KR100257799B1 - 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 분자량 분별방법 - Google Patents

폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 분자량 분별방법 Download PDF

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Abstract

분자량 선택성이 자유로우며 저장 안정성이 우수한 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 제공하는, 재현성이 우수하게 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 분자량 분별하는 방법이 기술되어 있다. 본 방법은 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 활성 수소를 함유하지 않은 비극성 용매에 용해시키고 ; 생성된 용액에 활성 수소를 함유하지 않은 극성 용매를 가하여 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 침전시키고 ; 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 목적하는 분자량 분획을 수거하는 단계를 포함한다.

Description

폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 분자량 분별방법
본 발명은 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 재현성이 우수하게 분자량 분별함으로써 저장 안정성이 매우 우수한 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 목적하는 분자량으로 제공하는 방법에 관한 것이다.
폴리하이드로겐 실세스퀴옥산은 일반식(HSiO3/2)n의 사다리형(ladder-type) 또는 케이지형(cage-type) 수소-치환된 폴리실옥산(여기서, n은 정수이다)이다. 분자내에 존재하는 Si-결합된 수소의 반응성을 이용함으로써, 다양한 유기 작용성 그룹을 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 내에 도입시키거나 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 자체를 유기 수지 등과 같은 기재에 결합시킬 수 있다. 더우기, 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 분자가 유기 그룹을 포함하고 있지 않기 때문에, 자기-축합에 의해 제공된 실리카는 특징적으로 내열성 및 유전 특성이 탁월하다.
폴리하이드로겐 실세스퀴옥산은 전형적으로 트리클로로실란 또는 트리알콕시실란의 가수분해와 중축합에 의해 제조된다[참조: 일본국 특허공보 제(소)47-31838호(제31,838/1972호), 제(소)59-189126호(제189,126/1984호), 제(소)60-42426호(제42,426/1985호) 및 제(소)60-86017(제86,017/1985호)]. 이러한 공정의 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 생성물은 각각의 경우에 있어서 분자량 분포가 수백 내지 수십만 범위인 혼합물이다. 또한, 이러한 공정의 생성물은 합성 동안 사용된 반응 촉매로부터의 다량의 잔류물을 함유하며 이들은 반응기로부터 용리된 알칼리 이온 및 중금속 이온 등의 형태로 이온성 분순물을 함유한다.
분자량 분포가 넓은 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 마이크로일렉트로닉스 분야에서(예를 들면, 반도체 소자에서 중간 준위의 유전체로서), 실리카 박막을 형성시키기 위해 사용하는 경우, 실리카 박막의 균열 등과 같은 문제를 발생시킨다. 또한, 불순물, 예를 들면, 이온성 불순물 등을 함유하는 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 마이크로일렉트로닉스 분야에 사용될 수 없다. 이러한 이유로, 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 목적하는 분자량 분포로 분별하고 이의 불순물(예를 들면, 이온성 불순물 등)의 함량을 감소시킬 필요가 있다.
유기 실세스퀴옥산의 분자량 분별 방법의 한 실례로, 일본국 특허공보 제(소)61-127732호(제127,732/1986호)는 가용성 범위가 분별할 최대 평균 분자량에 상응하는 유기 용매와 가용성 범위가 분별할 최소 평균 분자량에 상응하는 유기 용매를 가함으로써 유기 실세스퀴옥산을 분자량 분별하는 방법을 제안하였다. 그러나, 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 규소-결합된 수소의 고반응성은 본 참고문헌에서 교시된 분자량 분별 방법에 있어서 알콜, 아민 및 머캅탄과 같은 특정 용매의 사용을 제외시켰다. 더우기, 이러한 방법의 적용은 각종 용매에서 유기 폴리실세스퀴옥산과 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 상이한 가용성 거동에 의해 방해된다. 최종적으로, 본 참고문헌에서 교시된 방법에 따르면 다량의 다수 용매가 사용된다. 그 결과, 이러한 방법에 의한 분자량 분별은 재현성이 불량하고 효과적이지 못하며 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 생성물의 수율을 사실상 감소시킨다.
