DE854951C - Verfahren zur Herstellung von Dialkyldihalogensilanen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von DialkyldihalogensilanenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von üialkyldihalogensilanen durch Umsetzung
von Alkylhalogenid mit Silicium, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Reaktion bei erhöhter
Temperatur, vorzugsweise bei 250 bis 4000, in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt wird,
der aus Kupfer, Kupferhalogenide^ Kupferoxyden oder deren Gemischen und einem Beschleuniger aus
Zink, Zinkhalogeniden oder deren Gemischen besteht, wobei der prozentuale Gewichtsanteil an
Kupfer im Verhältnis zur Gesamtmenge an Silicium, Kupfer und Zink 2 bis 50 0Zo, vorzugsweise 5 bis
20 1Vo, und der entsprechende prozentuale Gewichtsantei!
an Zink weniger als τ °/o, vorzugsweise 0,03 bis 0,75 °/o, beträgt.
Der in der Beschreibung verwendete Ausdruck-Katalysator
bezieht sich auf Kupfer, Kupferhalogenide. Oxyde des Kupfers oder deren Mischungen.
Der Ausdruck prozentuale Gewichtsmenge des
ao Katalysators bedeutet den prozentualen Anteil an elementarem Kupfer an sich oder im Halogenid oder
Oxyd. Im Falle eines Kupferhalogenids z. B. ist der prozentuale Gewichtsanteil an Kupfer in einer
Mischung von Silicium und Kupferhalogenid allein auf den Silicium- und Kupfergehalt der Mischung
bezogen, unter Vernachlässigung des Halogengewichts. Eine Mischung von z. B. 20 g Kupfer und
180 g Silicium wird dementsprechend mit io°/o Kupfer und 90% Silicium 'bezeichnet.
Wird z. B. Silicium mit einem Katalysator verwendet, der aus Cuprichlorid (CuCl2) besteht, und
sind in der Mischung des Siliciums und des Cuprichlorids 180 g Silicium und 42,3 g Cuprichlorid
enthalten, so wird die Mischung wie folgt bezeichnet: io°/o Kupfer (als Cuprichlorid) und 90% Silicium,
da an Kupfer 20 g in 42,3 g Cuprichlorid enthalten sind. Die Gewichtsprozente Silicium werden
berechnet in bezug auf das Gesamtgewicht an Silicium und berechnetem, im Cuprichlorid enthaltenem
Kupfer. Das Gewicht des Halogens bleibt bei der
Berechnung der Gewichtsprozente an Kupfer und Silicium außer Ansatz. Die Berechnung des Kupfergehalts
in einem Katalysator, der ein Kupferoxyd enthält, wird in der gleichen Weise durchgeführt,
wie beim Kupferhalogenid angegeben, lediglich mit der Abänderung, daß das Gewicht des Sauerstoffs
im Kupferoxyd in der gleichen Weise vernachlässigt wird wie das Gewicht des HalogieniS im Kupferhalogenid.
ίο Der Ausdruck Beschleuniger gemäß der Beschreibung
betrifft Zink oder Zinkhalogenide oder Mischungen von zwei oder mehr Gliedern dieser Klasse. Die
Gewichtsprozente an Beschleuniger bedeuten die Prozente elementares Zink oder die Prozente
Zink, die in einem Zinkhalogenid enthalten sind, und werden bezogen auf das Gesamtgewicht
an Silicium, Kupfer (entweder in elementarer Form oder enthalten im Kupferhalogenid) und Zink
(entweder in elementarer Form oder enthalten im Zinkhalogenid) unter Vernachlässigung des
Halogengewichts im Zinkhalogenid oder Kupferhalogenid.
Eine Mischung aus z.B. i8og Silicium, 20 g Kupfer und 0,1 g Zink wird angegeben als:
as 9,995% Gii, 0,05% Zn, 89,955% Si. Eine
Mischung aus 180 g Silicium, 20 g Kupfer und 0,4173 g Zinkchlorid wird angegeben als:
9,9% Cu, 0,19% Zn (als ZnCl2), 89,91% Si.
