Silikon metallkimyo sanoatida: kvartsdan silikon va siloksanlargacha

Silikon metall global silikon sanoati uchun muhim xom ashyo bo'lib xizmat qiladi. Myuller-Rochow toʻgʻridan-toʻgʻri sintez jarayoni orqali, mayda maydalanganmetallurgiya{0}}navbatidagi kremniymetilxlorid bilan reaksiyaga kirishib, zamonaviy qurilish, avtomobilsozlik, elektronika va shaxsiy parvarish sohalarini asoslovchi silikon suyuqliklar, elastomerlar, qatronlar va silan biriktiruvchi moddalarning qurilish bloklari bo‘lgan metilxlorosilanlar - hosil qiladi.

Alyuminiy qotishmalari eng katta iste'molchi bo'lib qolmoqdasilikon metalltonnaj bo'yicha kimyo sanoatining kremniyni yuqori-qiymatli silikon materiallarga aylantirishi ushbu element uchun eng murakkab va iqtisodiy ahamiyatga ega sanoat yo'llaridan biridir. Xom kvarts jinsidan hammomdagi ipakdek silliq silikon plomba,-avtomobil dvigatelidagi issiqlikka chidamli qistirma yoki tibbiy asbobdagi biomos keluvchi trubkagacha bo'lgan yo'l tog'-kon sanoati, metallurgiyani qayta ishlash, nozik frezalash, katalitik sintez va polimer muhandisligini qamrab oladi. Ushbu maqola ushbu sayohatni bosqichma-bosqich kuzatib boradi, buni amalga oshirishga imkon beradigan kimyoni tushuntiradi va kimyoviy moddalar uchun ishlatiladigan kremniy metallari va metallurgiya uchun mo'ljallanganlar o'rtasidagi muhim sifat farqlarini o'rganadi.

 

 

Xom ashyodan xom ashyogacha: silikon metallni tayyorlash zanjiri

Kremniy metall kimyoviy sintez davriga kirishidan oldin uni ishlab chiqarish va aniq spetsifikatsiyalarga moslashtirish kerak. Yuqori oqim zanjiri yuqori-tozalikdagi kvartsit yoki kvarts qumidan boshlanadi, u 1900 darajadan yuqori haroratda ishlaydigan suv osti elektr pechlarida{2}} odatda ko'mir, ko'mir yoki neft koksi - bilan qaytariladi. Olingan xom kremniyli metall pechdan uriladi, sovutiladi va kristallanadi, so'ngra bo'lak shaklida maydalanadi. Kimyoviy qo'llanmalar uchun bu bo'lak material alyuminiy qotishmasi uchun kerak bo'lmagan qo'shimcha tayyorgarlikdan o'tishi kerak.

Frezeleme va zarrachalar hajmini nazorat qilish

Kremniy va metilxlorid o'rtasidagi to'g'ridan-to'g'ri sintez reaktsiyasi kremniy zarralari yuzasida sodir bo'ladigan gaz-qattiq heterojen reaktsiyadir. Binobarin, kremniy xom ashyosining o'ziga xos sirt maydoni muhim jarayon parametridir. Kimyoviy kremniy-, zarrachalar o'lchamlari bo'yicha boshqariladigan taqsimotga qadar maydalanadi, odatda 10 dan 200 mikrometrgacha, katta qismi esa 100 mikrometrdan past bo'ladi. Katta o'lchamdagi zarralar juda sekin reaksiyaga kirishadi, bu reaktorning o'tkazuvchanligini pasaytiradi va to'liq bo'lmagan konversiyaga olib keladi. Kichik oʻlchamdagi zarrachalar - mayda chang - suyuqlashib, reaktor qatlamidan chiqib ketishi mumkin, bu esa moddiy yoʻqotishlarga va quyi oqimdagi filtrlash muammolariga olib keladi. Zamonaviy silikon ishlab chiqaruvchilari qattiq zarrachalar o'lchami xususiyatlarini saqlab qolish uchun havo tasnifi va elakdan o'tkazish tizimlaridan foydalanadilar.

Sirtni tayyorlash va katalizator bilan aloqa qilish

Yangi maydalangan kremniy sirtni passivlashtiradigan va metilxlorid bilan reaksiyaga kirishishni inhibe qiluvchi nozik tabiiy oksid qatlamiga ega. Katalitik faollashuvni ta'minlash uchun bu oksid qatlami qisman olib tashlanishi yoki buzilishi kerak. Odatda mis kukuni, mis oksidi yoki mis xlorid - sifatida kiritilgan mis katalizatori - maydalangan kremniy bilan yaqindan aralashtiriladi. Suyultirilgan qatlamli reaktorda dastlabki isitish bosqichida mis kremniy yuzasiga tarqalib, faol katalitik joy bo'lib xizmat qiladigan mis silitsid intermetalik fazasini hosil qiladi. Zarrachalar morfologiyasi va sirt tozaligiga bog'liq bo'lgan-katalizatorning silikon kontaktining sifati reaksiya selektivligi va unumdorligiga bevosita ta'sir qiladi.

