DE2744726C2 - Verfahren zur Herstellung von Orthokieselsäuretetraalkylestern oder deren Oligomeren - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Orthokieselsäuretetraalkylestern oder deren OligomerenInfo
- Publication number
- DE2744726C2 DE2744726C2 DE2744726A DE2744726A DE2744726C2 DE 2744726 C2 DE2744726 C2 DE 2744726C2 DE 2744726 A DE2744726 A DE 2744726A DE 2744726 A DE2744726 A DE 2744726A DE 2744726 C2 DE2744726 C2 DE 2744726C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- approx
- hydrogen chloride
- reaction
- temperature
- tetrachlorosilane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
- C07F7/02—Silicon compounds
- C07F7/04—Esters of silicic acids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
Description
Si—O
Cl
Cl
-Si-Cl
Cl
10
15
in der η Werte zwischen 1 und 10, vorzugsweise
zwischen 1 und 6 hat, mit primären Alkoholen der allgemeinen Formel R-OH, in der R für Alkylreste
mit 1 bis 6 C-Atomen steht, die ggf. Sauerstoff-Atome in der Kette enthalten, sowie ggf. unter Zusatz
definierter Mengen von Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß man den jeweiligen Alkohol
durch direktes Einleiten unter die Oberfläche der flüssigen Phase des Siliciumtetrachlorids bzw. des
flüssigen Chlorsiloxans einbringt und nach beendeter Reaktion die Restmenge des während der
Reaktion gebildeten Chlorwasserstoff in an sich bekannter Weise aus dem Reaktionsraum entfernt
30
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Orthokieselsäuretetraalkylestern durch Veresterung von Tetrachlorsilan und/
oder Chlorsiloxanen mit primären Alkoholen. Gegebenenfalls wird bei diesem Verfahren gleichzeitig mit der
Veresterung oder nach dieser eine Oligomerisierung durch definierte Wasserzusätze durchgeführt, die zu
Verbindungen der allgemeinen Formel
RO-
OR
Si-O
OR
— R
40
45
führt, in der R für Alkylreste mit 1 bis 6 C-Atomen steht, die ggf. durch Sauerstoff-Atome unterbrochen sein
können und η eine ganze oder, im Falle von Oligomeren-Gemischen, auch gebrochene Zahl zwischen 1 und 10, vorzugsweise zwischen 1 und 6 sein
kann.
Die bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von Orthokieselsäureestern oder deren oligomeren Kondensationsprodukten durch Umsetzung von Tetrachlorsilan mit Alkoholen haben mehrere Nachteile, die
durch die Bildung einer Reihe von Nebenprodukten begründet sind. Diese Nebenprodukte treten stets in
mehr oder weniger großer Konzentration auf. Die wesentlichste Nebenreaktion ist die Reaktion des
entstehenden Chlorwasserstoffs mit Alkoholen unter Bildung von Wasser, Alkylchloriden und auch Dialkyläthern. Die beiden letzteren Verbindungen verunreinigen den zurückzugewinnenden Chlorwasserstoff und
machen ihn z. B. unbrauchbar für die Herstellung von
hochreinem Trichlorsilan für Transistorzwecke, weil die
als Verunreinigungen enthaltenen genannten organischen Verbindungen unter den Bedingungen der
Trichlorsilansynthese Methyldichlorsilan bilden, das nicht sauber vom Trichlorsilan abgetrennt werden kann
und bei der Weiterverarbeitung zu hochreinem Silizium zu minderwertigem Transistorsilizium führt.
Andererseits greift das entstehende Wasser hydrolisierend in die Veresterungsreaktion der Chlorsilane ein
und ist Anlaß für die Entstehung von aus aligomeren und
polymeren Siloxanen bestehenden Rückständen, die wegen Undefinierter Zusammensetzung nicht verwertbar sind. Diese Beiprodukte bedeuten erhebliche
Materialverluste und Ausbeuteminderungen. Außerdem wird die Lenkbarkeit der Veresterungsreaktion insbesondere dann problematisch, wenn oligomere Siliziumester definierter Zusammensetzung oder bestimmter
Polymerisationsgrade hergestellt werden »-.allen, weil
das in den unerwünschten Nebenreaktionen entstandene Wasser die Einstellung eines definierten Hydrolysegrades verhindert Dabei können dann auch unerwünschte Polykondensate entstehen, die von den
gewünschten Polykondensaten nicht mehr abtrennbar sind und somit die Qualität des Endproduktes mindern.
Ein weiterer Nachteil der bei den herkömmlichen Verfahren üblichen Einwirkungen des Chlorwasserstoffs tritt bei der Herstellung von solchen Kieselsäurealkylestern auf, deren Alkylreste Hetero-Atome, wie
beispielsweise 0 in Äther-Gruppierungen enthalten:
Der entstehende Chlorwasserstoff wirkt dort ätherspaltend und führt unter anderem zu einem unerwünschten Gehalt an organisch gebundenem Chlor im
Endprodukt Die Nebenprodukte enthalten /?-Chloräthoxi-Gruppen, die teilweise hochtoxische Eigenschaften besitzen, wie aus der Lost-Chemie bekannt ist.
Es wird zwar in der DE-AS 21 44 748 angegeben, daß die genannten Nebenreaktionen zur Bildung von
Tetraalkylsilikaten führen; jedoch ist ein solchermaßen
hergestelltes Tetraalkylsilikat beträchtlich verunreinigt durch Alkylchloride und nicht definierbare Siloxane und
einen ungewünscht hohen Chlorwasserstoffgehalt, so daß es für viele Anwendungsgebiete ungeeignet ist.
Auch für die Herstellung definierter oligomerer Ester ist die Anwesenheit von Chlorwasserstoff unerwünscht,
besonders wenn reine oligomere Ester hergestellt werden sollen, wie aus den Vergleichsbeispielen
hervorgeht.
Es bestand demzufolge die Aufgabe, die vollständige Veresterung von Tetrachlorsilan und dessen oligomeren
Homologen so zu leiten, daß der gewünschte Ester in möglichst hohen Ausbeuten entsteht und möglichst frei
vor Verunreinigungen ist. Weiterhin soll der bei dem Verfahren anfallende Chlorwasserstoff so rein sein, daß
er innerhalb eines Verbundsystems direkt zur Umsetzung mit Ferrosilizium oder Silizium unter Bildung von
hochreinen Halogensilanen eingesetzt werden kann.
In Erfüllung dieser Aufgabe wurde nun ein Verfahren
zur Herstellung von Orthokieselsäuretetraalkylestern
oder deren Oligomeren durch Veresterung von Tetrachlorsilan oder von oligomeren Chlorsiloxanen
der allgemeinen Formel
Cl
Cl
Si-O
Cl
Cl
Si-Cl
Cl
in der η Werte zwischen 1 und 10, vorzugsweise
zwischen 1 und 6 hat, mit primären Alkoholen der allgemeinen Formel ROH, in der R für Alkylreste mit 1
bis 6 C-Atomen steht, die ggf. Sauerstoffatome in der Kette enthalten, sowie ggf. unter Zusatz definierter
Mengen von Wasser gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den jeweiligen Alkohol durch
direktes Einleiten, unter die Oberfläche der flüssigen Phase des Siliciumtetrachlorids bzw. des flüssigen
Chlorsiloxans einbringt und nach beendeter Reaktion die Restmenge des während der Reaktion gebildeten
Chlorwasserstoffs in an sich bekannter Weise aus dem Reaktionsraum entfernt.
Bei der Herstellung von Orthokieselsäureestern wird immer ein wasserfreier Alkohol eingesetzt, während
man bei der Herstellung von oligomeren Kieselsäureestern der obengenannten Formel wasserhaltigen
Alkohol mit einem definierten Wassergehalt einsetzen kann. Die oligomeren Kieselsäureester können jedoch
auch erhalten werden, wenn man unter Verwendung von Siliziumtetratiflorid als Ausgangsmaterial erst den
entsprechenden Orthokieselsäureester herstellt und nach Austreiben des Chlorwasserstoffs die Oligomerisierung
durch Zusatz definierter Wassermengen, gegebenenfalls im Gemisch mit dem Alkohol der Esterkomponente,
durchführt Die definierte, notwendige Menge Wasser ergibt sich aus dem gewünschten Kondensationsgrad
und läßt sich entsprechend berechnen.