또한, 유기폴리실옥산을 물로 세척함으로써 이로부터 이온성 불순물을 정제하고 제거하는 방법이 일반적으로 공지되어 있다. 그러나, 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 물로 세척하면, 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 규소-결합된 수소의 고반응성으로 인하여 겔화된다.
본 발명에 의해 해결해야 할 문제점은 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 재현성이 우수하게 분자량 분별하는 방법을 제공함으로써 목적하는 분자량을 갖으며 저장 안정성이 매우 우수한 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 제공하는 것이다.
본 발명의 방법은 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 활성 수소를 함유하지 않는 비극성 용매에 용해시키고, 생성된 용액에 활성 수소를 함유하지 않는 극성 용매를 가한 다음, 목적하는 분자량 분획물을 회수함을 포함한다. 본 발명의 신규성은 가용성 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 평균 분자량의 상한치가 비극성 용매와 극성 용매 사이의 혼합 비율에 의해 조절된다는 사실에 있다.
또한, 본 발명은 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 활성 수소를 함유하지 않은 비극성 용매에 용해시키고, 생성된 용액에 활성 수소를 함유하지 않는 극성 용매를 가하여, 목적하는 평균 분자량을 초과하는 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 침전시키고, 침전된 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 제거하고, 수득된 용액에 추가의 극성 용매를 가하여 목적하는 평균 분자량을 갖는 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 침전시킴을 포함하여, 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 분자량 분별하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법에 의해 분별해야 할 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산은 일반식(HSiO3/2)n의 화합물(여기서, n은 정수이다)이다. 그러나, 당해 물질의 구조가 구체적으로 한정되는 것은 아니다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산은 일반적으로 사다리형 또는 케이지형 실옥산으로 공지된 것을 포함한다. 사다리형 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 분자쇄 말단 그룹은 구체적으로 한정되지는 않으나, 예를 들어 하이드록실 그룹, 트리오가노실옥시 그룹 및 디오가노하이드로겐실옥시 그룹이 있다. 이러한 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 분자량은 구체적으로 한정되지는 않는다.
폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 제조 방법은 구체적으로 한정되지는 않는다. 제조 방법의 한 실례는 트리클로로실란 또는 트리알콕시실란의 가수분해 및 중축합으로 이루어져 있다[참조: 일본국 특허공보 제(소)47-31838호, 제(소)59-189126호, 제(소)60-42426호 및 제(소)60-86017호].
본 발명의 방법에 있어서, 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 활성 수소를 함유하지 않는 비극성 용매에 용해시킨다. 본 발명에 사용할 수 있는 활성 수소를 함유하지 않는 비극성 용매는 저분자량 내지 고분자량의 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 균질액을 제공할 수 있는 비극성 용매를 포함하지만, 달리 제한되지는 않는다. 상기한 비극성 용매의 특정예를 들자면 방향족 용매(예: 벤젠, 톨루엔 및 크실렌), 지방족 용매(예: 헥산, 헵탄, 옥탄, 사이클로헥산 및 사이클로헵탄), 에테르 용매(예: 디페닐 에테르 및 디부틸 에테르)가 있다. 저분자량 내지 고분자량의 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 탁월한 용해능, 저휘발성 및 광범위한 산업 용도로 인하여, 톨루엔이 가장 바람직한 비극성 용매이다.
이러한 활성 수소를 함유하지 않는 비극성 용매가 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 합성하기 위해 사용되는 상부 스트림인 경우, 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산은 별도로 분리하지 않고 분자량 분별 공정으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 경우에 따라, 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 합성에 또한 사용할 수 있는 활성 수소를 함유하지 않는 비극성 용매를 선택하는 것이 필요할 수 있다.
폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 규소-결합된 수소의 고반응성으로 인하여, 불순물(예: 물, 알콜, 아민 및 머캅탄)을 거의 함유하지 않고 활성 수소를 함유하지 않는 비극성 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 유전 상수가 약 5이하인 활성 수소를 함유하지 않는 비극성 용매가 일반적으로 바람직하다.