Diese Berechnung beruht auf der Bestimmung des Zinkgewichts (das sind etwa 0,2 g), enthalten in
0,4173 g Zinlkchlorid, und Angabe des Zinkgewichts (anwesend als Zinkchlorid) als Gewichtsprozent, berechnet
allein auf das Gesamtgewicht an Silicium, Kupfer und Zink, das im Zinkchlorid enthalten ist.
Das Gewicht an Halogen bleibt bei Berechnung der Gewichtsprozente an Kupfer, Silicium und Zink
außer Ansatz. Silicium und Kupfer werden beide aus dem Gesamtgewicht dieser Bestandteile zuzüglich
des Gewichts an elementarem Zink und dem im Zinkhalogenid enthaltenen Zink berechnet.
In den amerikanischen Patentschriften 2380995, 2380996 und 2 3813· 818 sind Verfahren beschrieben
zur Herstellung von Organohalogensilanen, insbesondere kohlenwasserstoffsubstituierter
Halogensilane, durch Umsetzung eines Kohlenwasserstoffhalogenids mit dem Silicium
einer Kontaktmasse, die einen metallischen Reaktionskatalysator, z. B. Kupfer, enthält.
In der amerikanischen Patentschrift 2 4127 605 ist ein Verfahren beschrieben zur Erhöhung der
Ausbeute an Trialkylhalogensilanen, z. B. Trimethylchlorsilan, bei der Umsetzung von erhitztem
Silicium und einem niederen Alkylhalogenid, z. B.
Methylchlorid, in Gegenwart eines Metalls aus der Gruppe Aluminium oder Zink. Aluminium und
Zink wirken aber mehr als chemische Reagenzien und weniger als Katalysatoren zur Herstellung
von Trialkylhalogensilanen.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich von dem beschriebenen dadurch, daß wesentlich
größere Mengen an dialkylsubstituierten Dihalogensilanen erzielt werden und geringere
Mengen des Beschleunigers notwendig sind.
Obwohl die Ausbeuten an Trialkylhalogensilan durch größere Mengen Zink oder Aluminium erhöht
werden, ist im Gegensatz dazu eine Verkleinerung der Ausbeute bei dem Dialkyldihalogensilan
zu beobachten. Sind dagegen die Beschleuniger in Mengen unter 1 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts
an Siliciumkatalysator und Beschleuniger vorhanden, so werden meist nur Spuren von
Trialkylhalogensilanen erhalten, dagegen steigt beträchtlich die Ausbeute an Dialkylhalogensilanen.
Der prozentuale Gewichtsanteil an Kupfer im Katalysator beträgt 2 bis 50%, bezogen auf die
Gesamtmenge an Silicium, Kupfer und Zink. Optimale Ergebnisse werden dann erreicht, wenn der
Katalysator 5 bis 20, vorzugsweise 8 bis 15 Gewichtsprozent Cu enthält. Hinsichtlich des Beschleunigers
werden gute Ergebnisse erzielt mit Mengen (bezogen auf Zink) von 0,03 bis wenigstens 0,75,
vorzugsweise 0,05 bis 0,5 Gewichtsprozent.
Es ist überraschend, daß diese geringen Mengen Beschleuniger bei Anwendung mit dem Katalysator
bessere Ausbeuten ergeben, als wenn der Beschleuniger nicht vorhanden ist. Diese Tatsache ist um
so überraschender, als es insbesondere aus der amerikanischen Patentschrift 2 427 605 bekannt
ist, daß niedrigere Ausbeuten an Dialkyldihalogensilanen erhalten werden, wenn Zink oder Aluminium
in Mengen von über 1 Gewichtsprozent der Siliciummenge vorhanden sind. Es ist weiterhin
überraschend, daß die Beschleunigungswirkung dem Zink, den Zinkhalogenide!!, Mischungen von
Zink und Zinkhalogeniden und Mischungen von Zinkhalogeniden eigen ist, da andere Metalle und
Metallverbindungen, z. B. Kobalt, Nickel, Cadmium, Zinn, Aluminiumchlorid oder auch Zinkoxyd,
nur geringe Wirkung zeigen oder im übrigen eine Verminderung der Ausbeute an Dialkylhalogensilanen bewirken.
