【氟知识】氟树脂在湿电子化学品中的应用!
所属分类:行业小百科 阅读次数:1351 发布时间:2024-01-29
湿电子化学品属于电子化学品领域的一个分支,是微电子、光电子湿法工艺制程(主要包括湿法蚀刻、清洗、显影、互联等)中使用的各种电子化工材料,是超大规模集成电路、分立器件、液晶显示器、太阳能电池、LED等制作过程中不可缺少的关键性基础化工材料之一。
随着集成电路制作要求的提高,对工艺中所需的湿电子化学品纯度的要求也不断提高。目前,湿电子化学品的核心要素是超净、高纯及功能性。其中,金属杂质含量和颗粒度这两个参数是湿电子化学品制备的关键之一,这对试剂提纯、包装等各方面提出了高要求。
氟树脂具有耐腐蚀等优异性能,在发达国家湿电子化学品生产过程中已经获得了广泛应用,但国内氟树脂加工企业在该领域还有很长的路要走。
氟树脂在超高纯试剂生产中广泛应用,氟树脂材料由含氟原子的单体通过均聚或共聚反应而成,目前使用中的氟树脂品种主要有聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)和四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)。在湿电子化学品生产领域应用的氟树脂主要为PTFE和PFA。
PTFE树脂占所有氟塑材料应用的70%左右,由于其独有的分子结构,使材料具有优异的耐腐蚀性,耐酸抗碱、抗大部分溶剂的特点。同时,PTFE具有耐低温和相对高温的特点,工作温度范围可达到-80℃~200℃。
PFA为四氟乙烯和全氟丙基乙烯基醚(FVE)的共聚物,分子结构与PTFE十分接近,很多性能也非常接近。最大的不同是,PFA可以熔融加工、注塑、挤出等,所以PFA又称为可熔性PTFE。
氟树脂材料在与高纯化学试剂接触时,几乎没有不纯物质的溶出,且耐腐蚀性优异,具备长期使用也能保持纯度的优异特性。在应用于超净高纯化学试剂的氟树脂中,尤其以PTFE与PFA最为广泛,其耐腐蚀性更加优异,耐蚀高纯化学试剂的品种更加广泛。
在湿电子化学品生产中,
氟树脂主要用于的四大领域
(1)湿电子化学品生产中钢衬PFA/PTFE设备
钢衬PFA/PTFE设备分为塔器、罐体、管道和泵阀等,其特点在于不仅钢制容器强度高,而且在强腐蚀介质的工况下仍能保证-80℃~200℃的温度区间应用。致密的PFA/PTFE层保证其适用大部分电子化学品生产工况。
钢衬PFA/PTFE容器可分为模压、板衬、喷涂等工艺,视不同工况可以选择不同的内衬工艺,成品使用需通过标准离子浸出实验;电子化学品生产成品包装、储存、运输一般采用更严格的超纯PFA衬里设备。目前PFA树脂主要生产厂家为科慕(杜邦)、大金、旭硝子等国外厂商。PTFE树脂国内厂商有东岳、巨化等,并且开始有少量试生产PFA树脂。
(2)湿电子化学品精馏用PFA/PTFE分离填料
PFA/PTFE分离填料具有通量大、效率高等特点,广泛用于超纯物系的吸收和精馏。规整填料分离效率在中等喷淋密度时与同样比表面积的金属规整填料相比高约7.8%;在模拟计算和实际设计的时候,精馏塔比相类似的金属塔要略高;PFA/PTFE鲍尔环和拉西环等散堆填料,在吸收时用的比较多,例如用于SO3吸收制超纯硫酸工艺。
(3)湿电子化学品精馏提纯用主要内构件
PFA/PTFE管式、槽盘式分布器、复合支撑和除雾器等,这些内构件对汽液平衡、汽液均匀分布具有不可或缺的作用,特别是除沫器和除雾器的应用对雾沫夹带和微小液滴(3µm以下)起着重要作用。3µm以下的需要采用纤维除雾器去除。这也是精馏提纯电子化学品的关键步骤之一。
(4)湿电子化学品生产中的热交换设备
列管式PFA/PTFE换热器超强的耐蚀防老化性能和超洁净性能,使其广泛应用于化工、酸洗、电镀、医药和电子化学品等行业。由于其耐温性能极佳(-80℃~180℃),既适用于普通换热及冷却,亦适用于蒸汽加热。
随着氟塑原材料生产技术和管材加工技术的提高,目前四氟管管壁厚度达到0.3~1.0mm,加之无垢下热阻,在液液、汽液传热中总传热系数比较高,总传热系数约200~300W/m2℃。与金属列管式换热器相比较,因采用毛细管,单位体积换热面积大约1.5倍,换热效率与同体积的金属换热器相当。
文章来源:中国化工信息杂志
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