그 다음, 활성 수소를 함유하지 않는 극성 용매를 활성 수소를 함유하지 않는 비극성 용매와 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 용액에 가한다. 이러한 공정은, 비극성 용매와 극성 용매 사이의 혼합비를 자유롭게 선택함으로써 여전히 가용성인 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 평균 분자량의 상한선을 조절하거나 조정하기 위해 수행한다. 보다 상세하게 설명하자면 다음과 같다 : 여전히 가용성인 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 평균 분자량의 상한선은 비극성 용매(폴리하이드로겐 실세스퀴옥산에 대해 불활성, 이에 대해 가용성인 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 평균 분자량의 상한선=수십만, 즉, 합성에 의해 통상적으로 수득된 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 약 100％를 용해시킬 수 있는 정도)와 극성 용매(폴리하이드로겐 실세스퀴옥산에 대해 불활성, 이에 대해 가용성인 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 평균 분자량의 상한선=수천) 사이의 혼합 비율을 임의로 변화시킴으로써 임의로 조절하거나 조정할 수 있다. 이러한 현상을 이용하면, 임의의 목적하는 분자량 분포를 갖는 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산으로 분자량 분별할 수 있다.
본 발명에 사용할 수 있는 활성 수소를 함유하지 않는 극성 용매를 특별히 한정되지 않는다. 이들 극성 용매를 특별히 예시하자면 니트릴(예: 아세토니트릴, 글리콜로니트릴 및 락토니트릴), 클로로아세톤, o-클로로니트로벤젠 및 니트로벤젠이 있다. 낮은 독성과 광범위한 산업 용도로 인하여, 아세토니트릴이 가장 바람직한 극성 용매이다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 규소-결합된 수소의 높은 고반응성으로 인하여, 불순물(예: 물, 알콜, 아민 및 머캅탄)을 거의 함유하지 않고 활성 수소를 함유하지 않는 극성 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 극성 용매의 유전 상수는 바람직하게는 약 30 이상이다.
상기한 비극성 용매와 상기한 극성 용매 사이의 혼합 비율의 자유 선택에 따라, 본 발명의 분자량 분별 방법은 임의의 목적하는 평균 분자량이 수천 내지 수십만인 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산으로 분자량 분별할 수 있게 한다. 다시 말하자면, 평균 분자량 가용성의 상한선을 초과하는 평균 분자량을 갖는 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산은 임의로 변화 가능한 혼합 비율의 함수로서 비극성 용매/극성 용매 혼합물로부터 침전된다. 여전히 가용성인 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 평균 분자량에 대한 상한선은 본래 비극성 용매와 극성 용매 사이의 혼합 비율로 직접 측정된다. 분자량 분포가 비교적 좁은 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산은 활성 수소를 함유하지 않는 비극성 용매 중에 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 묽은 용액을 생성시킨 다음 용액에 활성 수소를 함유하지 않는 극성 용매를 가능한 한 효율적으로 교반하면서 서서히 적가하여 효과적으로 분별할 수 있다. 시스템 내의 조건(예: 온도, 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 농도 등)의 변화도 또한 최소화되어야 한다. 더우기, 분자량 분포가 비교적 좁은 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산은 전술한 방법에 의해 이미 분별된 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 활성 수소를 함유하지 않는 비극성 용액에 재용해시키고 이 용액에 활성 수소를 함유하지 않는 극성 용매를 적가하여 수득할 수 있다. 이러한 공정을 반복 수행하여 불순물의 함량을 감소시킬 뿐만 아니라 분자량 분포가 좁은 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 추가로 수득할 수 있다.
