Mueller Rochow Synthese Lindaeickhoff 4u1p4m

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Müller-Rochow-Synthese Linda Eickhoff

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• 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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