трусики женские украина

На головну

 Отримання алкілсіланов взаємодією металоорганічних сполук з алкилхлорсиланов - Хімія

Міністерство освіти Республіки Білорусь Білоруський державний університет

Хімічний факультет

Курсова робота

ОТРИМАННЯ АЛКІЛСІЛАНОВ ВЗАЄМОДІЄЮ металоорганічнихз'єднань З алкилхлорсиланов

Виконавець

студентка 2 курсу 6 групи

Шпилівська А.Л

Мінськ 2010р.

Введення

Технічний прогрес в значній мірі залежить від використання нових матеріалів і технологій. Тому останнім часом в промислово розвинених країнах стали приділяти все більше уваги композиційним матеріалам, які добувають з алкілсіланов: кремнійкарбідной високотемпературної кераміці, SiC покриттям, C-SiC композитам різних модифікацій. Такі матеріали знаходять застосування в космічній, атомній, авіаційній, електронної промисловості і точному машинобудуванні.

Алкілсілани, у порівнянні з алкілгалогенсіланамі, дають можливість отримання що не містять галогену чистих SiC матеріалів, не забруднюють атмосферу галогенсодержащими викидами при отриманні карбіду кремнію і композитів на його основі, дозволяють використовувати обладнання з зазвичай не корозійностійких матеріалів при роботі з ними і при їх термічному розкладанні. Крім того, алкілсілани стійкі навіть в атмосфері вологого повітря, не взаємодіють з водою і істотно менш токсичні.

1. Властивості алкілсіланов

У даній роботі розглядаються алкілсілани, що містять хоча б одну зв'язок Si-H. Вони мають загальну формулу:

Alk4.nSiHnгде AIk = CH3, С2Н5, С3Н7, С4Н9і т.п., п = 1-3.

Хімічні властивості алкілсіланов обумовлені наявністю реакційної зв'язку Si-H, тоді як зв'язок між кремнієм і вуглецем в цих з'єднаннях можна назвати інертною. Гідроліз алкіл (гідро) силанов (АГС) в кислому середовищі протікає повільно, а в лужному швидко.

Алкілсілани по зв'язку Si-H реагують з органічними кислотами, спиртами, аміаком, амінами, фосфінами, галогенами і т.п. Спирти розщеплюють цей зв'язок у присутності алкоголятов, аміни - у присутності амідів лужних металів.

Характерною реакцією зв'язку Si-H так само є приєднання по подвійному зв'язку С = С, - гідросілілірованія.

Алкілсілани є відновниками. Вони відновлюють концентровану сірчану і азотну кислоти, перманганат калію, багато солі і оксиди перехідних металів (ртуті, міді)

Реакційна здатність розглянутих речовин в хімічних реакціях змінюється у відповідності з наведеними нижче поруч:

RSiH3> R2SiH2> R3SiH

Нижчі алкілсілани, такі як метілсілан, діметілсілан, етілсілан при кімнатній температурі є газами, а діетілсілан - вже рідиною. При впливі на організм людини вони не токсичні, при контакті з шкірним покривом не викликають опіків, не дратують верхні дихальні путі.2. Способи отримання алкілсіланов

У літературі описані численні способи отримання алкілсіланов. Найбільш важливими є наступні:

· Взаємодія металоорганічних сполук з алкилхлорсиланов;

· Взаємодія гідридів металів з алкилхлорсиланов;

· Каталітичне диспропорционирование сполук, що містять алкілгідрідсілановий фрагмент;

· Гідрування алкилхлорсиланов і тетраалкілсіланов.2.1 Отримання алкілсіланов взаємодією металоорганічних сполук з алкилхлорсиланов

Вперше про отримання алкілсіланов повідомили A.Stok і C.Somieski в 1919 році. Вони заявили про «можливість взаємодії парів хлорсіланов з парами алкілметаллов. При кімнатній температурі в присутності метілцінка були отримані найпростіші похідні. Вони спонтанно не запалюються, мають слабкий важко-солодкуватий запах і властивості, середні між SiRiі СН4.

RMcGregor запропонував синтезувати метілсілан (МС) взаємодією монохлорсілана з діметілцінком по реакції:

2SiH3Cl + Zn (CH3) 2-> 2SiH3 (CH3) + ZnCl2

а також розглянув можливість отримання метілсілана з використанням алюмогідріда літію, але при цьому зазначив, що спосіб є неприйнятним в даний час через високу вартість алюмогідріда літію.

Широко використовуваний в синтезі алкілсіланов метод Гриньяра у разі алкілування алкіл (гідро) хлорсіланов загальної формули RclnSiH3 * n (п = 1,2) іноді зачіпає зв'язку Si-H.

М.М. Корнєєв зі співробітниками застосували замість Mg-органічних реагентів А1-органічні:

nR2AlH + R'SiH3.nR "n-> nR2AlR + R'SiH3

де n = 2,3 R = C2H5,1-С4Н9; R '= CH3, C2H5;

R "= Cl, OCH3, OC2H5.