Die Form, in der Silicium, Katalysator und Beschleuniger in der Reaktionskammer vorliegen, ist
nicht entscheidend. So können z. B. Silicium, Katalysator und Beschleuniger in Form einer
Mischung der einzelnen gepulverten Bestandteile vorhanden sein, oder Beschleuniger und Katalysator
können legiert sein und, wenn möglich, danach gepulvert und mit dem vorzugsweise in Form eines
feinverteilten Pulvers vorliegenden Silicium gemischt werden, um eine im wesentlichen homogene
Mischung zu ergeben. Gemäß einer anderen Ausführungsform werden Silicium und Katalysator
legiert oder gesintert, gegebenenfalls gemäß dem in den obengenannten Patentschriften beschriebenen
Verfahren; anschließend wird die Legierung zerkleinert und mit der erforderlichen Menge des
Beschleunigers vermischt. Zuweilen kann es auch wünschenswert sein, eine Legierung des Siliciums
und der erforderlichen Menge an Beschleuniger nach Zerkleinerung der Legierung mit dem Katalysator
zu vermischen. Auch andere bekannte Formen können der Kontaktmasse, über die das
Alkylhalogenid streicht, gegeben werden.
In den Beispielen wird die Erfindung veranschaulicht, ohne daß sie durch diese Beispiele ein-
geengt werden soll. Als Alkylhalogenid wird hierbei stets Methylchlorid verwendet.
Die Teilchengröße des Katalysators, z. B. des Kupfers oder des Cuprichlorids, und die Teilehengröße
des Zinks sind kleiner als 44 μ im Durchmesser, so daß im wesentlichen der gesamte
Katalysator und das Zinkpulver durch ein U. S.-Stanidardsieb Nr. 325 hindurchgehen. Die Zinkhalogenide
haben etwas größere Teilchen. Das für die Reaktion erforderliche Siliciumpulver geht
durch ein U.S.-Standardsieb Nr. 100 (entsprechend dein Din-Sieb Nr. 40), d. h. alle Siliciumteilchen
sind im wesentlichen kleiner als 149 u. Es ist
zweckmäßig, wenn Silicium, Katalysator und Beschleuniger in geeigneter gepulverter Form vorliegen.
Die Reaktion wird in den einzelnen Beispielen in gleicher Weise durchgeführt, mit Ausnahme der
Beispiele, die in den nachfolgenden Tabellen be-
ao sonders erklärt sind. In jedem Falle werden Silicium, Katalysator und Beschleuniger (von denen
jeder Bestandteil als feines Pulver vorlag) miteinander zu einer homogenen Mischung
vermischt und das Pulvergemisch in einen U-förmig gebogenen, röhrenförmigen Reaktionsraum aus Stahl mit einem Durchmesser von 1,9 cm
gebracht. Der so beschickte Reaktionsraum wird mit Methylchlorid durchgespült und dann in ein
geschmolzenes Salzbad der jeweils angegebenen Ausgangstemperatur, gewöhnlich 3000, eingesenkt.
Die Durchflußgeschwindigkeit des Methylchloriddampfes wird so genau wie möglich auf 5 g pro
Stunde eingeregelt, und das Reaktionsprodukt, das im wesentlichen aus Methylchlorsilanen besteht,
wird nach dem Verlassen des Reaktionsgefäßes auf eine Temperatur von —18 bis —200 abgekühlt
und analysiert. Unter den angegebenen Bedingungen sind nur zu vernachlässigende Mengen
nicht umgesetzten Methylchlorids (Kp. — 23,7°)
im Reaktionsprodukt vorhanden.