Die olgiomeren Kieselsäureester können erfindungsgemäß auch in der Weise hergestellt werden, daß
höhere Homologe des Siliziumtetrachlorids, wie z. B. Hexachlordisiloxan uder Octachlortrisiloxan als Ausgangsprodukte
eingesetzt wurden Mud man diese mit
wasserfreien Alkoholen Hinsetzt.
Gegenüber den bekannten VerfrVen hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil der Steuerbarkeit
der Reaktion auf die gewünschten Produkteigenschaften wie Reinheit und Polymerisationsgrade der
Ester, das Fehlen von Nebenprodukten und Abfällen und nahezu quantitative Reinausbeuten. Von besonderem
Vorteil ist weiterhin die Tatsache, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens der
anfallende Chlorwasserstoff frei von Alkylchloriden und Dialkyläthern ist Er braucht demzufolge für eine
Weiterverwendung nicht weiter gereinigt zu werden und kann direkt zur Umsetzung mit Silizium oder
Ferrosilizium unter Bildung von Chlorsilanen eingesetzt werden.
Der direkte Vergleich des erfindungsgemäßen Verfahrens mit hergebrachten Verfahrensweisen macht
deutlich, daß die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Verfahrens, besonders bei der Herstellung der niederen
Alkylester auf dem völligen Ausbleiben von Nebenreaktionen beruht. Dieses Ausbleiben von Nebenreaktionen
ist deshalb überraschend, weil bei der in der Regel endothermen Esterbildung gemäß der stöchiometrischen
Umsetzung Chlorwasserstoff in teilweise erheblicher Menge in dem Reaktionsraum gebildet wird und
dort anwesend ist, bevor er in die Gasphase entweicht.
Das erfindungsgemäße Verfahrensprinzip, die aikoholisehe
Komponente ohne Berührung mit der Gasphase der flüssigen Reaktionsmischung direkt in das
vorgelegte flüssige Chlorsilan einzuleiten, ist an sich auch schon von der Veresterung von Tricnlorsilan her
bekannt (vgl. DE-OS 24 09 731). Dort ist es aber verfahrenswesentlich, in einer ersten Reaktion erst zwei
Chloratome zu verestern und dann den dabei entstandenen Chlorwasserstoff auszutreiben, ehe das letzte
Chloratom verestert wird. Eine direkte Veresterung aller Chloratome ohne zwischenzeitliches Austreiben
des Chlorwasserstoffs ist dort nicht möglich.
Die erfindungsgemäße Verfahrensweise wird technisch in einfacher Weise realisiert, in dem man die
alkoholische Komponente flüssig, gegebenenfalls unter Rühren der Reaktionsmischung, durch ein Bodenventil
oder ein einfauchendes Zuführungsrohr einleitet und dabei ein Eindringen der Reaktionsmischung L·. die
Zuführungsleitung durch geeignete Kalibrierung derselben verhindert Durch Anwendung eines geringen
Oberdrucks, der mindestens dem Gegendruck der Flüssigkeitssäule der Reaktionsmischung entspricht,
läßt sich ebenfalls ein Eindringen der Reaktionsmischnng in die Zuführungsleitung verhindern.
Die Reaktionstemperaturen werden nicht fest vorgegeben,
sondern stellen sich während der Reaktion ein. In der Regel treten Temperaturerniedrigungen ein, weil es
sich um endotherme Reaktionen handelt Die Starttemperaturen können nahezu beliebig gewählt werden und
liegen normalerweise zwischen —40 und 140°G Vorzugsweise werden die Veresterungen nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren zwischen 00C und 95° C gestartet Zweckmäßigerweise wird die Veresterungsreaktion ohne äußere Wärmezufuhr durchgeführt; es ist
lediglich bei der Herstellung von dem Methylester von Vorteil, bei Temperatur «n über -t-4°C zu arbeiten, weil
Orthokieselsäuretetramethylesterbei +40C erstarrt
Die Zugabegeschwindigkeit des Alkohols und damit die Kalibirierung der Zuführungsleitung kann in weitem
Bereich nahezu beliebig gewählt werden. Sie hängt im wesentlichen von der Belastbarkeit und Leistungsfähigkeit
des Rückflußkühlers ab, der die Aufgabe hat, den während der Reaktion entweichenden Chlorwasserstoff
tiefzukühlen, um ein Mitreißen des synthetisierten Esters zu vermeiden. Der Dosierungsdruck der alkoholischen
Komponente richtet zum einen nach dem auf der Zuführungsöffnung lastenden Gegendruck der Reaktionsmischung,
der in jeder Phase der Reaktion ausgeglichen sein muß.
Als zusätzlicher Überdruck reichen bis zu 10 mm Wassersäule aus; er kann auch höher gewählt werden.
Der Druck wird in einfacher Weise beispielsweise durch entsprechende Überhöhung der Alkoholvorlage und
gegebenenfalls durch Benutzung eines Dosierventils hergestellt.
Der während der Veresterung entstehende Chlorwasserstoff bleibt teilweise in dem flüssigen Reaktionsprodukt
gelöst; teilweise entweicht er gasförmig aus dem Reaktionsraum. Zweckmäßigerweise wird er dabei in
einer Kühlfalle gekühlt, um ihn von mitgerissenem Chlorsilan oder Kieselsäureester zu befreien, er kann
dann direkt einer weiteren Bestimmung zugeführt werden.
Der in dem Reaktionsprodukt gelöste Teil des Chlorwasserstoffs wird nach Beendigung der Veresterungsreaktion
aus dem Reaktionsmedium ausgetrieben. Dies erfolgt durch an sich bekannte Maßnahmen, wie
z. B. Erhitzen des Reaktionsproduücies bis auf Siedetemperatur.
Mit einem solchen Erhitzen kann im allgemeinen direkt nach Beendigung der Alkoholzügäbe
begonnen werden, da die Veresterungsreaktion im allgemeinen spontan abläuft.
Nach dem Entfernen des restlichen Chlorwasserstoffs "us dem Reaktionsprodukt wird dieses direkt nach an
sich bekannten Methoden aufgearbeitet. Die bevorzugte Aufarbeitung durch Destillation ergibt Produkte mit
Restaciditäten unter 6 ppm an hydrolisierbarem Chlorid
in Ausbeuten über 96%.
Wenn oligomere Kieselsäureester mit etwa 4 bis 5—SiO-Einheiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt werden, z.B. Äthylsilikat 40 oder Methylsilikat 51, dann ist es nicht nötig, das Endprodukt
einer Destillation oder sonstigen Reinigung zu unterwerfen. Dieses fällt in einer solchen Reinheit an, daß es
für eine Weiterverarbeitung als Bindemittel direkt eingesetzt werden kann.
Die Umsetzung kann auch in Gegenwart von lösungsmitteln stattfinden. Diese werden in an sich
bekannter Weise, bevorzugt bei der Veresterung mit höheren Alkoholen oder Ätheralkoholen, angewandt
Sie werden in beliebiger Konzentration, vorzugsweise zwischen 2 und 15 Vol.-%, bezogen auf das eingesetzte
Chlorsilan, eingesetzt und haben vor alSem die Funktion,
die Löslichkeit des Chlorwasserstoffs und den Siedepunkt des Rohproduktes herabzusetzen. Besonders
geeignet sind Kohlenwasserstoffe und Chlorkohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Hexan, Heptan, Isooctan,
Benzol, Toluol, trans-Dichloräthylen, Trichloräthylen
und Perchloräthylen.
Ausgangsstoffe vom Chlorsilantyp sind insbesondere Tetrachlorsilan und dessen höhere Homologe, die auch
als oligomere Chlorsiloxane bezeichnet werden können. Sie entsprechen der allgemeinen Formel
Ci3Si[OSi(Sl2J]nCl,
in der π Werte zwischen 0 und 10, vorzugsweise Werte
zwischen 1 und 6 annimmt Beispiele für entsprechende höhere Chlorsilane sind Hexachlordisiloxan, Octachlortrisiloxan
und Hexachlorcyclotrisiloxan.