고분자량의 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산과 저분자량의 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 연속 제거하는 방법은 불순물의 함량이 비교적 작으며 고분자량 및 저분자량의 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 함유하지 않는 분자량 분포가 좁은 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 제공하는 방법이다. 본 발명은 우선 고분자량의 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 제거한 다음 저분자량의 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 제거함으로써 수행할 수 있다. 전자의 공정은 하기와 같이 예시될 수 있다: 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 우선 활성 수소를 함유하지 않는 비극성 용매에 용해시킨 다음; 활성 수소를 함유하지 않는 극성 용매를 생성된 용액에 가하여 침전물을 생성시키고 침전물을 제거하고 상등액을 회수한 다음; 추가의 활성 수소를 함유하지 않는 극성 용매를 상등액에 가하여 침전물을 생성시키고 이 침전물을 수거하고 용매를 이로부터 증발시켜 목적하는 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 수득한다. 후자의 공정은 다음과 같이 예시될 수 있다: 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 우선 활성 수소를 함유하지 않는 비극성 용매에 용해시키고; 활성 수소를 함유하지 않는 극성 용매를 생성된 용액에 가하여 침전물을 생성시키고; 침전물을 활성 수소를 함유하지 않는 비극성 용매에 재용해시키고; 활성 수소를 함유하지 않는 극성 용매를 두 번째 용액에 가하여 침전물을 수득하고; 침전물을 제거하고 용매를 상등액으로부터 증발시켜 목적하는 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 수득한다. 전자의 공정은 이온성 불순물의 농도를 더욱 감소시키기 때문에 보다 바람직하다. 다시 말하자면, 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 바람직한 분자량 분별 방법은 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 활성 수소를 함유하지 않는 비극성 용매에 용해시키고; 활성 수소를 함유하지 않는 극성 용매를 생성된 용액에 가하여 목적하는 평균 분자량을 초과하는 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 침전시키고 이 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 제거한 다음; 전술한 극성 용매를 생성된 용액에 추가로 가하여 목적하는 평균 분자량을 갖는 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 침전시킴을 포함함을 특징으로 한다. 당해 공정은 다음 이유로 바람직하다: 목적하는 분자량 분포를 갖는 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산이 상기한 절차에 의해 용액 형태로 제조되는 경우, 물 및 이온성 불순물은 용매 증발 동안 용매에 농축됨으로써 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 중의 규소-결합된 수소와의 반응이 촉진된다. 따라서, 전자의 공정은 이러한 상태를 가능한 한 최대로 방지하기 때문에 바람직하다. 당해 공정에 의해 수득된 불순물-제거된 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산은 탁월한 저장 안정성이 특징이다.
본 발명의 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 분자량 분별 방법은 또한 바람직하게는 불활성 기체 대기하에 수행하여 분별 공정 동안 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 화학적 변화를 방지한다. 본 발명에 사용할 수 있는 불활성 기체의 특정예로는 질소 및 아르곤이 있다. 또한, 불활성 기체는 수분을 함유해서는 않된다.
본 발명의 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 분자량 분별 방법은 바람직하게는 이온성 불순물(예: 알칼리 성분)을 용리시키지 않는 물질로 제조된 용기 내에서 수행한다. 용기는 또한 바람직하게는 사용되는 용매에 의해 변질되거나 사용되는 용매에 용해되지 않는 물질로 제조되어야 한다. 이러한 물질의 예는 고품질의 유리 및 플라스틱이다. 저품질의 유리 용기를 사용하는 경우, 알칼리 성분은 분자량 분별 공정 동안 용매로 용리되고, 시간이 경과함에 따라 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 변화를 야기시킬 수 있다. 본 발명에 있어서는, 예를 들면 산으로 예비 세척한 다음 순수한 물로 세척하여 충분히 건조시킨 고품질의 유리 용기가 바람직하다.
목적하는 분자량 분포를 갖는 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산으로 재현성이 우수하게 분별하기 위해서는, 본 발명의 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 분자량 분별방법에 있어서, 용매의 순도, 함수량, 유형 및 온도, 용기, 교반 속도, 교반 양태 및 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 농도와 같은 인자를 일정하게 유지시키는 것이 매우 중요하다. 또한, 상기한 조건하에 분자량 분별에 의해 수득된 목적하는 분자량을 갖는 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산에 대해 동일한 조건을 사용하여 분자량 분별을 반복수행함으로써 더욱 목적하는 분자량을 갖는 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 수득할 수 있다.
