Le chlorosilane est un composé chimique préparé par réaction de poudre de silicium et de chlorure de méthyle (CH3CI) gazeux par synthèse directe. Les méthylchlorosilanes produits (triméthyle, diméthyle et méthylchlorosilane) sont les éléments constitutifs de diverses substances siliconées.
Du Silicium aux Chlorosilanes :
La production de silicones, nécessite tout d’abord la synthèse de leurs précurseurs : les chlorosilanes. Ceux-ci sont préparés en faisant réagir de la poudre de silicium (extraite de la silice naturelle au moyen d’un procédé électrochimique) et du gaz CH3CI ou chlorure de méthyle (formé dans la réaction entre HCI et CH30H ou méthanol). Cette réaction est appelée Synthèse directe. Elle est réalisée dans des réacteurs à grande échelle et produit un mélange brut de plusieurs chlorosilanes liquides qu’il faut ensuite séparer par distillation. Les chlorosilanes produits sont les éléments constitutifs avec lesquels les différentes substances siliconées sont ensuite produites: l’atome de silicium central est lié à différents nombres d’atomes de chlore, chacun d’entre eux fournissant un site réactif potentiel pour la réaction d’hydrolyse qui permet de contrôler la longueur et la ramification de la structure moléculaire du polymère. Les trois types de méthylchlorosilanes obtenus lors de la synthèse directe qui sont ensuite utilisés pour produire des silicones sont : le triméthylchlorosilane, le diméthyl dichlorosilane et le méthylchlorosilane comme le montrent les schémas ci-dessous.
Découvrez notre dernière vidéo: « Que sont les Chlorosilanes »
Des chlorosilanes aux produits de base en silicone:
Les chlorosilanes subissent une hydrolyse et une polycondensation pour donner les produits de base en silicone: huiles, gommes et résines. Les huiles et les gommes sont des composés à chaîne droite réactifs ou non réactifs. Lorsque les composés ont une consistance fluide, ils sont considérés comme des huiles. Lorsque leur viscosité augmente au point de se solidifier, elles sont considérées comme des gommes. Les huiles et les gommes peuvent également faire l’objet d’un traitement physique et chimique ultérieur. Les résines ont une structure ramifiée qui forme des réseaux moléculaires. Ces produits de base en silicone ont un cadre moléculaire basé sur les quatre groupes différents qui en résultent: directement à partir des chlorosilanes d’origine.
L’hydrolyse des chlorosilanes pour former le squelette du siloxane
L’hydrolyse produit des polymères à chaîne courte qui doivent ensuite être allongés pour donner le poids moléculaire requis. Les dichlorosilanes diméthyliques purs sont hydrolysés pour obtenir des huiles. Les résines sont obtenues par hydrolyse d’un mélange de diméthyl dichlorosilanes et de mathyl trichlorosilanes, auxquels on ajoute des solvants pour éviter la gélification.
L’allongement des chaînes polymères par polycondensation
La polycondensation des prépolymères est réalisée à l’aide de catalyseurs. L’ajout de terminateurs de chaîne permet de désactiver les extrémités de chaîne en polymère, c’est-à-dire de donner des huiles non réactives. Pour préparer certains produits siliconés spécialisés aux propriétés particulières, il est parfois nécessaire de modifier les groupements CH3 (non réactifs) initialement liés aux atomes de silicium. Par conséquent, ces groupes sont partiellement remplacés par d’autres groupes non réactifs (-C6H5, etc.) ou des groupes réactifs (-H, CH = CH2, etc.) dans certains cas, avant ou après l’hydrolyse.