Так, діізобутілалюмінійгідрід взаємодіє з метілдіхлорсіланом в присутності хлориду алюмінію і тріалкілалюмінія з утворенням метілсілана:

2 (iBu) 2AlH + CH3SiHCl2-> CH3SiH3 + 2 (Bu) 2AlCl

Синтез здійснювали наступним чином: в реактор з мішалкою завантажували послідовно технічний діалкілалюмініігідрід і хлорид алюмінію. Суспензію перемішували протягом 1,5-2 годин і потім дозували в реактор алкілхлорсілан або алкілалкоксісілан, при цьому підтримували температуру реакційної маси в інтервалі 30-40С. Продукт, що утворився в процесі реакції конденсували в пастці, охлаждаемой рідким азотом, потім переконденсаціей збирали в другу пастку, також охлаждаемую рідким азотом і визначали масу сконденсировавшейся алкілсілани. Даних за якістю отриманого алкілсілани не наводиться. При взаємодії метілдіетоксісілана з діізобутілалюмінійгідрідом, узятим в 10% мольному надлишку, у присутності великого надлишку тріізобутілалюмінія і 20% мольной добавки хлориду алюмінію максимальний вихід метілсілана досягав 96%. Проте дані по чистоті продукту не наводяться.

В американському патенті був запропонований подібний спосіб отримання метілсілана, однак авторам не вдалося синтезувати продукт з виходом більше 85%.

Необхідно відзначити, що всі розглянуті вище способи отримання алкілсіланов взаємодією алкільних похідних металів з хлор (гідро) силанами є пожежо-вибухонебезпечними, часто багатостадійними. У всіх випадках утворюються небезпечні отходи.2.2 Отримання алкілсіланов взаємодією гідридів металів з алкилхлорсиланов

A.Finholt, A.Bond, K.Wilzbach, H.Schlesinger описали спосіб отримання алкільних і арильних похідних кремнію взаємодією алюмогідріда літію (LiAlH4) з відповідними алкільними або арильними хлорсіланов. Ними були синтезовані етілсілан, діетілсілан, н-пропілсілан, ді (н-пропіл) силан, н-бутілсілан, а також моносилан і Дисилан. Порівняльні експерименти по застосуванню LiAlR4і гідриду літію для перетворення тетрахлорида кремнію в моносилан показали, що у разі LiAlF4реакція (4) протікає в діетиловому ефірі вже при температурі 0С з кількісним виходом моносілана.

LiAlH4 + SiCl4-> SiR · + АІСІз + LiCl

З виходом 87% в діетиловому ефірі з гексахлордісілана при 15% надлишку ЛАГ був отриманий Дисилан Si2H6.

Взаємодія гідриду літію з тетрахлорид кремнію в діетиловому ефірі проходить за наступною реакції:

LiAlН4 + SiCl4-> SiH4 + 4LiCl

При цьому найбільший вихід моносілана (89%) досягнуто при великому надлишку гідриду літію. Процес при цьому протікає з більш низьким виходом при порівнянні з використанням LiAlН4, що пояснюється гетерогенністю процесу.

Діетілсілан синтезували з діетілдіхлорсілана і гідриду літію в діоксані при кип'ятінні реакційної маси протягом кількох годин. Вихід цільового продукту склав близько 66%. При заміні гідриду літію на гідрид натрію діетілсілан не виділявся навіть при тривалому кип'ятінні реакційної маси, лише додавання хлориду алюмінію дозволило отримати діетілсілан в цьому процесі з виходом близько 25%. Ці ж автори синтезували діетілсілан з діетілдіхлорсілана і алюмогідріда літію, але не привели даних по виходу цільового продукту.

Для дослідження залежності тиску насиченої пари метілсілана від температури R. Shade і G.Cooper використовували метілсілан, отриманий взаємодією метилтрихлорсилан з алюмогідрідом літію в середовищі н-дибутиловий ефіру:

CH3SiCl3 + LiAIH4 ==> CH3SiH3 + LiCl + AlCl3

Однак проведений хроматографический аналіз такого метілсілана показав, що в ньому містяться домішки не тільки вихідного метилтрихлорсилан, а й метілдіхлорсілана, діметілсілана і тріметілсілана. Наявність цих домішок безпосередньо вказує на недостатню кількість гідриду, а також на низьку якість вихідного алкілхлорсілана.

Автори роботи для перетворення алкенілхлорсіланов в алкенілсілани замість LiAlH4іспользовалі гідрид літію, так як у випадку алюмогідріда літію, що утворюється в процесі хлорид алюмінію приводив до полімеризації ненасичених алкенільних груп. Аллілсілан був отриманий з виходом 37% з аллілтріхлорсілана і гідриду літію в діізоаміловом ефірі при кип'ятінні реакційної маси протягом двох днів.

В аналогічних умовах з діаллілдіхлорсілана і гідриду літію був синтезований діаллілсілан з таким же виходом - 37%.

З використанням суспензії гідриду літію в діізоаміловом ефірі і гексілтріхлорсілана або діетілдіетоксісілана були отримані гексілсілан і діетілсілан з виходами 65% і 25% відповідно, а з діпропілдіхлорсілана, в тих же умовах, був отриманий діпропілсілан з 37% виходом.