본 발명의 분자량 분별 방법에 의해 수득된 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산은 분자량 분포가 좁기 때문에, 내열성이 탁월하고 균열에 대한 내성이 탁월한 실리카 박막을 제공한다. 또한, 본 발명의 분자량 분별 방법에 의해 수득된 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산은 이온성 불순물의 함량이 작기 때문에, 마이크로일렉트로닉스 분야에서 실리카 박막 형성제, 예를 들면 반도체 소자 분야에서 중간 준위의 유전체 형성제의 주성분으로서 유용하다.
본 발명은 다음의 실시예로 보다 상세하게 예시화될 수 있다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 분자량은 캐리어 용매로서 톨루엔을 사용하고 분자량 작동 곡선 작도용 참조 물질로서 폴리스티렌 표준물을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 측정한다.
[참조 실시예 1]
폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 다음과 같이 일본국 특허공보 제(소)47-31838호에 교시된 방법으로 제조한다 : 톨루엔설폰산 일수화물은, 톨루엔 6mol을 황산 3.75mol 및 발연 황산 2.25mol의 혼합물에 45 내지 60℃의 혼합물 온도로 1시간에 걸쳐 적가한 다음, 45℃에서 추가의 30분 동안 시효경화시켜 제조한다. 이 생성물에, 트리클로로실란 1mol 및 톨루엔 6.6mol의 혼합물을 30℃에서 5시간 동안에 걸쳐 적가한 다음 45℃에서 30분 동안 시효경화시킨다. 냉각시키고 층을 분리한 다음, 톨루엔설폰산층(하층)을 제거한다. 상층에 존재하는 산을 제거하기 위하여, 적당량의 황산/물(50/50 중량비)로, 이어서 황산/물(25/75 중량비)로, 최종적으로는 물로 세척한다. 물을 1시간 동안 공비환류하여 완전히 제거한다. 생성된 톨루엔 용액을 톨루엔 용액 A로 지정한다. 톨루엔을 톨루엔 용액 A로부터 60℃에서 감압(회전 펌프)에 의해 제거하여 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 A를 수득한다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 A의 수평균분자량(Mn)은 1,650이고, 이의 중량-평균 분자량/수평균분자량비(Mw/Mn)은 19.4이다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 A의 불순물 함량은 표 1에 나타내었다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 A를 25℃에서 6개월 동안 질소하에 저장하는 경우, 이의 Mn은 28,900이 되고, 이의 Mw/Mn 값은 3.27이 된다.
[실시예 1]
참조 실시예 1에서 합성된 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 A 20g을 고품질의 유리로 제조된 1ℓ 용량의 환저 플라스크에 넣는다. 플라스크를 산과 순수한 물로 예비 세척하고 충분히 건조시킨다. 충분히 건조된 톨루엔 80g을 가하고 충분히 용해시킨다. 전체 시스템을 25℃에서 유지시키고, 시스템의 내부를 질소를 사용하여 시스템으로부터 용매가 제거되지 않는 비율로 퍼지한다. 이러한 퍼지는 분별이 완결될 때까지 계속한다. 용액을 격렬하게 교반하면서, 충분히 건조된 아세토니트릴 50g을 1시간에 걸쳐 적가한다. 침전물을 약 12시간 동안 정치시킨 후에 제거한다. 침전물을 제거한 후, 또 다른 충분히 건조된 아세토니트릴 200g을 4시간에 걸쳐 용액에 적가한다. 생성된 침전물을 수거하고 이를 주위 온도에서 진공건조시켜 나머지 용매를 제거하여 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 수득한다. 이 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 Mn은 11,400이고, Mw/Mn값은 2.88이며, 수율은 충전된 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 A를 기준으로 하여 24중량％이다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 불순물 함량은 표 1에 나타내었다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 25℃에서 6개월 동안 질소하에 저장하는 경우, 이의 Mn과 Mw/Mn은 변하지 않았다.
