Chlorosilan są związkami chemicznymi otrzymywanymi przez reakcję proszku krzemu i gazu chlorku metylu (CH3CI) w drodze bezpośredniej syntezy. Produkowane metylochlorosilany (trimetyl, dimetyl i metylochlorosilan) są budulcem dla różnych substancji silikonowych.
od krzemu do Chlorosilanów:
produkcja silikonów wymaga najpierw syntezy ich prekursorów: chlorosilanów. Są one wytwarzane przez reakcję proszku krzemu (ekstrahowanego z naturalnej krzemionki za pomocą procesu elektrochemicznego) i CH3CI lub gazu chlorku metylu (powstałego w reakcji między HCI a CH30H lub metanolem). Reakcja ta nazywana jest syntezą bezpośrednią. Przeprowadza się go w reaktorach na dużą skalę i wytwarza surową mieszaninę kilku ciekłych chlorosilanów, które następnie muszą być oddzielone przez destylację. Produkowane chlorosilany są budulcem, z którego następnie wytwarzane są różne substancje silikonowe: centralny atom krzemu jest związany z różnymi liczbami atomów chloru, z których każdy zapewnia potencjalne miejsce reaktywne dla reakcji hydrolizy, która umożliwia kontrolowanie długości i rozgałęzienia struktury molekularnej polimeru. Trzy rodzaje metylochlorosilanów uzyskane podczas bezpośredniej syntezy, które są następnie wykorzystywane do produkcji silikonów to: trimetylochlorosilan, dimetylochlorosilan i metylochlorosilan, jak pokazano na poniższych diagramach.
Odkryj nasz najnowszy film: „Czym są Chlorosilany”
od chlorosilanów do podstawowych produktów silikonowych:
Chlorosilany poddawane są hydrolizie i polikondensacji, aby uzyskać podstawowe produkty silikonowe: oleje, gumy i żywice. Oleje i dziąsła są związkami prostołańcuchowymi, które są reaktywne lub niereaktywne. Gdy związki są płynne pod względem konsystencji, są uważane za oleje. Gdy ich lepkość wzrasta do punktu krzepnięcia, są one uważane za dziąsła. Oleje i dziąsła mogą być również poddawane dalszej obróbce fizycznej i chemicznej na późniejszym etapie. Żywice mają rozgałęzioną strukturę, która tworzy sieci molekularne. Te podstawowe produkty silikonowe mają strukturę molekularną opartą na czterech różnych grupach, które wynikają: bezpośrednio z oryginalnych chlorosilanów.
hydroliza chlorosilanów w celu utworzenia szkieletu siloksanu
hydroliza wytwarza krótkołańcuchowe polimery, które następnie należy wydłużyć, aby uzyskać wymaganą masę cząsteczkową. Czyste dichlorosilany dimetylowe są hydrolizowane w celu uzyskania olejów. Żywice otrzymuje się przez hydrolizę mieszaniny dichlorosilanów dimetylowych i trichlorosilanów matylowych, do których dodaje się rozpuszczalniki w celu uniknięcia żelowania.
wydłużanie łańcuchów polimerowych przez polikondensację
Polikondensację prepolimerów przeprowadza się za pomocą katalizatorów. Dodanie końcówek łańcucha umożliwia deaktywację końców łańcucha polimerowego, tzn. uzyskanie olejów niereaktywnych. Aby przygotować specjalne produkty silikonowe o specjalnych właściwościach, czasami konieczne jest zmodyfikowanie grup CH3 (niereaktywnych), które są początkowo związane z atomami krzemu. Dlatego grupy te są częściowo zastępowane przez inne grupy niereaktywne (- C6H5 itp.) lub grupy reaktywne (- H, CH=CH2, itd.) w niektórych przypadkach przed lub po hydrolizie.