Chlormethylsilane

Chlormethylsilane: Silicon-Vorstufen mit interessanten Eigenschaften

Das bei der Müller-Rochow Synthese auftretende Produktgemisch enthält eine Vielzahl verschiedener, für die chemische Industrie wichtigen Chlormethylsilane. Namentlich sind dies:

Chlordimethysilan ((CH₃)₂HSiCl; Sdp.: 35 °C)
Chlortrimethylsilan ((CH₃)₃SiCl; Sdp.: 57 °C)
Dichlormethylsilan ((CH₃)HSiCl₂; Sdp.: 41 °C)
Dichlordimethylsilan ((CH₃)₂SiCl₂; Sdp.: 70 °C)
Trichlormethylsilan ((CH₃)SiCl₃; Sdp.: 66 °C).

Hinsichtlich der Anzahl an Chloratomen lassen sich die oben aufgeführten Monomereinheiten in Bezug auf ihre Funktionalität unterscheiden. Bei der Vernetzung der Chlormethylsilane werden zunächst die einzelnen Chloratome durch Hydroxylgruppen substituiert, wobei Chlorwasserstoff frei wird. Anschließend reagieren die Hydroxylgruppen unter Polykondensation weiter, wodurch entsprechende Polysilane entstehen.

In der folgenden Abbildung sind die verschiedenen Funktionalitäten der Chlormethylsilane anhand der daraus gebildeten Polymereinheiten aufgeführt:

Monochlorsilane stellen demnach monofunktionelle Einheiten dar, während Dichlorsilane difunktionellen Charakter besitzen. Entsprechend bilden Trichlorsilane trifunktionellen Einheiten. (R steht hier entweder für eine Methylgruppe oder ein Wasserstoffatom.)

Monochlorsilane wirken immer als kettenabschließende Baueinheiten. Dichlorsilane bilden dagegen die Gerüsteinheit für lineare oder cyclische Silicone. Trichlorsilane gestatten es, dreidimensionale Siliconnetzwerke zu synthetisieren.

Ihre große Bedeutung besitzen die Chlormethylsilane wegen ihrer hohen Reaktivität. Wie bereits erwähnt, reagieren sie zunächst heftig mit Wasser unter Freisetzung von Chlorwasserstoff. Die entstehenden Silanole neigen rasch zur Polykondensation. Je nach Zusammensetzung des Reaktionsgemisches lassen sich dadurch Siliconöle oder Kautschuke herstellen.

Wegen der Freisetzung von Chlorwasserstoff (z. B. 350 l pro kg Dichlordimethylsilan) bei der Silicon-Herstellung ist bei diesen Prozessen äußerste Vorsicht geboten. Um dabei sowohl Umweltgesichtspunkten als auch ökonomischen Erfordernissen entgegenzukommen, wird der Chlorwasserstoff im Kreislauf geführt. Er wird mit Methanol zu Chlormethan umgesetzt, das als Ausgangstoff der Müller-Rochow Synthese dient.

Dieses Beispiel zeigt, wie in der chemischen Industrie prozessintegrierter Umweltschutz praktiziert und gleichzeitig wirtschaftlich gearbeitet wird. Die Chlorverbindungen bleiben bei der Herstellung von Siliconen innerhalb der Produktionsanlage, die Silicone sind chlorfrei. Die Chlorverbindungen sind aber als reaktive Intermediate (Zwischenverbindungen) derzeit noch unverzichtbar, weil es noch keine konkurrenzfähige Alternativ-Technologie zur Herstellung von Siliconen gibt.