MüllerRochowSynthese
Müller-Rochow-Synthese Linda Eickhoff
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MüllerRochowSynthese
• Einleitung • Synthese – Reaktion – Fließbild – Produktzusammensetzung – Destillation
• Silicone • Zusammenfassung • Quellen Linda Eickhoff
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• Müller-Rochow-Synthese = Herstellung von Methylchlorsilanen • erstmalig 1940 • zeitgleich: Eugene G. Rochow und Richard Müller • Methylchlorsilane: Silicone, Glas, Keramik
Dichlordimethylsilan
• Produktion/Bedeutung von Methylchlorsilanen stark gestiegen: 1950 1977 1991 1000T 380000T >1000000T • großindustriell fast nur die MüllerRochow-Synthese
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Reaktion 6RCl + 3Si
Cu 250-300°C
RSiCl3 + R2SiCl2 + RSiCl3 R= Alkylrest CnH2n+1
• Silicium:
mind. 97% Reinheit und Korngröße 45-250um
• exotherm:
Reaktorkühlmantel oder Zugabe von Inertgas
• M.-R.-S. sensibel auf Fremdmetalle, am besten Kupfer • Durchmischen
Vermeidung von Überhitzung
• heute ausschließlich Wirbelschichtreaktoren • günstigster Druckbereich: 1 - 5 bar Linda Eickhoff
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Fließbild
Wirbelschichtreaktoren stellen jährlich bis zu 40 000 t Rohsilan her!
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Produktzusammensetzung in Gewichtsprozent (Monomerverteilung; Durchschnittswerte) 65-85% 90 80 70
%
60 50 40
7-18%
30
6-8%
20
2-4%
10
~ 0,5%
0 (CH3)2SiCl2
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CH3SiCl3
(CH3)2SiCl
CH3SiHCl2
Polysilane
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Produkte und ihre Siedepunkte
Name
Formel
Siedepunkt
Chlordimethylsilan
(CH3)2HSiCl
35°C
Dichlormethylsilan
(CH3) HSiCl2
41°C
Chlortrimethylsilan
(CH3)3SiCl
57°C
Trichlormethylsilan
(CH3)SiCl3
66°C
Dichlordimethylsilan
(CH3)2SiCl2
70°C
Trichlortrimethyldisilan
(CH3)3Si2Cl3
152-156°C
Tetrachlordimethyldisilan
(CH3)2Si2Cl4
152-156°C
Höhere Silane Linda Eickhoff
> 156°C Folie 7
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Destillationskolonne • Reinheitsgrad entscheidend: Vernetzungsreaktion bzw. Abbruch • Kolonnen: 200 Böden, Rücklaufverhältnis 1:500 • Luft gekühlt • Problem: geringer Unterschied des Siedepunktes (Feindestillation) • Nebenprodukte können zu (CH3)2SiCl2 umgesetzt werden Linda Eickhoff
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• = organisch modifiziertes Si02, die chemisch und thermisch sehr stabil sind • Aus engl.: silicon ketone abgeleitet, da R2SiO als Baueinheit einem Keton der allg. Formel R2C=O entspricht (formal) Eigenschaften • Temperaturbeständigkeit • Sauerstoffbeständigkeit • Wasserbeständigkeit • Gasdurchlässigkeit • Hohe Leitfähigkeit Linda Eickhoff
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Struktur • organisch modifizierter Quarz • an jedem Silizium-Atom zwei Sauerstoffatome, die durch Methylgruppen substituiert sind •
lineares Polymer-Molekül
• Methylgruppen um die -Si-O-Si-Kette frei drehbar
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Reaktion Rohstoffe:
Cu
6RCl + 3Si
250-300°C
Sand, Kohle, Erdgas/Erdöl, Steinsalz, Luft und Wasser
RSiCl3 + R2SiCl2 + RSiCl3
Müller-Rochow-Synthese R3SiCl + H2O
R3Si(OH) + HCl
Silicone + H2O
• Chloratome unter HCl-Abspaltung durch OH-Gruppen ersetzt • Kondensation und Wasserabspaltung Linda Eickhoff
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• Methanol mit HCl zu Chlormethan • Chlormethan mit Silicium • Destillation •Dichlordimethylsilan (CH3)2SiCl2 durch Hydrolyse
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Anwendungen
Siliconöle
• Trennmittel (Laserdrucker) • Pharmaanwendungen • Schmiermittel • hydraulische Bremsen Linda Eickhoff
Siliconkautschuke • Schläuche • Dichtungen • Herzklappen • Kontaktlinsen
Siliconharze
(Silicongele)
• Beschichtung (Oberflächenschutz) • Korrosionsschutz
• Implantate • Bauindustrie
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• Müller-Rochow-Synthese = Herstellung von Methylchlorsilanen 6RCl + 3Si
Cu 250-300°C
RSiCl3 + R2SiCl2 + RSiCl3
• Mehrere Produkte, Hauptprodukt: (CH3)2SiCl2 • industriell: Wirbelschichtreaktoren • Silicone:
Temperatur-, Sauerstoff-, Wasserbeständigkeit; Gas- bzw. Stromdurchlässigkeit
• Anwendungsgebiete: Siliconöle, Siliconkautschuke, Siliconharze R3SiCl + H20
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R3Si(OH) + HCl
Silicone + H20
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• www.theochem.uni-duisburg.de • Römpp; Chemielexikon • Riedel; Anorganische Chemie • Hollemann, Wiberg; Lehrbuch der Anorganischen Chemie • Atkins • http://www.chemiedidaktik.uniwuppertal.de • Jüstel; Skript Anorganische Chemie Linda Eickhoff
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