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Folie 1
Müller-Rochow-Synthese
Linda Eickhoff
Müller-Rochow-Synthese
Linda Eickhoff
Folie 2
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Linda Eickhoff
• Einleitung• Synthese
– Reaktion– Fließbild– Produktzusammensetzung– Destillation
• Silicone• Zusammenfassung• Quellen
Folie 3
Müller-Rochow-Synthese
Linda Eickhoff
• Müller-Rochow-Synthese =Herstellung von Methylchlorsilanen
• erstmalig 1940
• zeitgleich: Eugene G. Rochow und Richard Müller
• Methylchlorsilane: Silicone, Glas, Keramik
• Produktion/Bedeutung vonMethylchlorsilanen stark gestiegen:1950 1977 19911000T 380000T >1000000T
• großindustriell fast nur die Müller-Rochow-Synthese
Dichlordimethylsilan
Folie 4
Müller-Rochow-Synthese
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R= Alkylrest CnH2n+1
RSiCl3 + R2SiCl2 + RSiCl3Cu
250-300°C6RCl + 3Si
• 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
Reaktion
Folie 5
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Wirbelschichtreaktoren
stellen jährlich bis zu
40 000 t Rohsilan her!
Fließbild
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Müller-Rochow-Synthese
0
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(CH3)2SiCl2 CH3SiCl3 (CH3)2SiCl CH3SiHCl2 Polysilane
%
Produktzusammensetzung in Gewichtsprozent
(Monomerverteilung; Durchschnittswerte)65-85%
7-18%
2-4% ~ 0,5%6-8%
Folie 7
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Müller-Rochow-Synthese
Produkte und ihre Siedepunkte
> 156°CHöhere Silane
152-156°C(CH3)2Si2Cl4Tetrachlordimethyldisilan
152-156°C(CH3)3Si2Cl3Trichlortrimethyldisilan70°C(CH3)2SiCl2Dichlordimethylsilan66°C(CH3)SiCl3Trichlormethylsilan
57°C(CH3)3SiClChlortrimethylsilan
41°C(CH3) HSiCl2Dichlormethylsilan35°C(CH3)2HSiClChlordimethylsilanSiedepunktFormelName
Folie 8
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Müller-Rochow-Synthese
Destillationskolonne
• Reinheitsgrad entscheidend:Vernetzungsreaktion bzw. Abbruch
• Kolonnen: 200 Böden,Rücklaufverhältnis 1:500
• Luft gekühlt
• Problem: geringer Unterschied desSiedepunktes (Feindestillation)
• Nebenprodukte können zu (CH3)2SiCl2umgesetzt werden
Folie 9
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• = organisch modifiziertes Si02, die chemisch und thermisch sehr stabil sind
Eigenschaften
• Temperaturbeständigkeit
• Sauerstoffbeständigkeit
• Wasserbeständigkeit
• Gasdurchlässigkeit
• Hohe Leitfähigkeit
• Aus engl.: silicon ketone abgeleitet, da R2SiO als Baueinheit einem Keton der allg. Formel R2C=O entspricht (formal)
Folie 10
Müller-Rochow-Synthese
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• 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
Struktur
Folie 11
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Silicone + H2OR3Si(OH) + HClR3SiCl + H2O
Reaktion
RSiCl3 + R2SiCl2 + RSiCl3Cu
250-300°C6RCl + 3Si
Müller-Rochow-Synthese
• Chloratome unter HCl-Abspaltung durch OH-Gruppen ersetzt
• Kondensation und Wasserabspaltung
Rohstoffe: Sand, Kohle, Erdgas/Erdöl, Steinsalz, Luft und Wasser
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• Methanol mit HClzu Chlormethan
• Chlormethan mit Silicium
• Destillation
•Dichlordimethyl-silan (CH3)2SiCl2durch Hydrolyse
Folie 13
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Anwendungen
(Silicongele)SiliconharzeSilicon-kautschuke
Siliconöle
• Implantate• Bauindustrie
• Beschichtung(Oberflächen-schutz)• Korrosions-schutz
• Schläuche• Dichtungen• Herzklappen• Kontaktlinsen
• Trennmittel (Laserdrucker)• Pharma-anwendungen• Schmiermittel• hydraulische Bremsen
Folie 14
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• Müller-Rochow-Synthese =Herstellung von Methylchlorsilanen
• Mehrere Produkte, Hauptprodukt: (CH3)2SiCl2
• industriell: Wirbelschichtreaktoren
• Silicone: Temperatur-, Sauerstoff-, Wasserbeständigkeit;Gas- bzw. Stromdurchlässigkeit
• Anwendungsgebiete: Siliconöle, Siliconkautschuke, Siliconharze
RSiCl3 + R2SiCl2 + RSiCl3Cu
250-300°C6RCl + 3Si
Silicone + H20R3Si(OH) + HClR3SiCl + H20
Folie 15
Müller-Rochow-Synthese
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• www.theochem.uni-duisburg.de
• Römpp; Chemielexikon
• Riedel; Anorganische Chemie
• Hollemann, Wiberg; Lehrbuch der Anorganischen Chemie
• Atkins
• http://www.chemiedidaktik.uni-wuppertal.de
• Jüstel; Skript Anorganische Chemie