Die meisten Reaktionsabläufe werden bei Temperaturen von 300 bis 400° durchgeführt. Diese
Reaktionsabläufe beginnen mit einer Temperatur von 3000, gegebenenfalls 2750; wenn die Menge
des erhaltenen Produktes unter 1,5 ecm pro Stunde während einer zwölfstündigen Arbeitsperiode fällt,
wird die Temperatur des Bades auf 3250 erhöht. Diese Verfahrensweise wird mit Intervallen von
250 fortgesetzt, bis die Maximaltemperatur von 4000 erreicht ist. Bei dieser Temperatur wrird der
Arbeitsablauf unterbrochen, sobald die anfallende Menge an Reaktionsprodukt unter 1 ecm pro Stunde
absinkt. Fallen große Mengen des Reaktionsproduktes an, so genügen schon eine oder zwei
Temperaturerhöhungen um jeweils 250, um eine praktiscih quantitative Umsetzung des Siliciums in
der Reaktionskammer zu bewirken.
In den ersten Stufen der Reaktionsabläufe der Umsetzung des Alkylhalogenids mit dem Silicium
der Kontaktmassen, d. h. der Silicium, Katalysator und Beschleuniger enthaltenden Massen, beträgt
der Anteil an Dialkyldihalogensilan im Kondensat 35 bis 80 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der
Reaktionsprodukte. Im allgemeinen vermindert sich bei der beschriebenen Reaktion der Gewichtsanteil
an Dialkyldihalogensilan mit dem Verbrauch des Siliciums der Kontaktmasse.
Gemäß diesem Beispiel wird Methylchlorid über erhitztes Silicium in Gegenwart eines Katalysators,
der im wesentlichen aus Cuprichlorid besteht, und eines Beschleunigers aus Zink geleitet. In der
Tabelle 1 sind die verschiedenen für die Reaktion verwendeten Mengen an Silicium, Cuprichlorid und
Zink angegel>en.
Probe Nr. |
Gramm Silicium |
Gramm Cuprichlorid |
Gramm Zink |
Pulverzusammensetzung |
I 2 3 4 5 |
OOOOO 00 00 00 00 00 |
42,3 42,3 84,6 84,6 84,6 |
0,0 1,0 0,0 0,4008 0,8032 |
10% Cu (als CuCl2), 90% Si 9,95o/oCu (als CuCl2), o,5o/0Zn, 89,55% Si 18,18% Cu (als CuCl2), 81,82% Si 18,15% Cu (als CuCl4), 0,182% Zn, 81,68% Si 18,116% Cu (als Cu Cl2), 0,364% Zn, 81,52% Si |
Tabelle 2 zeigt die Reaktionsbedingungen für jedes Beispiel. Unter der Überschrift »Gramm
Reaktionsprodukt« ist die Gesamtmenge an Konden-
Probe
Nr. |
Reaktions dauer in Stunden |
Gramm CH3Cl Ausgangs produkt |
Gramm Reaktions produkt |
Bad temperatur ° C |
I 2 3 4 5 |
402 256 378 159 159 |
ι 800 902 1759 ι 315 783 |
762 801 766 790 781 |
300 bis 400 300 - 325 300 - 400 300 300 |
sat zu verstehen, die sich durch Kondensation des
bei der Umsetzung von Methylchlorid und Silicium erhaltenen Gases bei — 18 bis — 200 bildet.
Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse der Analysen der in jedem Falle erhaltenen Reaktionsprodukte. Die
Menge der einzelnen erhaltenen Komponenten ist in Gewichtsprozent angegeben, bezogen auf das
Gesamtgewicht der Reaktionsprodukte. Die unter der Überschrift »Unter 66° siedend« angeführten
Verbindungen sieden niedriger als Methyltrichlorsilan, wie z.B. Mettiyldichlorsilan (CH3SiHCl2),
Siliciumtetrachlorid (das, wenn überhaupt, nur in geringen Spuren vorkommt), Trimethylchlorsilan
[(CH3)3SiCl] (das in Beispiel 1 nur in geringen
Spuren vorkommt und in anderen Beispielen praktisch abwesend ist) und geringe Mengen von
Methylchlorid. Dimethyldichlorsilan siedet unter Atmosphärendruck bei 700 und Methyltrichlorsilan
unter Atmosphärendruck bei 66°, sie sind daher die einzigen Produkte, die über 66° sieden, mit Ausnahme
der Menge, die unter der Überschrift »Rückstand« aufgeführt ist. Das heißt also, die unter der
Überschrift »Rückstand« verzeichneten Produkte haben einen Siedepunkt, der über dem desDimethyldichlorsilans
liegt.