У роботі описаний спосіб отримання метілсілана в тетрагідрофурані взаємодією метилтрихлорсилан з гидридом натрію і гексагідроалюмінатом натрію. Реакція описується рівнянням:

3CH3SiCl3 + Na3AlH6 + NaH -> 3CH3SiH3 + 6NaCl + AlCl3

Синтез здійснювали стандартним методом. При цьому в колбу зі зворотним холодильником, крапельної воронкою, термометром і магнітною мішалкою, продути сухим аргоном, завантажували Na3AlH6с NaH і тетрагидрофуран. Потім з крапельної воронки поступово додавали CH3SiCI3.

Реакція протекла з сильним розігрівом, температура піднімалася до 50-60С. Виділявся газ проходив через зворотний холодильник і систему пасток, охолоджуваних рідким азотом. Вихід продукту за даними авторів склав 97%.

У роботі наведено спосіб отримання н-гептілсілана з н-гептілтріхлорсілана і алюмогідріда літію з виходом близько 80%:

C7H15SiCl3 + LiAlH4-> C7H15SiH3 + LiCl + AlCl3

В даному випадку гептілтріхлорсілан додавали протягом 1 години до розчину алюмогідріда літію в діетиловому ефірі, і потім реакційну суміш нагрівали протягом 2 годин. Потім її обробляли розведеною соляною кислотою, органічний шар промивали водою, сушили. Фракційної перегонкою був виділений н-гептілсілан з температурою кипіння 140,7С.

Взаємодією метилтрихлорсилан з гидридом натрію при 250С отримали метілсілан у відповідності з наступною реакцією:

CH3SiCl3 + 3NaH -> CH3SiH3 + 3NaCl

При цьому пари метилтрихлорсилан пропускали через суспензію дрібно роздробленого гідриду натрію в мінеральному маслі, що знаходиться в циліндричному реакторі, забезпеченим швидкісний мішалкою (1800 об / хв) і електрообігрівом. Основним продуктом реакції в цьому випадку є метілсілан (93%) з домішками метілхлорсілана (3,5%) і метілдіхлорсілана (3,5%).

Спроба отримання алкіл (гідро) силанов по реакції Вюрца, як правило, приводила лише до незначного виходу продукту.

3RCl + SiHCl3 + 6Na -> HSiR3 + 6NaCl 2.3 Отримання алкілсіланов каталітичним диспропорционирование сполук, що містять алкілгідрідсілановий фрагмент

Ранні приклади реакцій диспропорціонування кремнійорганічних сполук, що призводять до АГС, узагальнені в відомих робота.

Для отримання алкілсіланов E.Zichy застосував реакцію, відому в хімії вуглеводнів, деякі з яких при нагріванні вище 100С і контакті з розчином, що містить нижчий спирт і металевий калій в кількості не менше 10%, розщеплюються на з'єднання з меншою молекулярною масою. Таким способом за рахунок міграції атомів водню між атомами кремнію деяких сілоксанов під впливом лужного металу можна отримати алкілсілани, наприклад:

(R2HSiO) 2SiHR -> H3RSi + H2R2Si + (RSiO5) x

де R = СНЗ Реакцію проводили в атмосфері сухого аргону в середовищі тетрагидрофурана, що містить вихідний силоксан і металевий калій.

В американському патенті Ottlinger та ін. Розробили метод отримання метілсілана диспропорционирование метілдіхлорсілана (CH3SiHCl2) у присутності каталізаторів - нерозчинних в реакційній середовищі сполук, що містять функціональні групи NR2ілі NRX, де R- однакові або різні алкільні, арильні або алициклические групи, які можуть містити гетероатоми в своєму кільці, X - хлорид, бромід або йодид іон. У цьому випадку реакція проходить за рівнянням:

3CH3SiHCl2-> CH3SiH3 + 2CH3SiCl3

Для здійснення процесу попередньо готували каталізатори двох типів. Підготовка каталізатора (тип А) проходила наступним чином: скляні кільця Рашига (зовнішній діаметр 6 мм і 6 мм висота) були покриті ионообменной смолою (Lewatit MP 35 виробництва компанії Bayer AG, Leverkusen, FRG) шляхом занурення кілець в розчин смоли з затверджувачем. Потім їх виймали з розчину і повністю випарювали розчинник.

Інший каталізатор (тип Б) готували з сферичних частинок кремнію діаметром 4-6 мм шляхом їх занурення на кілька годин в розчин N, N -діетіламінопропілтріетоксісілана у вологому толуоле. Суміш фільтрували для відділення толуолу і сушили при температурі 100 в вакуум-сушильній шафі.

Диспропорционирование CH3SiHCl2велі в апараті колонного типу, який був виготовлений із сталі і складався з трьох послідовно пов'язаних між собою частин. Загальна висота апарату становила 2,5 м, а внутрішній діаметр 50 мм. Верхня частина колони була забезпечена холодильником, а також додатковим обладнанням, необхідним для видалення цільового продукту в накопичувач. Метілдіхлорсілан за допомогою дозуючого насоса безперервно надходив з ємності для зберігання CH3SiHCl2в випарник апарату. З випарника, що знаходиться в зміцнювальної частини колони, при тиску 20 бар газ вводився в нижню частину колони, наповнену каталізатором типу А (кільцями Рашига), потім надходив в другу частину колони, заповнену функціональним каталізатором тіпаБ, де відбувався розподіл реакційної маси. Висококиплячий метилтрихлорсилан стікав в нижню частину апарату. Його збирали в посудині під тиском після виведення з випарника за допомогою дозуючого насоса. Низкокипящие компоненти піднімалися в третю частину колони, наповнену каталізатором типу А. Потім суміш парів конденсувалась в установленому у верхній частині колонного апарату холодильнику, і конденсат прямував в апарат для дистиляції. Після охолодження продукт збирали в балони.