Myuller{0}}Rochow toʻgʻridan-toʻgʻri sintez jarayoni

Myuller{0}}Rochow jarayoni birinchi marta 1940-yillarda Yevgeniy Rochow va Richard Myuller tomonidan mustaqil ravishda ishlab chiqilgan boʻlib, kremniy metallini kremniyli birikmalarga aylantirishning asosiy sanoat yoʻli boʻlib qolmoqda. Bu chuqur sanoat oqibatlari bilan aldamchi oddiy reaktsiya.

Reaktsiya kimyosi va selektivlik muammolari

Ideallashtirilgan Myuller{0}}Rochow reaktsiyasi maqsadli mahsulot sifatida dimetildixlorosilan hosil qiladi:

Reaktsiya selektivligi ko'plab o'zgaruvchilarga bog'liq: kremniy zarralari hajmi va morfologiyasi, mis katalizatorining yuklanishi va dispersiyasi, reaksiya harorati va bosimi, metilxloridning tozaligi va - muhim - kremniy xom ashyosining nopoklik profili. Kremniy metallidagi temir, alyuminiy va kaltsiy aralashmalari katalitik joylarni zaharlashi, dimetildixlorosilanning selektivligini kamaytirishi va reaktorning ifloslanishini tezlashtirishi mumkin. Fosfor va bor, garchi-million darajaga-boʻlsa-da, ayniqsa muammoli, chunki ular silan oqimi yarimoʻtkazgichli ilovalarga yoʻnaltirilsa, butun quyi oqim zanjiri boʻylab oʻtishi va polisilikonni ifloslantirishi mumkin.

Kimyoviy-Sinf va metallurgiya-Sinfi kremniy: sifat bo‘yicha

Kimyoviy{0}}va metallurgiyaga oid{1}}kremniy o'rtasidagi farq shunchaki semantik - emas, u ifloslanishga chidamlilik, ishlab chiqarish amaliyoti va-foydalanishga yaroqlilikdagi haqiqiy farqlarni aks ettiradi.

Amalda, kimyoviy{0}}va metallurgiya-o‘rtasidagi chegara biroz gözeneklidir. Yuqori-soflikdagi xomashyodan ishlab chiqarilgan silikon metall qattiq jarayon nazorati bilan bir vaqtning o‘zida alyuminiy qotishmasining kimyoviy-navbatlariga javob berishi mumkin. Aksincha, ba'zi alyuminiy quyish zavodlari yuqori sifatli quyish ilovalari uchun kimyoviy{6}}tozalikka yaqin bo'lgan kremniy navlarini belgilaydi. Muhim farq, nopoklikni nazorat qilishning izchilligi va ishlab chiqaruvchining - partiyadan so'ng qat'iy spetsifikatsiya diapazonlarini sertifikatlash qobiliyatidadir, bu xom ashyo tanlash, pechning ishlash intizomi va sifat menejmenti tizimlariga bog'liq.

Nopoklarni izlash va ularning oqibatlari

Temir, alyuminiy va kaltsiyning asosiy aralashmalaridan tashqari, kremniy metallidagi bir nechta iz elementlari kimyoviy qo'llash uchun e'tiborga loyiqdir. Titan va vanadiy, hatto past konsentratsiyalarda ham, metilxlorosilan sintezi paytida kiruvchi nojo'ya reaktsiyalarni katalizlashi mumkin. Kremniyning to'liq kamayishi yoki uglerodli qaytaruvchilarning kirib borishi natijasida kelib chiqadigan uglerod tarkibi abraziv va frezalash uskunasiga zarar etkazadigan kremniy karbid qo'shimchalarini hosil qilishi mumkin. Qo'rg'oshin, mishyak va kadmiy kabi og'ir metallar - kamdan-kam hollarda aniq ko'rsatilgan bo'lsada - quyi oqim mahsulotlarida, xususan, oziq-ovqat bilan aloqa qilish, tibbiy asboblar yoki kosmetika uchun mo'ljallangan mahsulotlarda normativ cheklovlarga bo'ysunadi.

Pastki oqim ilovalari: Silikonlar ekotizimlari

Silikon metalldan ishlab chiqarilgan metilxlorosilanlar har biri alohida bozor segmentlariga xizmat qiluvchi to'rtta asosiy silikon materiallar oilasini ishlab chiqarishni ta'minlaydi.

Silikon suyuqliklar (moylar)

Tsiklik siloksanlarning zanjir terminatorlari bilan muvozanatli polimerizatsiyasi natijasida hosil bo'lgan chiziqli polidimetilsiloksan suyuqliklari ajoyib termal barqarorlik, past sirt tarangligi va harorat ta'siridagi yopishqoqlik o'zgarishlariga-befarqligi bilan ajralib turadi. Bu xususiyatlar silikon suyuqliklarni issiqlik tashuvchisi, gidravlik suyuqliklar, damping suyuqliklari, kosmetik ingredientlar va to'qimachilik yumshatgichlari sifatida ajralmas holga keltiradi. Silikon suyuqliklarning qovushqoqligi 10 tsentistokdan past bo'lgan suvga o'xshash konsistensiyalardan-1 000 000 tsentistokdan oshadigan saqichga o'xshash materiallarga-o'xshab aniq nazorat qilinishi mumkin, bu esa favqulodda keng qo'llash spektrida formulani yaratish imkonini beradi.