Die alkoholischen Ausgangsstoffe sind primäre Alkohole, wie Methanol, Äthanol, n-PropanoI, die
primären Butanole, Pentanole und Hexanole, außerdem insbesondere die zum Teil als Cellosolve bekannten
Monoäther verschiedener Glykole, wie beispielsweise 2-Methoxiäthanol, 2-ÄthoxyäthanoI, 2-Butoxiäthanol
und Diäthylenglykolmonomethyläther.
Produkte, die vorteilhaft nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, sind die aus
Chlorsilanen nach bekannten Verfahren sonst nur in sehr schlechten Ausbeuten zugänglichen Methylester,
beispielsweise Tetramethoxisilan, Hexamethoxidisiloxan, Octamethoxitrisiloxan und Methylsilikat 51
(PolyMeselsäuremethylester mk 51% SiO2-Gehalt), die
Äthylester, beispielsweise Tetraäthoxysilan, Hexaäthoxidisiloxan, Äthylsilikat 40 (Polykieselsäureäthylester
mit 40% SiO2-Gehalt), u.a. beispielsweise
Tetra-n-propylorthcnlikat, Tetra-n-butylorthosilikat,
Tetra-2-methoxiäthyIorthosilikat, Tetra-2-äthoxiäthylorthosilikat
und dessen Oligomeres (z. B. Polykieselsäure-2-äthoxiäthylester mit einem SiO2-Gehaltvonca.
15%).
Folgende Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.
Herstellung von Tetramethoxysilan aus
Tetrachlorsüan und Methanol
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
In einem emaillierten 2501-Kessel mit Rührwerk, heiz- und kühlbarem Doppelmantel, bei -48°C
arbeitenden Rückflußküliler (12 m2) mit Rücklauftrichter
für Kondensat und mit Abgasleitung für Chlorwasserstoff (zur Wiederverwendung), je einem in der
Gasphase und in der Flüssigphase messenden Termometer und einer Alkohol-Vorlage von 2201 Inhalt mit
Dosierventil, die mit einem 8 cm über dem unteren Klöpp;rboden des Reaktors mündenden Auslaufrohr
von 8 mm lichtem Durchmesser ausgerüstet ist und deren Zulaufleitung eine Gefäühöhe von ca. 1600 mm über der
Mündung des Auslaufrohres hat, werden 238 kg (1,4 kM'oI) Tetrachlorsilan vorgelegt
Bei einer Starttemperatur von 12° C werden durch
das Tauchrohr innerhalb ca. 175 Minuten 179,2 kg
ίο (5,6kMol) Methanol (wasserfrei) in gleichmäßiger
Geschwindigkeit von ca. 1 kg/Minute eingerührt, wobei
eine spontane starke Chlorwasserstoffentwicklung stattfindet Die Temperatur der flüssigen Phase sinkt
innerhalb weniger Minuten auf —19° C, die Temperatur
der Gasphase in der gleichen Zeit auf ca. —8° C. Wegen des Erstarrungspunktes von Tetramethoxisilan bei
+4° C wird die Temperatur der flüssigen Phase im Reaktor durch Beschickung des Doppelmantels mit
Kühlwasser auf ca. +6"C geregelt Währenddessen stellt sich in der Gasphase eine Temperatur von ca
4-6° C ein. Gegen Ende der I;*2thanolzugabe steigen
beide Temperaturen langsam auf ca. 12° C an (Kühlwassertemperatur
ca. 14"C). Nach Beendigung der Zugabe wird innerhalb von ca. 140 Minuten bis zum Sieden
(121°C) erhitzt und das siedende Rohprodukt in die Blaje einer 6-Bodenkolonne, die als Füllkörper 15 mm-Porzellansättel
enthält, zur anschließenden Destillation abgelassen.
Die gaschromatographische Analyse des Rohproduktes zeigt einen Anteil von 98,2% Tetramethoxisilan
neben ca. 0,8% Hexamethoxidisiloxan und ca. 1% Trimethoxichlorsilan.
Die !aufende gaschromatographische Überwachung des abgehenden Chlorwasserstoffs zeigt in keiner Phase
der Reaktion Gehalte an Methylchlorid oder Dimethyläther an. Der Anteil an verdampftem Produkt liegt bei
ca. 0,01%.
Die Destillation liefert 202 kg (94,8%) Tetramethoxisilan nach ca. 3 kg Trimethoxichlorsilan-haltigem
Vorlauf. Der Siedepunkt liegt bei 121°C
Die Restacidität liegt bei 16 ppm hydrolysierbarem Chlorid.
Insgesamt werden ra. 125 Nm3 Chlorwasserstoff als
Nebenprodukt gewonnen. Ein Teilstrom davon wird bei 320° C in einem Wirbelschichtreaktor in bekannter
Weise mit Ferrosilicium zu Trichlorsilan umgesetzt Im so gewonnenen Trichlorsilan ist kein Methyldichlorsilan
nachweisbar. Daraus durch thermische Reduktion im Wasserstoffstrom und Epitaxie gewonnenes Halbleitersilicium
enthält < 1 ppm Kohlenstoff.
Vergleichsbeispiel 1
Herstellung von Tetramethoxisilan aus
Tetrachlorsilan und Methanol nach herkömmlicher Arbeitsweise
In einem 501-Kolben mit Rührwerk, innenliegendem heiz- und kühlbarem Schlangenwärmeaustauscher
(0,5 m2), bei -48° C arbeitendem Rückflußkühler (4 m2)
mit Rücklauftrichter für Kondensat und Abgasleitung für Chlorwasserstoff (zur Wiederverwendung), je einem
in der Gasphase und in der Flüssigphase messenden Thermometer und einer Alkoholvorlage von 501 Inhzlt
mit Dosierventil, die mit einem im Tubus oberhalb der flüssigen Phase in die Gasphase mündenden Auslaufrohr
von 25 mm lichter Weite ausgerüstet ist, werden 47,76 kg (0,28 kMol) Tetrachlorsilan vorgelegt. Bei einer
Starttemperatur von 14° C werden innerhalb ca.
150 Minuten 35,84 kg (1.12 kMol) Methanol (wasserfrei)
in gleichmäßiger Geschwindigkeit von ca. 240 g/Minute unter Rühren zugetropft. Die Temperatur der flüssigen
Phase steigt innerhalb weniger Minuten auf 43°C, die Temperatur der Gasphase spontan auf 79°C. Durch
Wasserkühlung wird die flüssige Phase während der Methanolzugabe auf einer Temperatur von ca.
27-32°C gehalten. Währenddessen stellt sich in der Gasphase eine zwischen 58°C und 76°C schwankende
Temperatur ein. Nach Beendigung der Zugabe wird innerhalb von ca. 150 Minuten bis zum Sieden (147°C)
erhitzt und das siedende Rohprodukt in die Blase einer 6-Bodenkolonne. die als Füllkörper 15 mm-Porzellansättel
enthält, zur anschließenden Destillation abgelassen.
Die gaschromatographische Analyse des Rohproduktes zeigt einen Anteil von ca. 6,4% Trimethoxichlorsilan,
ca. 35,4% Tetramethoxisilan und ca. 58% oligomere ΚλαΙ πΛν ict If*ν or»*»
Die laufende gaschromatographische Überwachung :o des abgehenden Chlorwasserstoffs zeigt während der
Methanolzugabe Gehalte an Methylchlorid zwischen ca. 4,8% und ca. 12,7% und einen Methanolgehalt von ca.
0,7%. Während des Ausheizens treten dagegen ca. 2-4% Dimethyläther auf. Der Anteil an verdampftem ?ϊ
Rohprodukt liegt bei ca. 0,01%.
Die Destillation liefert neben ca. 4 kg überwiegend aus Trimethoxichlorsilan bestehendem Vorlauf 10,6 kg
(24.2%) Tetramethoxisilan mit einer Restacidität von ca. 0,8% an hydrolysierbarem Chlorid, sodaß das Produkt
nicht verwertbar ist, sondern redestilliert werden muß. Im Rückstand verbleiben ca. 21 kg nicht verwertbare
Methoxipolysiloxane mit einer Restacidität von 5,2% an hydrolyierbarem Chlorid.