[실시예 2]
참조 실시예 1에서 합성한 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 A 20g을 고품질의 유리로 제조된 1ℓ 용량의 환저 플라스크에 넣는다. 플라스크를 산과 순수한 물로 예비 세척하고 충분히 건조시킨다. 충분히 건조된 톨루엔 80g을 가하고, 충분히 용해시킨다. 전체 시스템을 25℃에서 유지시키고, 시스템의 내부를 질소를 사용하여 시스템으로부터 용매가 제거되지 않는 비율로 퍼지한다. 이러한 퍼지는 분별이 완결될 때까지 계속한다. 용액을 격렬하게 교반하면서, 충분히 건조된 아세토니트릴 60g을 1.2시간에 걸쳐 적가한다. 침전물을 약 12시간 동안 정치시킨 후에 제거한다. 침전물을 제거한 후, 또 다른 충분히 건조된 아세토니트릴 200g을 4시간에 걸쳐 용액에 적가한다. 생성된 침전물을 수거하고, 이를 주위 온도에서 진공건조시켜 나머지 용매를 제거하여, 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 수득한다. 이 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 Mn은 9,630이고, Mw/Mn값은 1.81이며, 수율은 충전된 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 A를 기준으로 하여 18중량％이다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 불순물 함량은 표 1에 나타내었다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 25℃에서 6개월 동안 질소하에 저장하는 경우, 이의 Mn과 Mw/Mn은 변하지 않았다.
[실시예 3]
참조 실시예 1에서 합성한 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 A 20g을 고품질의 유리로 제조된 1ℓ 용량의 환저 플라스크에 넣는다. 플라스크를 산과 순수한 물로 예비 세척하고 충분히 건조시킨다. 충분히 건조된 톨루엔 80g을 가하고, 충분히 용해시킨다. 전체 시스템을 25℃에서 유지시키고, 실험실 공기를 시스템 내부용으로 사용한다. 용액을 격렬하게 교반하면서, 충분히 건조된 아세토니트릴 50g을 1시간에 걸쳐 적가한다. 침전물을 약 12시간 동안 정치시킨 후에 제거한다. 침전물을 제거한 후, 또 다른 충분히 건조된 아세토니트릴 200g을 4시간에 걸쳐 용액에 적가한다. 생성된 침전물을 수거하고 이를 주위 온도에서 진공건조시켜 제거하여, 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 수득한다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 Mn은 12,600이고, Mw/Mn값은 3.12이고, 수율은 충전된 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 A를 기준으로 하여 25중량％이다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 불순물 함량은 표 1에 나타내었다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 25℃에서 질소하에 6개월 동안 저장하는 경우, 이의 Mn과 Mw/Mn은 변하지 않았다.
[실시예 4]
참조 실시예 1에서 합성한 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 A 30g을 고품질의 유리로 제조된 1ℓ 용량의 환저 플라스크에 넣는다. 플라스크를 산과 순수한 물로 예비 세척하고 충분히 건조시킨다. 충분히 건조된 톨루엔 70g을 가하고 충분히 용해시킨다. 전체 시스템을 25℃에서 유지시키고, 시스템 내부를 질소를 사용하여 시스템으로부터 용매가 제거되지 않는 비율로 퍼지한다. 이러한 퍼지는 분별이 완결될 때까지 계속한다. 용액을 격렬하게 교반하면서, 충분히 건조된 아세토니트릴 200g을 4시간에 걸쳐 적가한다. 침전물을 약 12시간 동안 정치시킨 후에 수거하고, 또 다른 충분히 건조된 톨루엔 270g을 충분히 용해시킨다. 또 다른 충분히 건조된 아세토니트릴 250g을 5시간에 걸쳐 용액에 적가한다. 생성된 침전물을 제거하고 상등액을 회수하고 실온에서 질소로 버블링하여 용매를 제거한다. 생성된 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 Mn은 3,910이고, Mw/Mn값은 2.74이며, 수율은 충전된 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 A를 기준으로 하여 31중량％이다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 불순물 함량은 표 1에 나타내었다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 25℃에서 질소하에 6개월 동안 저장하는 경우, 이의 Mn과 Mw/Mn은 변하지 않았다.
[실시예 5]
참조 실시예 1에서 합성한 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 A 20g을 고품질의 유리로 제조된 1ℓ 용량의 환저 플라스크에 넣는다. 플라스크를 산과 순수한 물로 예비 세척하고 충분히 건조시킨다. 충분히 건조된 n-헥산 80g을 가하고 충분히 용해시킨다. 전체 시스템을 25℃에서 유지시키고, 시스템의 내부를 질소를 사용하여 시스템으로부터 용매가 제거되지 않는 비율로 퍼지한다. 이러한 퍼지는 분별이 완결될 때까지 계속한다. 용액을 격렬하게 교반하면서 충분히 건조된 클로로아세톤 50g을 1시간에 걸쳐 적가한다. 침전물을 약 12시간 동안 정치시킨 후에 제거한다. 침전물을 제거한 후, 또 다른 충분히 건조된 클로로아세톤 200g을 4시간에 걸쳐 적가한다. 생성된 침전물을 수거하고 이를 주위 온도에서 진공건조시켜 나머지 용매를 제거하여 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 수득한다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 Mn은 13,600이고, Mw/Mn값은 2.97이고, 수율은 충전된 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 A를 기준으로 하여 22중량％이다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 불순물 함량은 표 1에 나타내었다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 25℃에서 6개월 동안 질소하에 저장하는 경우, 이의 Mn과 Mw/Mn은 변하지 않았다.
[실시예 6]
참조 실시예 1에서 제조한 톨루엔 용액 A를 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 농도가 20중량％가 되도록 농축시킨다. 농축물 100g을 고품질의 유리로 제조된 1ℓ 용량의 환저 플라스크에 도입한다. 플라스크를 산과 순수한 물로 예비 세척하고 충분히 건조시킨다. 전체 시스템을 25℃에서 유지시키고, 시스템 내부를 질소를 사용하여 시스템으로부터 용매가 제거되지 않는 비율로 퍼지하다. 이러한 퍼지는 분별이 완결될 때까지 계속한다. 용액을 격렬하게 교반하면서, 충분히 건조된 아세토니트릴 60g을 1.2시간에 걸쳐 적가한다. 침전물은 약 12시간 동안 정치시킨 후에 제거한다. 침전물을 제거한 후, 또 다른 충분히 건조된 아세토니트릴 200g을 용액에 4시간에 걸쳐 적가한다. 생성된 침전물을 수거하고 이를 주위온도에서 진공건조시켜 나머지 용매를 제거한다. 수득된 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 Mn은 9,550이고, Mw/Mn값은 1.80이고, 수율은 충전된 톨루엔 용액 A 중의 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 기준으로 하여 18중량％이다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 불순물 함량은 표 1에 나타내었다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 25℃에서 6개월 동안 질소하에 저장하는 경우, 이의 Mn과 Mw/Mn은 변하지 않았다.
[실시예 7]
실시예 2에서 제조한 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 20g을 고품질의 유리로 제조된 1ℓ 용량의 환저 플라스크에 넣는다. 플라스크를 산과 순수한 물로 예비 세척하고 충분히 건조시킨다. 충분히 건조된 톨루엔 80g을 가하고 충분히 용해시킨다. 전체 시스템을 25℃에서 유지시키고, 시스템 내부를 질소를 사용하여 시스템으로부터 용매가 제거되지 않는 비율로 퍼지한다. 이러한 퍼지는 분별이 완결될 때까지 계속한다. 용액을 격렬하게 교반하면서, 충분히 건조된 아세토니트릴 60g을 1.2시간에 걸쳐 적가한다. 침전물은 약 12시간 동안 정치시킨 후에 제거한다. 침전물을 제거한 후, 또 다른 충분히 건조된 아세토니트릴 200g을 용액에 4시간에 걸쳐 적가한다. 생성된 침전물을 수거하고 이를 주위온도에서 진공 건조시켜 나머지 용매를 제거하여 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 수득한다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 Mn은 8,670이고, Mw/Mn값은 1.63이다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 불순물 함량은 표 1에 나타내었다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 25℃에서 6개월 동안 질소하에 저장하는 경우, 이의 Mn과 Mw/Mn은 변하지 않았다.
[비교 실시예 1]
참조 실시예 1에서 합성된 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 A 20g을 고품질의 유리로 제조된 1ℓ 용량의 환저 플라스크에 넣는다. 플라스크를 산과 순수한 물로 예비 세척하고 충분히 건조시킨다. 충분히 건조된 톨루엔 80g을 가하고 충분히 용해시킨다. 전체 시스템을 25℃에서 유지시키고, 시스템 내부를 질소를 사용하여 시스템으로부터 용매가 제거되지 않는 비율로 퍼지하다. 이러한 퍼지는 분별이 완결될 때까지 계속한다. 용액을 격렬하게 교반하면서, 충분히 건조된 메탄올 50g을 1시간에 걸쳐 적가한다. 첨가하는 동안, 수소의 방출을 관찰하는데, 전체 용액이 겔화되는 경우, 이는 용매와 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 사이에 화학 반응이 일어났음을 나타낸다. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산중의 이온성 불순물의 함량을 표 1에 나타내었다.
[비교 실시예 2]
참조 실시예 1에서 합성한 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 A 20g을 고품질의 유리로 제조된 1ℓ 용량의 환저 플라스크에 넣는다. 플라스크를 산과 순수한 물로 예비 세척하고 충분히 건조시킨다. 충분히 건조된 톨루엔 80g을 가하고 충분히 용해시킨다. 전체 시스템을 25℃에서 유지시키고, 시스템 내부를 질소를 사용하여 시스템으로부터 용매가 제거되지 않는 비율로 퍼지하다. 이러한 퍼지는 분별이 완결될 때까지 계속한다. 용액을 격렬하게 교반하면서, 충분히 건조된 β-하이드록시에틸에테르 50g을 1시간에 걸쳐 적가한다. 첨가하는 동안, 수소의 방출을 관찰하는데, 전체 용액이 겔화되는 경우, 이는 용매와 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산 사이에 화학 반응이 일어났음을 나타낸다.
[표 1]

Claims (10)

  1. 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 활성 수소를 함유하지 않는 비극성 용매에 용해시키고, 생성된 용액에 활성 수소를 함유하지 않는 극성 용매를 가하여 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 분자량 분획을 침전시키고, 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산의 목적하는 분자량 분획을 수거함을 포함하여, 폴리하이드로겐 실세스퀴옥산을 분자량 분별하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 활성 수소를 함유하지 않는 비극성 용매가 방향족 용매, 지방족 용매 및 에테르 용매로부터 선택되는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 활성 수소를 함유하지 않는 비극성 용매가 톨루엔인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 활성 수소를 함유하지 않는 비극성 용매가 불순물을 포함하지 않으며 이의 유전 상수가 5이하인 방법.
  5. 제4항에 있어서, 활성 수소를 함유하지 않는 극성 용매가 니트릴, 클로로아세톤, o-클로로니트로벤젠 및 니트로벤젠으로부터 선택되는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 활성 수소를 함유하지 않는 극성 용매가 아세토니트릴인 방법.
  7. 제4항에 있어서, 활성 수소를 함유하지 않는 극성 용매가 불순물을 포함하지 않으며 이의 유전 상수가 30 이상인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 분별이 수분을 함유하지 않는 불활성 대기하에 수행되는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 분별이 이온성 불순물이 용리되지 않는 재료로 제조된 용기 속에서 수행되는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 분별 공정이 반복되는 방법.
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