Il clorosilano è composto chimico preparato facendo reagire la polvere del silicio ed il gas del cloruro di metile (CH3CI) con sintesi diretta. I clorosilani metilici prodotti (trimetil, dimetil e metil clorosilano) sono gli elementi costitutivi di varie sostanze siliconiche.
Dal silicio ai clorosilani:
La produzione di siliconi richiede innanzitutto la sintesi dei loro precursori: i clorosilani. Questi sono preparati facendo reagire la polvere di silicio (estratta dalla silice naturale mediante un processo elettrochimico) e il gas CH3CI o cloruro di metile (formato nella reazione tra HCI e CH30H o metanolo). Questa reazione è chiamata Sintesi diretta. Viene eseguita in reattori su larga scala e produce una miscela grezza di diversi clorosilani liquidi che devono poi essere separati per distillazione. I clorosilani prodotti sono gli elementi costitutivi con cui vengono poi prodotte le varie sostanze siliconiche: l’atomo centrale di silicio è legato a vari numeri di atomi di cloro, ognuno dei quali fornisce un potenziale sito reattivo per la reazione di idrolisi che consente di controllare la lunghezza e la ramificazione della struttura molecolare del polimero. I tre tipi di metil clorosilani ottenuti durante la sintesi diretta che vengono poi utilizzati per produrre siliconi sono: trimetil clorosilano, dimetil diclorosilano e metil triclorosilano come mostrato nei diagrammi sottostanti.
Scopri il nostro ultimo video: “Cosa sono i clorosilani”
Dai clorosilani ai prodotti siliconici di base:
I clorosilani subiscono idrolisi e policondensazione per dare i prodotti siliconici di base: oli, gomme e resine. Oli e gomme sono composti a catena diritta che sono reattivi o non reattivi. Quando i composti sono fluidi in consistenza sono considerati come oli. Quando la loro viscosità aumenta fino al punto di solidificazione, sono considerati come gengive. Gli oli e le gomme possono anche essere soggetti a ulteriori trattamenti fisici e chimici in una fase successiva. Le resine hanno una struttura ramificata che forma reticoli molecolari. Questi prodotti siliconici di base hanno una struttura molecolare basata sui quattro diversi gruppi che ne derivano: direttamente dai clorosilani originali.
L’idrolisi dei clorosilani per formare la spina dorsale del silossano
L’idrolisi produce polimeri a catena corta che devono poi essere allungati per dare il peso molecolare richiesto. I diclorosilani dimetilici puri vengono idrolizzati per ottenere oli. Le resine si ottengono per idrolisi di una miscela di diclorosilani dimetilici e triclorosilani matilici, a cui vengono aggiunti solventi per evitare la gelificazione.
L’allungamento delle catene polimeriche mediante policondensazione
La policondensazione dei prepolimeri viene eseguita utilizzando catalizzatori. L’aggiunta di terminatori a catena consente di disattivare le estremità della catena polimerica, ovvero di fornire oli non reattivi. Per preparare alcuni prodotti siliconici speciali con proprietà speciali, a volte è necessario modificare i gruppi CH3 (non reattivi) che sono inizialmente legati agli atomi di silicio. Pertanto, questi gruppi sono parzialmente sostituiti da altri gruppi non reattivi (- C6H5, ecc.) o gruppi reattivi (- H, CH = CH2, ecc.) in alcuni casi, prima o dopo l’idrolisi.