摘要：六氟乙烷主要用于蚀刻气体、器件清洗剂、制冷剂、医学等领域。本文介绍了六氟乙烷的性质、应用及制备方法。
关键词：六氟乙烷；性质；应用；制备
一．六氟乙烷的性质
六氟乙烷常温常压下为无色、无味、非可燃的无毒气体，微溶于水，可溶于苯、四氯化碳、乙醇，不溶于甘油、酚。六氟乙烷可引起快速窒息，吸入后会引起头晕、恶心，若遇到很高的温度，容器内压力会增大，有炸裂的危险，一旦与可燃气体接触会燃烧产生剧毒气体氟化氢。
二．六氟乙烷的应用
含氟电子气体在全球电子气体市场上占据30%的比例，可以用作蚀刻气体、清洗剂以及制冷剂等领域。在制冷剂行业，臭氧层的破坏导致全球变暖从而带来了海平面上升、紫外辐射加强等问题，各国不得不重视这一严重的环境问题。而氟氯烃对臭氧层的极大破坏是根本原因，各国开始实行节能减排措施来减缓臭氧层的破坏，同时积极研究和开发各种环保的新型产品。在开发出绿色环保产品之前需要替代品，能尽量减少对臭氧层破坏，六氟乙烷ODP(臭氧层破坏潜能值)为0，对臭氧层的破坏性远小于其它氟氯烃。在半导体行业，六氟乙烷作为蚀刻剂以其无毒性和高稳定性优于其他电子气体，作为器件清洗剂，又具有排放性低、利用率高等特点。另外，六氟乙烷还被用于化学工业、电力工业、医疗事业以及光纤生产等领域。
1.六氟乙烷应用于制冷剂
制冷剂经历了三代，第一代以NH3和CO2为主，成本过高；第二代为含氯的制冷剂，对臭氧层破坏过大；第三代为含氟的碳化合物，虽然造成了全球温室效应，但是在研究出新的第四代之前需要有替代品进行过渡，而六氟乙烷以其稳定性强、无毒性、不可燃等优势广泛应用于超低温冷冻系统。
目前，最主要的用法是R116与R23相配组成共沸混合制冷剂R508。另外，按照不同组分可以将其分为R508A和R508B，R508A含61%R116和39% R23，R508B含54%R116和46%R23。R508B广泛用于各种超低温冷冻设备上[1]。R-508B作为广泛使用的超低温制冷剂，以其良好的综合性能成为CFC-13、R-503和HFC-23的替代品，主要应用于冷冻干燥机、超低温冰箱、生化试验箱等超低温设备中。R508B 制冷剂制冷时的温度可降至-80℃或者更低，符合工业标准，可以长期成为R-13、R-503和R-23的替代品。
R508B对于其组分六氟乙烷的要求不高，只需99.5%以上纯度即可，生产成本低，有利于R508的推广。而随着第二代含氯制冷剂的逐渐淘汰，R508的市场需求持续增加，从而带动对原料六氟乙烷的需求不断增大。
2.六氟乙烷用作清洗剂和蚀刻剂
在集成电路、液品显示、半导体行业等领域，电子气体都占有很重要的地位，随着电子行业的更新换代，对于电子气体的纯度要求也慢慢变高，而在电子气体中，含氟电子气体占了30%的市场份额，可见含氟电子气体在电子行业的发展还是必不可少的，一般在电子行业中，含氟电子气体主要用作清洗剂和蚀刻剂。
半导体制造中有颗粒、有机物、金属和氧化物，颗粒和金属污染物对于晶体与器件的性能和工作有严重的影响，长期不处理，甚至会导致线路短路，烧坏设备。对这些污染物对应的清洗方法主要有湿法化学清洗和干法清洗，而干法清洗相对于湿法清洗，具有操作简单，清洗效率高，清洗后表面无划痕且干净。虽然目前湿法清洗仍然占主要比例，但是随着电子行业的发展，仪器设备的更加精密，为了仪器设备的维护，干法清洗将慢慢取代湿法清洗[2]。
含氟电子气体在干法清洗中尤为突出，由于其较低的沸点，在常温下以气体形式存在，适用于干法清洗，目前的含氟气体清洗剂有四氟甲烷、六氟乙烷、八氟丙烷、六氟化硫、三氟化氮碳酰氟、氟气等，在市场上流通的主要是以六氟乙烷和四氟甲烷为主的含氟清洗气体[3]。相比于四氟甲烷，六氟乙烷利用率高，排放率低，也使其具有了更大的应用前景。
蚀刻工艺是选择性的在硅表面复制需要的图形，去除一些不需要的材料。随着大规模集成电路的发展，蚀刻器件尺寸越来越小，干法蚀刻成为了亚微米级以下尺寸的蚀刻器件的主要方法，湿法蚀刻的优点是操作更加简单，节约成本，但是它是各向同性，并且会出现钻蚀现象，一旦蚀刻器件过小无法使用，而干法蚀刻克服了这些缺点，具备各向异性，适合刻蚀一些复杂的陡直图形，另外1M位以上的集成度的蚀刻器具必须用干法蚀刻[4]。