Методом газової хроматографії в метілсілане було виявлено значну кількість різноманітних домішок, у тому числі метілхлорсілан - 5% і метілдіхлорсілан -1%.

S.Xin, C.Aitken, J. Harrod та ін. Запропонували спосіб отримання метілсілана каталітичним диспропорционирование метілдіетоксісілана у присутності діметілтітаноцена, що протікає за рівнянням:

3MeSiH (OEt) 2-> MeSiH3 + 2MeSi (OEt) 3

Процес проводили наступним чином: метілдіетоксісілан завантажували в реактор, попередньо продутий сухим аргоном, а потім додавали діметілтітаноцен. Реактор нагрівали до 50?С і виділяється газ збирали в приймач, охолоджуваний рідким азотом. Через 30 хвилин реакція припинялася, а конденсат двічі переганяли шляхом нагрівання приймача до температури -10 ? і подальшою конденсацією газу в новому приймачі при температурі кипіння рідкого азоту. Отриманий дистилят за результатами аналізу являв собою метілсілан. Вихід продукту склав 87%.

Е.Н. Лебедєв, М.М. Корнєєв та ін. Запропонували спосіб отримання метілсілана диспропорционирование метілдіетоксісілана в присутності каталізатора відповідно до рівняння.

Реакцію проводили при температурі від -5 ? С до + 40?С і часу перебування реакційної маси 0,5-10 год. При безперервному режимі здійснювалася подача метілдіетоксісілана і розчину каталізатора. В якості каталізатора використовували етілат або метілдіетоксісіланолят натрію або калію у вигляді розчинів в метілтріетоксісілане з концентрацією 1-3%.

Так, в реактор, забезпечений зворотним холодильником, мішалкою, датчиком контролю температури і попередньо продутий сухим аргоном, з двох витратних ємностей одночасно подавали 2% розчин етілат натрію (5,4 г) і метілдіетоксісілан (50 г). Процес проводили при кімнатній температурі протягом години. Після десорбції розчиненого в рідких продуктах реакції метілсілана і конденсації його в збірнику вихід цільового продукту склав близько 93%.

Аналізуючи процеси каталітичного диспропорционирования кремнийорганических ефірів необхідно відзначити, що вихід цільового продукту становить менше 10% від кількості вихідного реагенту, а на 1 кг продукту утворюється 8-10 кг побічних кремнийсодержащих сполук, які потребують утилізації. У разі застосування алкіл (гідро) галогенсіланов цільової продукт в значній мірі забруднений побічними продуктами діспропорціонірованія.2.4 Отримання алкілсіланов гидрированием алкилхлорсиланов і тетраалкілсіланов

В одному з патентів описаний процес заміщення атомів хлору в алкилхлорсиланов на водень. Наведено експериментальні приклади, зокрема, пари метилтрихлорсилан разом з воднем пропускали через суміш алюмінієвих гранул з мідним порошком при температурі близько 400?С. Продукти реакції представляли собою рідину з щільністю, що відрізняється від щільності вихідного реагенту.

При пропущенні парів тетрахлориду кремнію з воднем (співвідношення 1: 1) через алюмінієві гранули при температурі 400?С і конденсації газу, що виходить в пастці з сухим льодом отримали суміш продуктів: 3-5% діхлорсілана, 25% трихлорсилану і вихідний тетрахлорид кремнію. Моносилан, що утворився в ході гідрування, чи не був сконденсуватися в пастці з сухим льодом.

Гидрированием тетраетілсілана з використанням алюмосилікатних каталізаторів при температурі 550?С отримали тріетілсілан з виходом 32%.

Вищенаведені приклади демонструють низьку ефективність таких способів отримання алкілсіланов.2.5 Отримання алкілсіланов взаємодією гідрідсілана і олефина в присутності каталізатора

У 2003 році став відомий спосіб отримання алкілсіланов шляхом взаємодії гідрідсілана і олефина у присутності платиносодержащих каталізатора (КТ) при підвищеній температурі і перемішуванні з наступним виділенням цільового продукту відрізняється тим, що КТ і повністю або частково гідрідсілан змішують при 20 ° С, отриману суміш нагрівають, після чого витримують протягом> 0,5 ч без додаткового нагрівання і вводять решту реагентів.

SiH4 + CH2 = CH2 > Si (C2H5) 4

Цільовий продукт виділяють вакуумною перегонкою. Вихід цільового продукту становить 95-99%. Процес проводять при еквімолярних співвідношенні олефина і гідрідсілана або при невеликому надлишку одного з реагентів. КТ вводять у кількості, виходячи з мольного співвідношення олефин: платина, рівного 1 (10-7-10-4). Запропонований спосіб дає можливість проводити процес гідросілірованія в легко контрольованому режимі, використовуючи загальнодоступні платинові КТ і олефіни з низькою реакційною здатністю, дозволяючи при цьому отримувати алкілсілани з високими виходами. Крім того даний спосіб дозволяє вводити в реакцію гідросілірованія в рідкій фазі ті олефіни, які за нормальних умов знаходяться в газоподібному стані, без "пневматичного удару" (різкого підвищення тиску за короткий проміжок часу), використовуючи стандартну апаратуру низького тиску (р <5 атм) без продувки азотом і створення інертної атмосфери що значно але спрощує і здешевлює технологічний процес.