35
LJ 1. I 3 y I U I i.
Herstellung von Tetraäthoxisilan aus
Tetrachlorsilan und Äthanol .»ο
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
In einem emaillierter. 2501-Kessel mit Rührwerk,
heiz- und kühlbarem Doppelmantel, bei —48° C arbeitendem Rückflußkühler (12 m2) mit Rücklauftrichter
für Kondensat und Abgasleitung für Chlorwasserstoff (zur Wiederverwendung), je einem in der
Gasphase und in der Flüssigphase messenden Thermometer und einer Alkoholvorlage von 2201 Inhalt mit
Dosierventil, dessen Ablaufleitung über ein absperrbares T-Stück mit einer 8 mm-Lochblende oberhalb des
Bodenventils in den Bodenauslauf des Kessels mündet und eine Gefällhöhe von ca. 2000 mm hat, werden
170 kg (1 kMol) Tetrachlorsilan vorgelegt.
Bei einer Starttemperatur von 15" C werden aus der 5-:
Vorlage über den Bodenablauf des Kessels innerhalb ca. 180 Minuten 184 kg (4 kMoi) Äthanol (wasserfrei) in
gleichmäßiger Geschwindigkeit von ca. 1 kg/Minute eingerührt, wobei eine spontane heftige Chlorwasserstoffentwicklung
stattfindet. Die Temperaturen sowohl der flüssigen Phase als auch der Gasphase sinken
innerhalb weniger Minuten zunächst auf — 1TC, halten
sich längere Zeit in diesem Bereich, um dann langsam auf +2° C anzusteigen (während etwa des letzten
Drittels der Reaktionszeit). Nach Beendigung der Zugabe wird innerhalb von ca. 140 Minuten bis zum
Sieden (168° C) erhitzt und das siedende Rohprodukt analog Beispiel 1 destilliert
Die gaschromatographische Analyse des Rohproduktes zeigt einen Anteil von 97,8% Tetraäthoxisilan neben
ca. 1,4% Hexaäthoxidisiloxan und ca. 0,7% Triäthoxichlorsilan.
Die laufende gaschromatographische Überwachung des abgehenden Chlorwasserstoffs zeigt in keiner Phase
der Reaktion Gehalte an Äthylchlorid oder Diäthyläther an. Der Anteil an verdampftem Produkt liegt bei
%
Die Destillation liefert 200,6 kg (96,5%) Tetraäthoxisilan nach ca. 1,8 kg triäthoxichlorsilanhaltigem Vorlauf.
Der Siedepunkt liegt bei 168°C. Die Restacidität liegt
bei 6 ppm hydrolysierbarem Chlorid.
Insgesamt wurden ca. 90 Nm3 Chlorwasserstoff als Nebenprodukt gewonnen. In analog Beispiel 1 daraus
hergestelltem Trichlorsilan ist kein Methyldichlorsilan nachweisbar.
Vergleichsbeispiel 2
Herstellung von Tetraäthoxisilan aus Tetrachlorsilan und Äthanol nach herkömmlicher Arbeitsweise
In einer wie im Vergleichsbeispiel 1 beschriebenen Apparatur werden 34 kg (200 Mol) Tetrachlorsilan
vorgelegt. Sei einer Starttemperatur von 15°C werden
innerhalb von ca. 120 Minuten 36,8 kg (800 Mol) Äthanol (wasserfrei) in gleichmäßiger Geschwindigkeit
von ca. 300 g/Minute unter Rühren zugetropft. Die Temperatur der flüssigen Phase- steigt innerhalb
weniger Minuten auf 31 °C, die Temperatur der Gasphase auf 64°C. Durch Wasserkühlung wird die
flüssige Phase während der Äthanolzugabe auf einer Temperatur von ca. 21° C gehalten. Währenddessen
stellt sich in der Gasphase eine zwischen 52°C und 64° C schwankende Temperatur ein. Nach Beendigung der
Zugabe wird innerhalb 150 Minuten bis zum Sieden (179°C) erhitzt und das siedende Rohprodukt analog
Vergleichsbeispiel 1 destilliert.
Die gaschromatographische Analyse des Rohproduktes zeigt einen Anteil von ca. 9,2% Triäthoxichlorsilan,
ca. 65,6% Tetraäthoxisilan und ca. 25% oligomere Äthoxisilane.
Die laufende gaschromatographische Überwachung des abgehenden Chlorwasserstoffs zeigt während der
Äthanolzugabe Gehalte an Äthylchlorid zwischen ca. 1 % und ca. 5,4% und einen Äthanolgehalt von ca. 0,6%.
Während des Ausheizens treten dagegen ca. 2% Diäthyläther auf. Der Anteil an verdampftem Produkt
liegt bei <0,01%.
Die Destillation liefert neben ca. 6 kg überwiegend aus Triäthoxichlorsilan bestehendem Vorlauf 21,3 kg
(51,2%) Tetraäthoxisilan mit einer Restacidität von ca.
03% an hydrolysierbarem Chlorid, sodaß das Produkt für eine Verwertung redestilliert werden muß. Im
Rückstand verbleiben ca. 11,8 kg nicht verwertbare Äthoxipolysiloxane mit einer Restacidität von 1,9% an
hydrolysierbarem Chlorid
Insgesamt werden ca. 17 Nm3 Chlorwasserstoffe als
Nebenprodukt gewonnen. In analog Beispiel 1 daraus hergestelltem Trichlorsilan werden ca. 0,9% Methyldichlorsilan
nachgewiesen. Aus diesem Trichlorsilan wird durch thermische Reduktion im Wasserstoffstrom
und Epitaxie eine Siliciumqualität gewonnen, die ca. 412 ppm Kohlenstoff enthält, und daher als Halbleitersilicium
ungeeignet ist
Herstellung von Tetra-2-methoxiäthoxisilan aus
Tetrachlorsilan und 2-Methoxiäthanol
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
Analog Beispiel I werden 102 kg (600 Mol) Tetrachlorsilan vorgelegt. Bei einer Starttemperatur von
26°C werden durch das Tauchrohr innerhalb ca. 180 Minuten 183 kg (2,4 kMol) 2-Methoxiäthanol (wasserfrei)
in gleichmäßiger Geschwindigkeit von ca. 1 kg/Minute eingerührt, wobei gasförmiger Chlorwasserstoff
entweicht. Die Temperaturen sowohl der flüssigen Phase als auch der Gasphase sinken langsam
auf 12°C, stehen längere Zeit bei 12- 14°C und steigen
schließlich langsam an bis auf 22° C (während des letzten Drittels der Reaktionszeit). Nach Beendigung der
Zugabe wird innerhalb von ca. 70 Minuten auf 1040C erhitzt, 12 kg Perchloräthylen eingerührt und weiter
zum Sieden (146°C) erhitzt, dann das siedende
Rohprodukt in die Blase einer 6-Bodenkolonne mit einer Streckmetallfüllung (Kloss-Ko!onne) zur Destillation
abgelassen.
Die gaschromatographische Untersuchung des Rohproduktes zeigt neben ca. 6% Perchloräthylen praktisch
reines Tetra-2-methoxiäthoxysilan. Einige Verunreinigungen
im Vor- und Nachlaufbereich liegen an der Erfassungsgrenze (ca. 0,002%).
Die laufende gaschromatographische Kontrolle des abgehenden Chlorwasserstoffs zeigt in keiner Phase der
Reaktion irgendwelche Fremdstoffe im Chlorwasserstoff an.
Die Destillation liefert 197 kg (97,5% Tetra-2-methoxiäthoxisilan.
Der Siedepunkt liegt bei 132°C (1 Torr). Die Restacidität liegt bei 6 ppm an hydrolysierbarem
Chlorid. Der Gesamt-Chlorgehalt beträgt 44 ppm.
Vergleichsbeispiel 3
Herstellung von Tetra-2-methoxiäthoxisilan aus
Tetrachlorsilan und 2-Methoxiäthanol
nach herkömmlicher Arbeitsweise
Analog Vergleichsbeispiel 1 werden 20,4 kg (120 Mol)
Tetrachlorsilan vorgelegt. Bei einer Starttemperatur von 19° C werden innerhalb von ca. 120 Minuten 36,6 kg
(480 Mol) 2-Methoxiäthanol (wasserfrei) in gleichmäßiger Geschwindigkeit von ca. 300 g/Minute unter Rühren
zugetropft. Die Temperatur der flüssigen Phase steigt innerhalb weniger Minuten auf 36° C, die Temperatur
der Gasphase auf 58° C. Durch Wasserkühlung wird die flüssige Phase während der Methylglykol-Zugabe auf
einer Temperatur von 200C gehalten. Währenddessen stellt sich in der Gasphase eine zwischen 45° C und 58° C
schwankende Temperatur ein. Nach Beendigung der Zugabe wird innerhalb von ca. 70 Minuten auf 1040C
erhitzt, 3 kg Perchloräthylen eingerührt und weiter zum Sieden (152° C) erhitzt, dann destilliert analog Beispiel 3.
Die gaschromatographische Untersuchung des Rohproduktes zeigt neben ca. 7,5% Perchloräthylen Anteile
von ca. 4,1% Tri-2-methoxiäthoxichlorsiIan, ca. 2,1%
Tri-2-methoxiäthoxi-2-chIoräthoxisilan, ca. 703% Tetra-2-methoxiäthoxisilan
und ca. 15% oligomere 2-Methoxiäthoxisiloxane neben kleinen Mengen anderer
Verunreinigungen im Vorlauf-Bereich.
Die laufende gaschromatographische Überwachung des abgehenden Chlorwasserstoffs zeigt Gehalte an
Methylchlorid zwischen ca. !% und 4,7%, an Dichloräthan
zwischen ca. 0,7% und 3,0% und einen Gehalt an 2-Methoxiäthanol von ca. 0,5%.
Die Destillation liefert neben ca. 3,1 kg Vorlauf, der vorwiegend aus Tri-2-methoxiäthoxichlorsilan und
Tri-2-methoxiäthoxi-2-chloräthoxisilan besteht, 26,2 kg (65,6%) Tetra-2-methoxiäthoxisilan mit einer Restaciditat
von ca. 800 ppm an hydrolysierbarem Chlorid und einem Gesamt-Chlor-Gehalt von 0,3%, der destillativ
nicht abtrennbar ist.
Das Produkt ist somit unbrauchbar. Im Rückstand verbleiben ca. 8 kg nicht verwertbare 2-methoxiäthoxipolysiloxane
mit einer Restacidität von 0,6% an hydrolysierbarem Chlorid und einem Gesamt-Chlor-Gehalt
von ca. 2%.
Herstellung von Tetra-2-äthoxiäthoxisilan aus
Tetrachlorsilan und 2-Äthoxiäthanol
Tetrachlorsilan und 2-Äthoxiäthanol
Analog Beispiel 1 werden 88,4 kg (520 Mol) Tetrachlorsilan und 20 kg Perchloräthylen vorgelegt. Bei
einer Starttemperatur von 200C werden durch das Tauchrohr innerhalb ca. 180 Minuten 187 kg (2,08 kMol)
2-Äthoxiäthanol (wasserfrei) in gleichmäßiger Geschwindigkeit von ca. 1 kg/Minute eingerührt, wobei
gasförmiger Chlorwasserstoff entweicht. Die Temperatüren sowohl der flüssigen als auch der gasförmigen
Phase sinken langsam auf 12° C, stehen längere Zeit bei
12-140C und steigen schließlich langsam an bis auf 200C (während des letzten Drittels der Reaktionszeit).
Nach Beendigung der Zugabe wird innerhalb von ca.
jo 70 Minuten auf Siedetemperatur (154°C) erhitzt, dann
analog Beispiel 3 destilliert.
Die gaschromatographische Untersuchung des Rohproduktes zeigt neben ca. 8% Perchloräthylen praktisch
reines Tetra-2-äthoxiäthoxisilan. Einige Verunreinigungen im Vor- und Nachlaufbereich liegen an der
Erfassungsgrenze (ca. 0,002%).
Die laufende gaschromatographische Kontrolle des
abgehenden Chlorwasserstoffs zeigt keine Ffcffidstoffe.
Die Destillation liefert 196 kg (98%) Tetra-2-äthoxiäthoxisilan.
Der Siedepunkt liegt bei 142° C (1 Torr). Die
Restacidität liegt bei <4 ppm an hydrolysierbaix m
Chlorid. Der Gesamt-Chlor-Gehalt beträgt 30 ppm.
Herstellung von Hexamethoxidisiloxan aus
Hexachloridisiloxan und Methanol
Hexachloridisiloxan und Methanol
In einem 41-Mehrhalskolben mit Rührer, durch Thermostaten heiz- und kühlbarem Doppelmantel, bei
-42° C arbeitendem Rückflußkühler (0,2 m2) mit Rücklauftrichter
für Kondensat und mit Abgasleitung zu einer mit Kalkmilch beschickten Vorlage, je einem in
der Gasphase und in der Flüssigphase messenden Thermometer und einem Tropftrichter mit Dosierventil,
dessen Auslaufrohr unter der Oberfläche der flüssigen Phase in einer Auslauföffnung von 1 mm lichtem
Durchmesser mündet, werden 2850 g (10 Mol) Hexachlordisiloxan und 200 ml Trichloräthylen vorgelegt Bei
einer Starttemperatur von 24°C werden, durch das
Tauchrohr innerhalb ca. 95 Minuten 1920 g (60MoI)
Methanol (wasserfrei) in gleichmäßiger Geschwindigkeit von ca. 20 g/Minute eingerührt, wobei sich
gasförmiger Chlorwasserstoff entwickelt Die Temperatur der flüssigen Phase sinkt innerhalb weniger Minuten
auf -230C, die Temperatur der Gasphase gleichzeitig
auf -2° C Erst im dritten Drittel der Methanolzugabe
steigt die Temperatur in beiden Phasen langsam auf ca. 12° C an. Nach Beendigung der Zugabe wird innerhalb
Il
ca. 70 Minuten bis zum Sieden (I27°C) erhitzt. Abschließende Destillation liefert neben 200 ml Trichloräthylen
2530 g (98,2%) Hexamethoxidisiloxan vom Siedepunkt 81°C (2 Torr);
Df l,123;n'o" l,3813;Fp.
<-70°C.
Elementanalyse:
berechnet (C
C 27,9; H 7,0;
gefunden:
C 27,8%; H 7,2%;
berechnet (C
C 27,9; H 7,0;
gefunden:
C 27,8%; H 7,2%;
Si 21,7%;
Si 21,7%;
Beispiel 6
Si 21,7%;
Beispiel 6
Herstellung von Octamethoxitrisiloxan aus
Octachlortrisiloxan und Methanol
Octachlortrisiloxan und Methanol
Analog Beispiel 5 werden 2000 g (5 Mol) Octachlortrisiloxan und 200 ml Isooctan vorgelegt. Innerhalb
60 Minuten werden 1280 g (40 Mol) Methanol (wasserfrei)
eingerührt. Der Temperaturverlauf während der Reaktion entwickelt sich ähnlich Beispiel 5. Nach
Beendigung der Methanol-Zugabe wird innerhalb ca. 60 Minuten zum Sieden (142°C) erhitzt. Abschließende
Destillation liefert neben ca. 200 ml Isooctan 1712 g (94,3%) Octamethoicitrisiloxan vom Siedepunkt 116° C
(2 Torr);
D7 1,163;i7? l,3866;Fp.
<-70°C.
Elementaranalyse: berechnet (für C8H24Oi0Si3):
Elementaranalyse: berechnet (für C8H24Oi0Si3):
C 26,3; H 6,6%; Si 23,1%;
gefunden:
C 26,4; H 6,8; Si 23,0%;
Herstellung von Methylsilikat 51
(Polykieselsäuremethylester mit 51 % SiO2-Gehalt)
aus Tetrachlorsilan, Methanol und Wasser
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
Es wird analog Beispiel 1 gearbeitet, jedoch wird das
Rohprodukt nach dem Ausheizen nicht destilliert sondern unter Stickstoff gesetzt und bei 104°C durch
das Tauchrohr mit 2 kg Methanol versetzt und anschließend 2 Stunden lang unter Rückfluß neutral
gekocht.