含氟电子气体主要用于干法蚀刻，含氟电子气体蚀刻剂主要有四氟甲烷、三氟甲烷、二氟甲烷、一氟甲烷、六氟乙烷、八氟丁烷等，四氟甲烷蚀刻速率快，对多品硅选择比低，由于蚀刻时以氟原子活性基为主，因此要降低氟原子的浓度来提高对精硅的选择比。六氟乙烷作为干法蚀刻的含氟电子气体，六氟乙烷具有无毒性及高稳定性的优势且具备精准性高，蚀刻率高等优点。主要用于反应设备内部硅表面的蚀刻。六氟乙烷边缘侧向侵蚀现象极微的特点使其可以广泛地应用于亚微米级设备器件的蚀刻[3]。
3.六氟乙烷可用做电气设备的绝缘气
气体作为绝缘介质可以重复循环使用，而气体绝缘设备体积一般较小，维护简单，且不易损坏。因此，气体绝缘设备已经广泛在市场上流通，如气体绝缘变压器、电缆、断路器等。气体绝缘介质到现今共经历过三个阶段：第一阶段发现了六氟化硫具有强电负性，耐电性强，为当时最理想的气体绝缘介质，目前，六氟化硫仍然是电力系统不可或缺的绝缘介质，但是由于其容易液化不适用于寒冷地区；第二阶段是以六氟化硫为主充入氮气、二氧化碳等普通气体，构成混合气体，解决了低温易液化的问题，降低了成本，并且性能并未下降多少；第三阶段是选择全氟烃来作为六氟化硫的替代品，从环保角度考虑，降低环境的温室效应[5]。六氟乙烷具有良好的稳定性，且不易燃易爆，无毒性，对于设备无腐蚀性，不会因为电流导致分解，可以用来隔绝导电体，作为电气设备的气体绝缘介质。
4. 六氟乙烷用于医疗事业
化脓性眼内炎是因为眼内严重感染导致的，如不及时治疗，将导致眼睛失明，六氟乙烷可以在玻璃体切制手术后，作为抑菌药物填充玻璃体间[6]。
六氟乙烷性质稳定，常温成气态，能吸收血液中的气体膨胀，它的滞留性以及膨胀性为视网膜的复位提供了充足的时间，被应用于巩膜扣带术[7]。
三．六氟乙烷的制备
常规六氟乙烷的制备方法：
(1)以乙烷或乙烯为起始原料的电解氟化法；
(2)四氟乙烯的热分解法；
(3)以金属氟化物氟化C2H6、C2H4或C2H2的方法；
(4)在催化剂作用下，使用HF氟化二氯四氟乙烷或者一氯五氟乙烷；
(5)用F2直接氟化法可以制备六氟乙烷。
国内五氟乙烷已实现工业规模生产，并且我们公司有制氟条件，所有我们六氟乙烷生产选择采用五氟乙烷直接氟化的工艺路线。由于原料氟气有非常强的腐蚀性和很强的氧化性。在生产之前先对整个系统进行抽真空干燥处理，用N2置换，对和F2有直接接触的设备、管道进行钝化处理，之后对整个系统再用N2置换，抽真空干燥处理。该反应为放热反应，特别是有氟气参加反应，则反应中燃烧或爆炸的风险相应变大，我们在氟化合成时原料F2要用氮气、氩气、四氟化碳、六氟乙烷等其它不与F2反应的气体进行稀释，目的就是抑制反应中出现燃烧或爆炸的情况，减少断链、聚合反应的发生。当反应器到达一定温度，可将准备好的五氟乙烷与氟气稀释气按照一定的比例通入反应器反应，反应得到的混合气依次通过碱洗塔、吸附塔，再进入精馏系统提纯，最终得到高纯的六氟乙烷。
四．结束语
六氟乙烷具有良好的稳定性，无毒性，使其在全氟烃占有优势地位，现在市场流通的全氟烃中有50%是六氟乙烷。六氟乙烷广泛应用于制冷剂、蚀刻剂，清洗剂和医疗事业，但是随着各国对温室效应的逐渐重视，六氟乙烷的GWP值为9200，对环境有很大影响，在未找到新的替代品之前，六氟乙烷仍然有很大的市场及应用前景。
参考文献
[1]杨建芳. 六氟乙烷应用前景和市场分析[J]. 浙江化工，2008,39(10):14-16.
[2]张士伟. 半导体晶圆的污染杂质及清洗技术[J]. 电子工业专用设备，2014,7(233):18-20.
[3]李盛姬,黄雪静,齐海,张建军. 含氟电子气体研究进展[J]. 低温与特气，2013,3,1(1):1-5.
[4]黄志义. 国外VLsl等离子蚀刻设备的现状及发展趋势[J]. 电子工业专用设备，1992,21(1):13-14.
[5]肖登明. 环保型绝缘气体的发展前景[J]. 高电压技术，2016,42(4):1035-1036.
[6]傅永艳. 惰性气体全氟乙烷对化脓性眼内炎的临床作用[J]. 中国误诊学杂志，2007,7(7):1454-1455.
[7]张晖. 国产全氟乙烷在巩膜扣带术中的应用护理[J]. 护士进修杂志，2004,19(3):263-264.