3. Застосування алкілсіланов

На відміну від моносілана, алкілсілани не вибухають і мимовільно не займаються на повітрі, тим самим забезпечуючи значно вищу пожежо - вибухобезпечність при проведенні робіт.

Відкриття К.А.Андріановим в 1937 році здатності алкіл- і арілалксісіланов при гідролізі перетворюватися на полімерні кремнійорганічні сполуки призвело до отримання принципово нових сполук, що мають вельми віддалену аналогію з природними полімерами.

Велика перспективність використання органічних сполук кремнію в техніці була відзначена ще в 1923 році Б.А. Борговими.

Композиційні матеріали з карбідокремнієвих матрицею, отримані з алкілсіланов, перспективні для використання в теплонавантажених вузлах виробів ракетно-космічної техніки (насадков радіаційного охолодження, неохолоджуваних соплових насадков, камер згоряння РРД і т.д.).

Ряд розроблених покриттів на основі SiC, отриманого розкладанням високочистого метілсілана, використаний в США для покриття карбідом кремнію соплових блоків і розгінних блоків космічних апаратів.

Матеріали, отримані з алкілсіланов газофазним осадженням, відрізняються чудовими властивостями при використанні як високотемпературних резисторів в електронних схемах і як матеріалів оптичних пристроїв. Завдяки високій термостійкості ці матеріали знаходять застосування в мікроелектронних і мікроелектромеханічних високочастотних пристроях, наприклад радарах.

З метальних похідних силанов шляхом плазмо-обмінного (PECVD) або озон-суміщеного хімічного розкладання парів також отримують містять водень оксікремнійкарбідние плівки (H: SiOC) з низькою діелектричної постійної. Такі плівки знаходять застосування у виробництві напівпровідникових пристроїв і мають діелектричну постійну, рівну 3,6 або менше.

Проводяться всебічні дослідження застосування алкілсіланов в численних напрямках науки і техніки, наприклад для низькотемпературного епітаксійного покриття кубічним карбідом кремнію субмікронних виробів, а також нанесення тонких фоточутливих плівок, вивчення плівок C-SiC методом електронного циклотронного резонансу, нанесення діелектричних покриттів і так далі.

Таким чином, алкілсілани є перспективними хімічними матеріалами, необхідними для створення високоякісних карбідокремнієвих керамічних матеріалів і покриттів з високими показниками по окислювальному і корозійної стійкості, що зберігають експлуатаційні властивості при високих температурах протягом тривалого часу.

Алкілсілани зарубіжного виробництва дуже дорогі. Вартість чистих метілсіланов виробництва корпорації "Dow Corning" США знаходиться на рівні 4000 доларів за 1кг. У США ці продукти виробляються тільки для потреб космічної промисловості та мікроелектроніки. У Європі технологія цих з'єднань не освоєна і їх промисловий випуск відсутня.

В якості субстратів хроматографических колонок запропоновано використовувати тріалкілсілани, що включають С1-10-вуглеводневий ланцюг, на одному кінці якої знаходиться тріалкілсілановая група с?2 алкільних груп і на іншому - сіліл, що містить гідролізуемих групу, пов'язану з Si-атомом сіліла. Принаймні одна з алкільних груп тріалкілсілана може бути заміщена галогеном або перфторалкілом.

Силанового добавки можуть частково або повністю замінити застосовувані діалкілдитіофосфату цинку.

Композиція (КМ) для виготовлення зубних зліпків, містить отверждается з'єднання, сшивающий агент, КТ, ненасичені силан формули R2 (R3) С = С (R1) АSiR3, інгібітор затвердіння та ін. Добавки (пігменти, загусники, ПАР і т д.) . Наявність силана в КМ дозволяє знизити кількість виділяється H2.

Теоретично досліджено вплив температури і довжини алкільних ланцюгів на селективність НФ для хіральних розділень в ВЕРХ з зверненими фазами на основі модифікованих алкілсіланамі полімерних або мономерних частинок Показано, що при використанні довгих ланцюжків (з 30 атомами С), може бути досягнута велика впорядкованість НФ, меншою ступеня залежить від хімічного зв'язування, температури, площі ПВ полімерної підкладки довголанцюгові алкілсілани можуть бути перспективні при разрботкой НФ для розділень ізомерних ВМС, наприклад, каротиноїдів.

Алкілсілани, у порівнянні з алкилхлорсиланов, переважні в технологічному відношенні при отриманні SiC покриттів, оскільки дають можливість отримувати високоякісну вільну від домішок хлору карбідокремнієвих кераміку та забезпечити екологічну безпеку виробництва.

Змінюючи будова кремнійорганічних полімерів і варіюючи в них співвідношення кремнію, кисню і вуглецю, вдалося отримати продукти з різноманітними властивостями. За будовою полімерних ланцюгів розрізняють кілька типів кремнійорганічних полімерів.

Так само мало стійкі і дуже реакційноздатні хлорпохідні силанов: хлорсілан SiH3Cl, трихлорсилану SiHCl3 (сіланохлороформ), чотирихлористий кремній SiCl4. Всі ці речовини енергійно гідролізуються з водою. Так, з цинк-й магнійорганіческіх сполуками вони дають кремнійорганічні сполуки - алкілсілани:

C2H5MgBr + СlSiH3 > C2H5SiH3

SiCl4 + CH3MgJ> CH3-SiCl3 + CH3MgJ> (CH3) 2-SiCl2 + CH3MgJ> (CH3) 4Si

Практично замість магнійгалоізоорганіческіх з'єднань застосовують галоїдний алкіл і магній:

SiCl4 + C2H5Br + Mg> C2H5-SiCl3 + C2H5Br + Mg (CH3) 2-SiCl2

Більш стійкими є алкілсілани, в яких немає атомів водню при кремнії, - тетраалкілсілани.

Кремнійорганічні з'єднання отримали різноманітне технічне застосування. Вони надають матеріалами гидрофобность (склу, кераміці, бетону, текстилю), утворюють на поверхні самих різних матеріалів плівки, відразливі воду. Так, діметілдіхлорсілан, адсорбований на поверхні керамічного матеріалу, при гідролізі водою утворює плівку завтовшки 1,9-10-5 см, що складається приблизно з 300 молекул. Причина гидрофобности полягає в орієнтації молекул кремнийорганического полімеру: вуглеводневі радикали спрямовані назовні, а кисень - в сторону гидрофильной поверхні.

Гідрофобізація скла (зазвичай метілхлорсіланамі) підвищує точність і відтворюваність результатів при роботі і лабораторним посудом і зменшує обмерзання стекол літаків і автомашин.

Гідрофобізація будівельних матеріалів (бетону, вапняку, цегли) оберігає їх від передчасного руйнування під впливом атмосферних умов, а в деяких випадках є неодмінною умовою їх застосування (гіпс, гіпсосілановий бетон). Хороші результати дають водні розчини алкілсіліконат натрію.

Текстильні матеріали після гідрофобізації не змочуються і не пропускають воду, проте зберігають проникливість для повітря і водяної пари. Вологопоглинання знижується приблизно в 20 разів при витраті 1,5-2,5% кремнийорганического з'єднання від маси текстилю.

Кренійорганіческіе теплоносії (мономерні і полімерні ефіри кремнієвої кислоти) термостійкий, не корозійні більшість матеріалів, майже негорючі і тому з успіхом замінюють такі поширені теплоносії, як воду, водяна пара, топкові гази.

Алкілсілани служать вихідними речовинами у виробництві силіконів. Силіконові рідини (полімерні метілсілоксани, метілдіфеніл-силоксани) внаслідок малої залежності в'язкості від температури успішно застосовуються в якості гідравлічних масел. У межах від + 500?С до -700?С мінеральні масла змінюють в'язкість в 400 разів, а метілсілоксани - в 29 разів.

Поліметілфенілсілоксани утворюють термостійкі мастила різних тертьових металевих поверхонь. Метілсіліконовие масла є ефективними піногасниками, вони хімічно інертні і застосовуються в мінімальних концентраціях (1: 1000, 1: 10000).

Силіконові смоли використовують як ізоляційних лаків, захисних покриттів, стійких і до високої температури, і до хімічних впливів. Їх зазвичай отримують з метилтрихлорсилан, діметілдіхлорсілана, фінілтріхлорсілана, діфенілдіхлорсілана, які гідролізуються та поліконденсіруются при нагріванні в інертних розчинниках. Змішані з термостійкими наповнювачами, вони витримують нагрівання протягом декількох годин при 5000?С і декількох діб до 2500?С.

Кремнійорганічні з'єднання вигідно відрізняються від каучуків: а) насамперед незначною мінливістю властивостей в широкому інтервалі температур і, отже, високою морозостійкістю (при робочих температурах до 2000?С їх механічні властивості мало змінюються, при -600?С вони також зберігають пружність); б) значною хімічною стійкістю, особливо до кисню і озону, гідрофобністю; в) негорючістю при нагріванні без зіткнення з полум'ям; г) діелектричні властивості.

Силіконові каучуки (складаються з полімеру, наповнювача і вулканізатора) являють собою звичайні лінійні полідиметилсилоксан з відносною молекулярною масою 250000-450000. Нагрівання призводить до зшивці лінійних полімерів поперечними зв'язками.

Наповнювачі, наприклад, різні типи аерогелей оксиду кремнію (IV), покращують механічні властивості полімерів, підвищують їх міцність при розтягуванні і надають здатність до подовження до 60%. Вулканізацію проводять у присутності перекисів. Силіконові каучуки застосовують як електроізоляційного матеріалу, прокладок різної апаратури та електродвигунів.

Кремнійорганічні сполуки отримують з алкилхлорсиланов або аркілхлорсіланов. Це SiCl2 (СН2) 2, Si (С2Н5) 2Cl2, С6Н5SiCl3. Схема послідовного гідролізу і поліконденсації при одержанні кремнійорганічних полімерів наступна:

СН3 СН3

| |

Cl-Si-C + 2Н2О > НО-Si-ОН + 2НCl;

| |

СН3 СН3

СН3 СН3 СН3 СН3

| | | |

НО-Si-ОН + НО-Si-ОН > НО-Si-О-Si-ОН + Н2О

| | | |

СН3 СН3 СН3 СН3

І так далі до утворення полімеру, що має формулу

Стеклопласт

Стеклопласт - пластичні маси, у яких сполучною речовиною служать синтетичні полімери, а наповнювачем або армуючим матеріалом - скляне волокно або скляна тканина, що додають склопластику особливу міцність.

Більшість виробів із склопластиків виготовляють із застосуванням в якості сполучних ненасичених поліефірів - поліефірмалоінатов або поліефіракрілати, а також епоксидних і кремнійорганічних полімерів.

Залежно від взятого сполучного склопластики можуть перероблятися в вироби при звичайній температурі без тиску або при невеликому тиску. Найбільше значення набувають склопластики, які можуть перероблятися в вироби методом так званого «контактного» формувань з поступовим нанесенням шарів сполучного на каркас із армуючого матеріалу.

Склопластики можуть застосовуватися для виготовлення таких великогабаритних виробів, як корпуси дрібних суден, шлюпки, кузова автомобілів, дахи залізничних вагонів і т.п. Поки вироби можна виготовляти тільки з допомогою «контактного» методу формування, тобто по суті вручну, але немає сумніву, що в найближчому майбутньому виробництво таких виробів буде механізовано і склопластики завдяки своїй винятковій міцності і дешевизні знайдуть саме широке застосування в багатьох галузях народного господарства. Залежно від виду армуючого матеріалу склопластики поділяються на такі групи:

А) Склотекстоліти - пластики, армовані скляними тканинами. Вироби виходять зазвичай методом «контактного» формування.

Б) Стекловолокніти - пластики, в яких армуючим наповнювачем служить повсть зі скляного волокна. Переробляються методом лиття або пресування.

В) Анізотропні склопластики - пластики з армуючим матеріалом у вигляді односпрямованої скляної нитки. Вироби отримують методом намотування скляного волокна, попередньо обробленого синтетичним полімером.

Г) Ізотропні склопластики - пластики, армовані стекломата (рубане скляне волокно). Переробляються методом контактного формування.

Хімічні сполуки, що виробляються промисловістю основного органічного синтезу служать напівпродуктами для виробництва пластичних мас, синтетичних волокон, синтетичних каучуків, синтетичних миючих засобів та багато чого іншого.

Склад люмінесцирующего рідинного фільтра

Запропоновано склад люмінесцирующего рідинного фільтра для неодімомих лазерів, що містить в якості розчинника - алкілсілани формули R2Si (OR ') 2, де: R, R' - алкільні радикали з числом вуглецевих атомів від 1 до 6, а в якості люминесцирующей добавки - 1,8 -нафтоілен [1 ', 2'] бензімідазолу в концентрації 10-4-10-3моль / л, що дозволяє знизити токсичність і корозійну активність, при збереженні фотостабільних і ефективності перетворення випромінювання накачування.

Рідинні теплоносії для лазерів (В. М. Підгаєцький, В. М. Волинкін ??І. В. Комлєв, А. В. Резніченко)

У даній статті даються уявлення про склад і властивості рідинних теплоносіїв для лазерної, світлової та телевізійної техніки. Наведено результати досліджень оптотермодінаміческіх і фізико-хімічних процесів в рідинах, що знаходяться під дією потужного широкосмугового випромінювання, які дозволили запропонувати новий метод діагностики критичного стану рідин і розчинів. Дослідження спектрально-люмінесцентних явищ в рідинах, що працюють в лазерних системах, дозволили значно збільшити ККД і ресурс неодімових лазерів.

Одним з розглянутих теплоносіїв є кремнійорганічні сполуки.

«На наступному етапі пошуку органічних розчинників для лазерних ЗТ ми звернулися до вивчення обширного класу кремнійорганічних сполук, що включає органосилани R4nSi (OR) n загальної структурної формули

де: R, R1- алкіл і Алкіл лінійної та розгалуженої структур і циклічні похідні.

Такі безбарвні рідини характеризуються гидрофобностью, низькою температурою застигання, високою сжимаемостью, хімічної інертністю, малим зміною в'язкості з температурою, високою термічною, термоокислительной і фотостабільних. Ці сполуки є хорошими діелектриками. З цих причин кремнійорганічні сполуки знаходять широке застосування в промисловості як гідравлічних - рідин і теплоносіїв, піногасників, гидрофобизаторов, мастил і консистентних мастил, здатних довго працювати в інтервалі температур (-100; 250) ° С.

Відбір з'єднань, проведений за комплексом параметрів (спектральні і в'язкісно-температурні характеристики, фото- і термостійкість, токсичність, сировинна база та ін.) На підставі даних науково-технічної літератури і власних експериментів, дозволив зупинитися на діметілдіалкілоксісілане (ДМДАОС).

Висока хімічна міцність зв'язків Si-CH3 (314 кДж / моль) цього з'єднання обумовлює стійкість ШТ, створених на його основі, до дії тривалого нагрівання і потужного опромінення. ДМДАОС малотоксичний: ЛД50> 10 г / кг, ГДК в повітрі робочої зони 10 мг / м3, що обумовлює його віднесення до четвертого класу небезпеки.

Нами розроблена технологія синтезу особливо якісного ДМДАОС з високим виходом продукту (> 90%), освоєно його виробництво. На його основі були створені ЗТ (у тому числі фільтруючі та люмінесцирующие) типу РМ. »

алкілсілани гідрування з'єднання металоорганічного

Висновок

У роботі були розглянуті найважливіші способи отримання алкілсіланов:

· Взаємодія металоорганічних сполук з алкилхлорсиланов;

· Взаємодія гідридів металів з алкилхлорсиланов;

· Каталітичне диспропорционирование сполук, що містять алкілгідрідсілановий фрагмент;

· Гідрування алкилхлорсиланов і тетраалкілсіланов.

У кожного з них є свої недоліки.

1. Синтез через металоорганічні сполуки

Використання металоорганічнихз'єднань викликає необхідність їх одержання безпосередньо перед синтезом магнійорганіческіе і Цинкорганічеськие реагенти). Крім того, розчини алюмінійорганіческіх речовин в НЕФРАС містять цілу гаму різних вуглеводневих домішок, які переходять у цільовий продукт і потім вимагають ретельного відділення.

Як правило, використання елементоорганічних сполук часто призводить до отримання значних кількостей побічних продуктів. Так, наприклад, при взаємодії розчинених діетілалюмінійгідріда і тетрахлорида кремнію в вуглеводневому розчиннику в автоклаві при 50?С поряд з моносіланом утворюються домішки етану і монохлорсілана.

2. Каталітичне диспропорционирование:

Недоліками такого методу є отримання не індивідуального, а ряду сполук, що неминуче призводить до появи додаткових стадій очищення, а також необхідність застосування каталізатора, і обмежений за часом вплив каталізатора на реагент.

Слід зазначити, що вихід цільового продукту з кремнийорганических ефірів становить менше 10% від кількості вихідного реагенту, а на 1 кг продукту утворюється 8-10 кг побічних кремнийсодержащих сполук, які потребують утилізації. Крім того, через нестабільність реагенту існує проблема отримання цього вихідного в чистому вигляді в достатній кількості.

3. Гідрування:

Такий спосіб характеризується низьким виходом. Застосування водню, високих температур (вище 400?С) і каталізатора також слід віднести до недоліків.

4. Відновлення хлор- або алкоксісіланов гідридами металів

Недоліками такого способу є використання розчинника, необхідність його регенерації.

Крім того, у разі використання Акіл (алкокси) силанов виникає необхідність їх одержання безпосередньо перед синтезом.

Оскільки для отримання карбідокремнієвих матеріалів і композитів в основному використовуються гідрідсодержащіе алкілсілани, то найбільше практичне значення для отримання алкілсіланов має метод з використанням гідридів металів з наступних причин:

· Взаємодія між реагентами проходить з високою швидкістю і високим виходом, аж до кількісного.

· При взаємодії алкилхлорсиланов з гідридами металів виділяється тільки цільовий продукт з незначним вмістом сторонніх домішок, що істотно при подальшому способі очищення для досягнення високої чистоти алкілсілани.

· Високий вміст водню в гидридах, а особливо в комплексних гидридах, дозволяє отримувати алкілсілани з незначним витратою гидрируются агентів, що позитивно відбивається на сировинної складової вартості цільового продукту і не викликає великих проблем з утилізацією утворилися хлоридів металів.

Використана література

1. Спосіб отримання алкілсіланов. Пат. 2219126 Росія, МПК 7 З 01 В 33/04, С 07 Р 7/08 Федеральне держ. унітарне підприємство НДІ синтетич каучуку. Миколаїв Г. А., Єгоров А. Г., Плашкін В. С, Хорошавина Ю. В., Колокольцева І. Г.

2. Molecular dynamics simulations ot alkylsilane stationary-phase order and disorder. 2. Effects of temperature and chain length Lippa Katrice A., Sander Lane C, Mountain Raymond D. (Analytical Chemistry Division and Physical and Chemical Properties Division, Chemical Sciences and Technology Laboratory, National Institute of Standards and Technology, 100 Bureau Drive, Gaithersburg , Maryland 20899).

3. Отримання алкілсіланов високої чистоти Сидоров Д. В., Стороженко П. А., Шутова О. Г., Кожевников Б. Є.

4. Рідинні теплоносії для лазерів. В. М. Підгаєцький, В. М. Волинкін ??І. В. Комлєв, А. В. Резніченко

5. Склад люмінесцирующего рідинного фільтра. Пат. 2069429, Московське науково-виробниче об'єднання "НІОПІК". Ветчинкин М.Н .; Комлєв І.В .; Матюшин Г.А .; Михайлов Ю.Н .; Підгаєцький В.М .; Сливка Л.К .; Стрункін В.А .; Таврізова М.А .; Товста С.Б .; Хролова О.Р.

6. Органічна хімія. З. Гауптман, Ю. Грефе, Х. Ремане. М .: ХІМІЯ, 1979.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка