkohle behandelt. Der Eisengehalt vor und nach der Behandlung wurden mitttels ICP-MS bestimmt.

Tabelle 2.6

Eisengehalt vor und nach der Behandlung: