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廣州市譜源氣體有限公司
三氟化硼B(yǎng)F3的應用
2011-12-17 16:22:42
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、綜合及分解等過程中都有應用。它之所以在催化反應方面如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無機酸金屬的鹵化物催化效能更活潑，而且不至于引起不利的副反應。作為催化劑，BF3可以在各種形態(tài)下應用，例如以單獨氣態(tài)使用，或者和許多類型的無機與有機物助劑一同使用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及其化合物在環(huán)氧樹脂中用做固化劑，在聚酶纖維染色、制造醇溶性酚醛樹脂中也有廣泛的應用。
（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(yè)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，但有關滲硼處理及滲硼層特性的詳細資料卻在五十多年后才出現。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。由于三氟化硼更易于操作，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(huán)氧樹脂常溫快速固化劑。BF3作為固化劑須與環(huán)氧樹脂分開包裝，隨用隨配。操作時配比誤差影響粘接質量，工藝繁瑣。現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(huán)氧樹脂與BF3作用，從而制成單一成分產品且可穩(wěn)定貯存，通過囊材熔點選擇釋放溫度，在此溫度下囊材放出BF3固化劑，與環(huán)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(huán)氧樹脂的柔順性。
（四）核技術領域應用
用三氟化硼-10-乙醚絡合物與氯化鈣反應生成硼酸三甲酯，然后進行水解，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。
BF3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10BF3可在核技術中的比例中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，可以改善半異體器件的性能。
在元素周期表中的IV族硅原子晶體中摻雜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族雜質稱為P型雜質，而產生孔的原子則稱為受體。
通常，磷和砷作為N型雜質使用，硼則作為P型雜質使用。這種雜質稱為摻雜劑，加摻雜劑的過程稱作摻雜質。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(qū)。
摻雜質的方法有熱擴散法和離子注入法。熱擴散法是把硅片置于擴散爐中，在雜質氣的氣質中加熱到大約1000℃，這時雜質原子便擴散進入硅結晶中，從而形成導電區(qū)的一種方法。熱擴散法通常使用的氣體，對于P型有乙硼烷（B2H6），N型有磷化氫（PH3）和砷化氫（AsH3）。
離子注入法是在真空中把雜質原子離子化后在電場中加速，然后把離子打入晶體內的技術。離子注入法使用的氣體有三氯化硼（BF3）、磷化氫和砷化氫。離子注入法因其內部安裝有質量分析儀來挑選所需的離子，因此很少受雜質的影響。此外，通過電場調節(jié)可以控制離子注入量，并可以調節(jié)離子注入濃度及位置，因此比熱擴散法優(yōu)越。
（六）冶金及焊接
BF3能防止鎂及其合金在熔融鑄造時發(fā)生氧化作用，在焊接鎂材時用做焊劑。它也用做鋼或其他金屬表面硼化處理劑的組分，還用做鑄鋼的潤滑劑。在鈦的電弧焊接中，如有BF3參與，焊縫便會有較強的抗沖擊性能。
（七）合成乙硼烷
用BF3可以制備硼烷。它與堿金屬氫化物反應生成乙硼烷。與Grignard試劑反應生成有機硼化合物。
（八）醫(yī)用
隨著醫(yī)學領域的技術進步，新的抗生素藥物不斷被開發(fā)出來。這些抗生素新藥的合成過程需要三氟化硼氣體作為催化劑。