Anschließend wird unter Stickstoff auf ca. 400C
abgekühlt und durch das Tauchrohr 18,9 kg (1,05 kMol)
destilliertes Wasser innerhalb ca. 10 Minuten eingerührt. Es wird 2 Stunden bei 60° C nachgerührt und
schließlich in der in Beispiel 1 beschriebenen Destillationsblase bei 50 Torr und 65° C das Methanol
abgezogen und in einer bei —45° C arbeitenden Kühlfalle kondensiert (Methanol-Ausbeute: 64,6 kg,
entsprechend ca. 95% Ausbeute). Aus der Destillationsblase werden 162,8 kg Methylsilicat 51 abgefüllt Das
entspricht einer Ausbeute von ca. 99%. Die Restacidität ist <4 ppm an hydrolysierbarem Chlorid.
ö? 1,160;Flammpunkt45°C; Viskosität7,7 cP(20°C);
Zersetzungstemperatur ca. 1500C
Zersetzungstemperatur ca. 1500C
Elementaranalyse:
berechnet (für Ci0H30Oi3Si4):
C 25,6%; H 6,4%; SiO2 51,1%;
gefunden:
C 25,4%; H 6,5%; SiO2 51,0%;
berechnet (für Ci0H30Oi3Si4):
C 25,6%; H 6,4%; SiO2 51,1%;
gefunden:
C 25,4%; H 6,5%; SiO2 51,0%;
Das Produkt ist ohne weitere Reinigung in sr« sich bekannter Weise industriell verwendbar beispielsweise
für die Herstellung von Leuchtschichten auf gläsernen Bildröhren für E'ektrontnstrahl-Oszillographen, als
Formsand-Binder und für die Herstellung von Zinkstaub-Farben.
Herstellung von Äthylsilikat 40
(Polykieselsäureäthylester mit ca. 40% SiO2-Gehalt)
aus Tetrachlorsilan, Äthanol und Wasser
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
In einem emaillierten 4 m3-Kessel mit Rührwerk,
heiz- und kühlbarem Doppelmantel, bei -45°C arbeitendem Rückflußkühler (30 m2) mit Rücklauftrichter
für Kondensat und Abgasleitung für Chlorwasserstoff (zur Wiederverwendung), je einem in der
Gasphase und in der Flüssigphase messenden Thermometer und einer Alkohol-Vorlage von 4 m3 Inhalt mit
Dosierventil, dessen Ablaufleitung mit einem ca. 25 cm über dem unteren Klöpperboden des Reaktors mündendem
Auslaufrohr von 25 mm lichtem Durchmesser ausgerüstet ist und eine Gefällhöhe von ca. 8 m über der
Mündung des Auslaufrohres hat, werden 2550 kg (15 kMol) Tetrachlorsilan vorgelegt.
Bei einer Starttemperatur von +60C werden aus der
Alkohol-Vorlage über das Tauchrohr 2530 kg (55 kMol) Äthanol (wasserfrei) im Verlauf von ca. 240 Minuten
eingerührt; und zwar erfolgt der Zusatz der ersten ca. 500 kg mit einer Geschwindigkeit von ca. 8 kg/Minute,
wobei die Temperaturen der flüssigen und der Gas-Phase im Reaktor auf ca. —9°C absinken, dann
wird die Zugabegeschwindigkeit auf 12-13 kg Äthanol pro Minute gesteigert, wobei die beiden Innentemperaturen
noch etwas weiter sinken, um im letzten Drittel der Zugabezeit langsam auf ca. 18°C anzusteigen. Nach
Beendigung der Äthanolzugabe wird innerhalb ca. 180 Minuten zum konstanten Sieden (bei ca. 167°C)
erhitzt. Nach dem Ausheizen wird das Rohprodukt unter Stickstoff gesetzt und bei ca. 300C mit einer
Lösung von 205 kg (11,4 kMol) destilliertem Wasser in 500 kg Äthanol vermischt. Es wird 3 Stunden bei ca.
70° C nachgerührt, das Rohprodukt in eine Destalationsblase
mit einfachem Destillationsaufsatz übertragen und das Äthanol bei 30 Torr und 78° C abgezogen und in
einer bei —45°C arbeitenden Kühlfalle kondensiert.
(Äthanol zur Wiederverwendung: 1285 kg, entsprechend ca. 99% Ausbeute).
Aus der Destillationsblase wird das Produkt über eine mit Zink-Granalien gefüllte Säule abgelassen. Es
werden 200 kg Äthylsilikat 40 erhalten. Das entspricht einer Ausbeute von ca. 98%.
pH-Messung mit Universal Indikator (Merck) ergibt einen Wert von 72. Der Hydrolyse-Test von 200 ml im
Dewar-Gefäß durch Verrühren mit einer Mischung aus 160 ml Äthanol und 40 ml 1 %iger Salzsäure ergibt einen
Temperaturanstieg von 20° C auf 39,8° C in 312 Sekunden.
Das hergestellte Äthylsilikat 40 hat eine Dichte von D? =1,052; Flammpunkt: 46°C; Viskosität: 4,7 cP
(20° C);
Elementaranalyse:
berechnet (für C20H5OO13Sl,):
C 393%; H 8,4%; SiO2 393%;
berechnet (für C24H60Oi6Si5):
C 38,7%; H 8,1%; SiO2 403%;
gefunden:
C38,9%; H 8,2%; SiO2 393%;
berechnet (für C20H5OO13Sl,):
C 393%; H 8,4%; SiO2 393%;
berechnet (für C24H60Oi6Si5):
C 38,7%; H 8,1%; SiO2 403%;
gefunden:
C38,9%; H 8,2%; SiO2 393%;
Das Produkt ist ohne weitere Reinigung in an sich
bekannter Weise industriell verwendbar, beispielsweise für die Herstellung von Zinkütaubfarben für antikorrcsive
Anstriche, z. B. gegen Meerwasser oder aggressive Atmosphäre und als Formsandbinder.
Die laufende gaschromatographische Untersuchung des während der Reaktion abgehenden Chlorwasserstoffs
zeigt in keiner Phase der Reaktion Gehalte an Äthylchlorid oder Diäthyläther an. Der Anteil an
verdampften Produkt liegt bei <0,01%.
Insgesamt werden ca. 1200 Nm3 Chlorwasserstoff als
Nebenprodukt gewonnen und der Wiederverwendung zugeführt. Ein Teilstrom davon wird bei 3200C in einem
Wirbelschicht-Reaktor in an sich bekannter Weise mit Ferrosilicium zu Trichlorsilan umgesetzt. Im so gewonnenen
Trichlorsilan ist kein Methyldichlorsilan nachweisbar. Daraus durch thermische Reduktion im
Wasserstoffstrom und Epitaxie hergestelltes Halbleitersilicium enthält
< I ppm Kohlenstoff.
Herstellung von Äthylsilik?t 40
(Polykieselsäureäthylester mit ca. 40% SiOrGehalt)
aus Tetrachlorsilan, Äthanol und Wasser
nach herkömmlichem Verfahren
In dem im Beispiel 8 genannten 4 m3 Rührkessel, der jedoch versehen ist mit einem Zulaufrohr von 40 mm
Durchmesser aus der Alkohol-Vorlage, das im Tubus oberhalb der flüssigen Phase in die Gasphase des
Reaktors mündet, werden 2550 kg (15 kMol) Tetra- jo chlorsilan vorgelegt. Über die Zuleitung werden analog
2622 kg (ca. 57 kMol) Äthanol zugetropft. Die Temperatur der Flüssigphase steigt dabei auf 270C an; die der
Gasphase auf ca. 400C. Nach Beendigung der Zugabe wird zum konstanten Sieden (ca. 1680C) erhitzt. Nach
dem Ausheizen wird das Rohprodukt unter Stickstoff gesetzt und bei ca. 300C mit einer Lösung von 163,8 kg
(9,1 kMol) destilliertem Wasser und 400 kg Äthanol vermischt. Beim Abziehen des Äthanols werden 1080 kg
(89,7% Ausbeute) zurückgewonnen. Die Fehlmenge an Äthanol gegenüber Beispiel 8 beträgt somit 197 kg.
Neutralisation analog Beispiel 8, jedoch mit erhöhtem Zink-Verbrauch ergibt ebenfalls 2200 kg brauchbares
Äthylsilikat 40 vom pH 7,1 und Hydrolysetest in 370 Sekunden.
Die laufende gaschromatographische Untersuchung
25 des während der Reaktion abgehenden Chiorwa'.serstoffs zeigt neben ca. 1,8% Äthanol, ca. 2,9%
Äthylchlorid und ca. 0,6% Diäthyläther; der Anteil an verdampftem Produkt liegt bei 0,01 %.
Insgesamt werden ca. 1200 Nm3 Chlorwasserstoff als
Nebenprodukt gewonnen und der Wiederverwertung zugeführt. In dem daraus analog Beispiel 8 hergestelltem
Trichlorsilan werden ca. 0,7% Methyldichlorsilan nachgewiesen. Aus diesem Trichlorsilan wird durch
thermische Reduktion im Wasserstoffstrom und Epi^- xie eine Siliciumqualität gewonnen, die ca. 300 ppm
Kohlenstoff enthält und daher als Halbleitersilicium ungeeignet ist.
Herstellung von Methylsilikat 51
(Polykiese!säuremethylestermit51%SiO2-Geha!t)
aus Tetrachlorsilan und wäßrigem Methanol
nach dem erfindungsgemäß Verfahren
In der im Beispiel 1 beschriebenen Anlage werden ebenfalb 238 kg (1,4 Mol) Tetrachlorsilan vorgelegt. Bei
einer Starttemperatur von ca. 12°C wird durch das Tauchrohr innerhalb von ca. 170 Minuten eine Lösung
von 18 kg (1 Mol) destilliertem Wasser in 115,2 kg (3,6 Mol) Methanol in der gleichmäßigen Geschwindigkeit
von ca. 0,8 kg/Minute eingerührt, wobei eine spontane starke Chlorwasserstoffentwicklung stattfindet.
Die Temperatur der flüssigen Phase sinkt innerhalb weniger Minuten auf —60C, die Temperatur der
Gasphase in der gleichen Zeit auf ca. O0C. Gegen Ende
der Zugabe des wäßrigen Methanols steigen beide Temperaturen langsam auf ca. +90C an. Anschließend
wird die Gasphase der Anlage mit Stickstoff gespült, 2 kg trans-Dichloräthylen zugesetzt, der Ansatz bei
500C 2 Stunden lang nachgerührt, das trans-Dichloräthylen
bei 50 Torr in eine bei —45°C arbeitende Kühlfalle abgezogen, die Gasphase nochmals mit
Stickstoff gespült und der Ansatz bei ca. 20°C mit ca. 400 ml 30%iges Natrirm-Methylatlösung in Methanol
neutral gerührt.
Aus dem Reaktionskessel werden über ein Filter ca. 163 kg neutrales Methylsilicat 51 abgefüllt. Das
entspricht einer Ausbeute von ca. 99%.
Df 1,160; Flammpunkt 45°C; Viskosität 7,7 cP
(200C); Ze-rsetzungstemperatur ca. 150° C.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Orthokieselsäuretetraalkylestern oder deren Oligomeren durch Veresterung von Tetrachlorsilan oder von oligomeren Chlorsiloxanen der allgemeinen FormelCl-Cl
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2744726A DE2744726C2 (de) | 1977-10-05 | 1977-10-05 | Verfahren zur Herstellung von Orthokieselsäuretetraalkylestern oder deren Oligomeren |
US05/946,464 US4226793A (en) | 1977-10-05 | 1978-09-28 | Process for the manufacture of monomeric and oligomeric silicic acid esters |
FR7828038A FR2405262A1 (fr) | 1977-10-05 | 1978-09-29 | Procede d'obtention d'alkyl esters monomeres et oligomeres de l'acide silicique |
NO783361A NO158624C (no) | 1977-10-05 | 1978-10-04 | Fremgangsmaate til fremstilling av ortokiselsyretetraalkylestere eller deres homologe. |
NLAANVRAGE7810033,A NL189671C (nl) | 1977-10-05 | 1978-10-04 | Werkwijze voor de bereiding van kiezelzuurorthoesters en hun oligomeren. |
CA312,704A CA1124258A (en) | 1977-10-05 | 1978-10-04 | Direct esterification to monomeric and oligomeric silicic acid alkyl esters |
SE7810401A SE442203B (sv) | 1977-10-05 | 1978-10-04 | Forfarande for framstellning av monomera och oligomera kiselsyraalkylestrar |
JP12309678A JPS5461296A (en) | 1977-10-05 | 1978-10-05 | Method of making silicate alkyl ester and oligomer thereof |
GB7839360A GB2005287B (en) | 1977-10-05 | 1978-10-05 | Progcess for producing silicic acid orthoesters |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2744726A DE2744726C2 (de) | 1977-10-05 | 1977-10-05 | Verfahren zur Herstellung von Orthokieselsäuretetraalkylestern oder deren Oligomeren |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2744726A1 DE2744726A1 (de) | 1979-04-12 |
DE2744726C2 true DE2744726C2 (de) | 1983-09-29 |
Family
ID=6020681
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2744726A Expired DE2744726C2 (de) | 1977-10-05 | 1977-10-05 | Verfahren zur Herstellung von Orthokieselsäuretetraalkylestern oder deren Oligomeren |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4226793A (de) |
JP (1) | JPS5461296A (de) |
CA (1) | CA1124258A (de) |
DE (1) | DE2744726C2 (de) |
FR (1) | FR2405262A1 (de) |
GB (1) | GB2005287B (de) |
NL (1) | NL189671C (de) |
NO (1) | NO158624C (de) |
SE (1) | SE442203B (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1982964A1 (de) | 2007-04-20 | 2008-10-22 | Evonik Degussa GmbH | Organosiliciumverbindung enthaltende Mischung und deren Verwendung |
DE102008041920A1 (de) | 2008-09-09 | 2010-03-11 | Evonik Degussa Gmbh | Neue Katalysatoren für die Vernetzung von funktionellen Silanen oder funktionellen Siloxanen, insbesondere mit Substraten |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5827808B2 (ja) * | 1978-11-30 | 1983-06-11 | 東芝シリコ−ン株式会社 | ポリオルガノシロキサン樹脂の製造法 |
DE3000782A1 (de) * | 1980-01-10 | 1981-07-16 | Wacker-Chemie GmbH, 8000 München | Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von sioc-gruppen aufweisenden silanen oder sioc-gruppen aufweisenden polysiloxanen |
JPS5898367A (ja) * | 1981-12-07 | 1983-06-11 | Tokyo Denshi Kagaku Kabushiki | シリコ−ン系被膜形成用組成物及びその製造方法 |
DE3236628C2 (de) * | 1982-10-04 | 1986-09-11 | Dynamit Nobel Ag, 5210 Troisdorf | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Alkoxysilanen |
DE3522904A1 (de) * | 1985-06-27 | 1987-01-08 | Dynamit Nobel Ag | Verfahren zur herstellung von orthoestern des titans, zirkons oder hafniums |
DE3634524A1 (de) * | 1986-10-10 | 1988-04-14 | Bayer Ag | Verfahren zur herstellung von alkoxysilanen |
DE19755597A1 (de) * | 1997-12-15 | 1999-06-17 | Huels Chemische Werke Ag | Verfahren zur Herstellung von Alkoxysilanen |
DE19954635A1 (de) | 1999-11-13 | 2001-05-17 | Degussa | Verfahren zur Herstellung von Alkoxysilanen |
DE10056344A1 (de) | 2000-11-14 | 2002-05-16 | Degussa | n-Propylethoxysiloxane, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung |
DE10056343A1 (de) * | 2000-11-14 | 2002-05-16 | Degussa | Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Organoalkoxysiloxanen |
DE102004025767A1 (de) * | 2004-05-26 | 2005-12-22 | Degussa Ag | Stabile Lösungen von N-substituierten Aminopolysiloxanen, deren Herstellung und Verwendung |
DE102004037045A1 (de) * | 2004-07-29 | 2006-04-27 | Degussa Ag | Wässrige Silan-Nanokomposite |