Silikon kauchuklar (elastomerlar)

Silikon elastomerlar yuqori{0}}molekulyar-og‘irlikdagi polidimetilsiloksan saqichlaridan, mustahkamlovchi plomba moddalari, masalan, dumalangan silika, o‘zaro{2}}bog‘lovchi moddalar va qattiqlashtiruvchi katalizatorlardan tuzilgan. - xona haroratida (RTV tizimlari) yoki yuqori haroratda (HTV tizimlari) - qattiqlashganda, bu formulalar issiqlik, oksidlanish, ozon va ultrabinafsha nurlanishiga ajoyib qarshilikka ega bo'lgan elastik tarmoqlarni rivojlantiradi. Avtomobil qistirmalari, uchqun botinkalari, tibbiy quvurlar, pishirish qoliplari va maishiy elektronika muhrlari silikon metall xom ashyosidan olingan silikon elastomerlarga tayanadi.

Silikon qatronlar

Metiltriklorosilan va feniltrixlorosilan prekursorlaridan ishlab chiqarilgan{0}}oʻzaro oʻzaro bogʻlangan silikon qatronlar qattiq, termal barqaror qoplamalar va qoliplash birikmalarini hosil qiladi. Alyuminiy pigmentlari bilan birlashganda, silikon qatronlar egzoz tizimlari, sanoat pechlari va kosmik kemalarda-issiqlikka chidamli kumush bo'yoqlarni yaratadi. Elektr qo'llanmalarida silikon qatronlar motor o'rashlari va transformator sariqlarini singdirib, 200 darajadan yuqori haroratga bardosh beradigan izolyatsiyani ta'minlaydi.

Silan birlashtiruvchi vositalar

Organofunktsional silanlar - tarkibida kremniy{1}}reaktiv guruhlar va organik{2}}reaktiv guruhlar - boʻlgan molekulalar noorganik substratlar va organik polimerlar oʻrtasida molekulyar koʻprik boʻlib xizmat qiladi. Shisha bilan mustahkamlangan{5}}plastmassalarda silan biriktiruvchi moddalar shisha tolalarni polimer matritsaga bog‘lab, mexanik mustahkamlik va namlik qarshiligini keskin oshiradi. Shinalar sanoatida silanlar kremniy dioksidini mustahkamlovchi plomba moddalarini rezina birikmalarga qoʻshib, yoqilgʻi tejamkorligini yaxshilaydigan past -aylanma qarshilik-bardoshli “yashil shinalar”ni yaratadi.

Ta'minot zanjiri va xaridlarni hisobga olish

Silikon ishlab chiqaruvchilar odatda belgilangan spetsifikatsiya diapazonlari, yetkazib berish jadvallari va narxlash mexanizmlari bilan uzoq muddatli shartnomalar asosida kremniy metallini sotib olishadi. Xarid qilish to'g'risidagi qaror kremniy metall tannarxini to'g'ridan-to'g'ri sintezning jarayon iqtisodiga nisbatan muvozanatlashni o'z ichiga oladi. Pastroq{3}}tozalikdagi kremniy bir tonna uchun arzonroq boʻlishi mumkin, lekin dimetildixlorosilanning selektivligini pasaytiradi, katalizator sarfini oshiradi, reaktorga texnik xizmat koʻrsatish davrlarini tezlashtiradi va quyi oqimdagi tozalash xarajatlarini oshiradi. Murakkab ishlab chiqaruvchilar kremniy metalli silikon ishlab chiqarishning umumiy qiymatining faqat bir qismini tashkil etishini tan olgan holda, umumiy egalik qiymatini modellashtiradilar - energiya, metilxlorid, katalizator va kapitalning tiklanishi birgalikda ustunlik qiladi.

ZhenAn International Co., Cheklangan ta'minotkimyoviy{0}}toifali silikon metallsilikon sintezi va tegishli kimyoviy ilovalar uchun mos bo'lgan boshqariladigan nopoklik profillari bilan. 200 dan ortiq xodimga ega 30 000 kvadrat metr maydonni egallagan ishlab chiqarish korxonamiz GB va ASTM sinov imkoniyatlariga ega SGS-sertifikatlangan sifat menejmenti ostida ishlaydi. Ferroqotishma va metallurgiya materiallari bo'yicha o'ttiz yildan ortiq tajribaga ega bo'lgan holda, biz kimyo sanoati xaridlari bo'yicha guruhlarni izchil kimyo, ishonchli yetkazib berish va hujjatlashtirilgan kuzatuv bilan qo'llab-quvvatlaymiz.