DE102004049427A1 (de) * | 2004-10-08 | 2006-04-13 | Degussa Ag | Polyetherfunktionelle Siloxane, polyethersiloxanhaltige Zusammensetzungen, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung |
DE102004053384A1 (de) * | 2004-11-02 | 2006-05-04 | Degussa Ag | Flüssiges, viskoses Mittel auf Basis eines organofunktionellen Silansystems zur Herstellung witterungsstabiler Schutzbeschichtungen zur Verhinderung von Verschmutzungen von Oberflächen |
DE102005004872A1 (de) | 2005-02-03 | 2006-08-10 | Degussa Ag | Wässrige Emulsionen von funktionellen Alkoxysilanen und deren kondensierten Oligomeren, deren Herstellung und Verwendung zur Oberflächenbehandlung |
DE102005004871A1 (de) * | 2005-02-03 | 2006-08-10 | Degussa Ag | Hochviskose wässrige Emulsionen von funktionellen Alkoxysilanen, deren kondensierten Oligomeren, Organopolysiloxanen, deren Herstellung und Verwendung zur Oerflächenbehandlung von anorganischen Materialien |
DE102006003956A1 (de) * | 2006-01-26 | 2007-08-02 | Degussa Gmbh | Korrossionsschutzschicht auf Metalloberflächen |
DE102006003957A1 (de) * | 2006-01-26 | 2007-08-02 | Degussa Gmbh | Wasserverdünnbare Sol-Gel-Zusammensetzung |
DE102007038314A1 (de) | 2007-08-14 | 2009-04-16 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur kontrollierten Hydrolyse und Kondensation von Epoxy-funktionellen Organosilanen sowie deren Condensation mit weiteren organofunktionellen Alkoxysilanen |
EP3351547A1 (de) * | 2017-01-23 | 2018-07-25 | Evonik Degussa GmbH | Verfahren zur herstellung einer 2-ethylhexylsilikat-haltigen zusammensetzung |
CN108299487A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-07-20 | 宁夏胜蓝化工环保科技有限公司 | 六乙氧基乙硅氧烷的制备方法 |
JP7457482B2 (ja) | 2019-10-24 | 2024-03-28 | マクセルイズミ株式会社 | ロータリー式電気かみそり |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2484394A (en) * | 1944-08-11 | 1949-10-11 | Hartford Nat Bank & Trust Co | Process for the preparation of silicic-acid esters |
US2626957A (en) * | 1948-09-01 | 1953-01-27 | Socony Vacuum Oil Co Inc | Hexa (alkoxy) and hexa (alkylthio) disiloxanes |
FR1234828A (fr) * | 1959-05-21 | 1960-10-19 | Préparation de silicates organiques | |
DE2304503A1 (de) * | 1973-01-31 | 1974-08-01 | Dynamit Nobel Ag | Verfahren zur herstellung von silanestern tertiaerer alkohole |
DE2409731C2 (de) * | 1974-03-01 | 1983-05-26 | Dynamit Nobel Ag, 5210 Troisdorf | Verfahren zur Veresterung von Trichlorsilan |
-
1977
- 1977-10-05 DE DE2744726A patent/DE2744726C2/de not_active Expired
-
1978
- 1978-09-28 US US05/946,464 patent/US4226793A/en not_active Expired - Lifetime
- 1978-09-29 FR FR7828038A patent/FR2405262A1/fr active Granted
- 1978-10-04 SE SE7810401A patent/SE442203B/sv not_active IP Right Cessation
- 1978-10-04 CA CA312,704A patent/CA1124258A/en not_active Expired
- 1978-10-04 NL NLAANVRAGE7810033,A patent/NL189671C/xx not_active IP Right Cessation
- 1978-10-04 NO NO783361A patent/NO158624C/no unknown
- 1978-10-05 GB GB7839360A patent/GB2005287B/en not_active Expired
- 1978-10-05 JP JP12309678A patent/JPS5461296A/ja active Granted
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1982964A1 (de) | 2007-04-20 | 2008-10-22 | Evonik Degussa GmbH | Organosiliciumverbindung enthaltende Mischung und deren Verwendung |
DE102008041920A1 (de) | 2008-09-09 | 2010-03-11 | Evonik Degussa Gmbh | Neue Katalysatoren für die Vernetzung von funktionellen Silanen oder funktionellen Siloxanen, insbesondere mit Substraten |
WO2010028877A1 (de) | 2008-09-09 | 2010-03-18 | Evonik Degussa Gmbh | Neue katalysatoren für die vernetzung von funktionellen silanen oder funktionellen siloxanen, insbesondere mit substraten |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO158624C (no) | 1988-10-12 |
NL189671C (nl) | 1993-06-16 |
SE442203B (sv) | 1985-12-09 |
GB2005287B (en) | 1982-04-15 |
SE7810401L (sv) | 1979-04-06 |
DE2744726A1 (de) | 1979-04-12 |
NL7810033A (nl) | 1979-04-09 |
FR2405262B1 (de) | 1984-12-21 |
NO783361L (no) | 1979-04-06 |
US4226793A (en) | 1980-10-07 |
JPS5461296A (en) | 1979-05-17 |
NO158624B (no) | 1988-07-04 |
GB2005287A (en) | 1979-04-19 |
FR2405262A1 (fr) | 1979-05-04 |
CA1124258A (en) | 1982-05-25 |
JPS62918B2 (de) | 1987-01-10 |
NL189671B (nl) | 1993-01-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2744726C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Orthokieselsäuretetraalkylestern oder deren Oligomeren | |
DE2800017C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Organoalkoxysilanen | |
EP0107765A2 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Alkoxysilanen | |
EP0032376A2 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von SiOC-Gruppen aufweisenden Silanen oder SiOC-Gruppen aufweisenden Polysiloxanen | |
CH615684A5 (de) | ||
WO2000032549A1 (de) | Verfahren zur herstellung von säurefluoriden aus säurechloriden | |
DE2642835C3 (de) | Oxysilan-Verbindungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung | |
DE1158977B (de) | Verfahren zur Herstellung von Galliumtrialkylen | |
DE3687954T2 (de) | Verfahren zur herstellung eines tetraalkoxysilans. | |
DE1618019A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Bi-[ss-(N.N-dimethylamino)-alkyl-aether | |
EP0398061B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von alpha-Fluoracrylsäurederivaten und neue 1,1-Difluor-2-halogenethyl-(halogen) methyl-ketone | |
DE870412C (de) | Verfahren zur Herstellung von Organosilanen | |
DE865447C (de) | Verfahren zur Herstellung von Organosilanen | |
DE2614197C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von &alpha;-Chlormethylsilanen | |
DE2828518A1 (de) | Verfahren zum herstellen aromatischer siliciumverbindungen | |
CH544058A (de) | Verfahren zur Herstellung von Polyfluoralkylestern von Fumarsäure und verwandten Säuren | |
DE3029368C2 (de) | ||
DE3431839C2 (de) | ||
EP0082350B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Methyldichlorphosphan | |
DE4326918C1 (de) | Verfahren zur Herstellung von 2-Halogenethyl-malonsäure-dialkylestern | |
DE2100556A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Aminoaryltnalkoxy und tnphenoxysilanverbin düngen | |
DD260493A5 (de) | Verfahren zur herstellung von alkylsulfonylalkychlorbenzolen | |
EP0132681B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Fluorcarbonsäuren | |
DE3826554C2 (de) | ||
DE10004717A1 (de) | V.z.H.v.3,5-Bis-(trifluormethyl)-benzoylchloriden u.neue 3,5-Dimethyl-benzoylchloride u.3,5-Bis-(trichlormethyl)-benzoylchloride |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAP | Request for examination filed | ||
OD | Request for examination | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: HUELS TROISDORF AG, 5210 TROISDORF, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: HUELS AG, 4370 MARL, DE |