Probe | Gewichtsprozent des Reaktionsproduktes1) | CH3SiCl, | (CHs)a SiCl1 | Rück stand |
% Silicium, die in | Gewicht |
Nr. | Unter 66° siedend | 22,5 | 47,3 | 6,3 | (CH3J2SiCl2 umgewandelt sind2) |
(CH3J2SiCl2 Gramm |
I | 19.7 | l6,0 | 65,2 | 6,5 | 44,3 | 360 |
2 | 9,6 | 20,4 | 50,4 | 6,4 | 64,0 | 522 |
3 | 19,8 | 13,4 | 66,3 | 3,6 | 47.5 | 386 |
4 | 12,1 | 15,8 | 63,5 | 4,4 | 64,4 | 524 |
5 | 13,1 | 61,0 | 497 |
') Die prozentuale Gesamtmenge an Reaktionsprodukten ist nicht gleich 100 °/0 infolge geringer experimenteller Fehler
und bestimmter unvermeidbarer Verluste.
2) Die Werte unter dieser Überschrift entsprechen etwa der prozentualen Gewichtsmenge an Silicium, die in Dimethyldichlorsilan
gemäß der nachstehenden Formel umgewandelt wird:
Gewicht Dimethyldichlorsilan X Atomgewicht des Siliciums
Molekulargewicht des Dimethyldichlorsilans
Gewichtsmenge Silicium im Reaktionsgefäß X 100
Aus den Ergebnissen des vorstehenden Beispiels ist ersichtlich, daß bei Anwendung eines Beschleunigers,
wie z. B. Zink, für einen Katalysator, insbesondere Cuprichlorid, dann, wenn die Gewichtsmengen an Katalysator und Beschleuniger innerhalb
der Grenzen der Erfindung liegen, es möglich ist, größere Ausbeuten an dem erwünschten Dimethyldichlorsilan
zu erhalten, als wenn der Beschleuniger nicht verwendet wird. Aber nicht nur größere
Ausbeuten an Dimethyldichlorsilan sind erhältlich, sondern auch die Zeit, in der das Dimethyldichlor-
silan erhalten wird, und die Geschwindigkeit, mit der sich die Verbindung bildet, sind größer bei Anwendung
des Beschleunigers als ohne ihn.
Beispiel 2 loo
Dieses Beispiel veranschaulicht die Anwendung von Zink als Beschleuniger für einen Katalysator,
der im wesentlichen aus feinverteiltem metallischem Kupfer besteht. Die Überschriften der Tabellen 4,
5 und 6 entsprechen im wesentlichen den Über-Schriften in den Tabellen 1:, 2 und 3 des Beispiels 1.
Probe Nr. |
Gramm Silicium |
Gramm Kupfer |
Gramm Zink |
Pulverzusammensetzung |
6 | 180 | 20 | 0,0 | io70Cu, 9o7„Si |
7 | 180 | 20 | 0,02 | 9,999 70 Cu, 0,01 % Zn, 89,99170 Si |
8 | 180 | 20 | 0,10 | 9,995 7„ Cu, 0,05 7o Zn, 89,955 o/o Si |
9 | 180 | 20 | 0,20 | 9,99 70 Cu, 0,17o Zn, 89,91 % Si |
IO | 180 | 20 | O,6oi8 | 9,97 70 Cu, 0,30 70 Zn, 89,73 % Si |
II | 180 | 19 | 1,0 | 9,5 7oCu, o,5 70Zn, 90% Si |
12 | 180 | 2O | 2,0 | 9,970Cu, i,o7„Zn, 89,1 % Si |
13 | 180 | 20 | 7.3 | 9,65 7o Cu, 3,5 7oZn, 86,85% Si |
14 | 90 | 90 | 0,0 | 50% Cu, 50% Si |
15 | 90 | 90 | 0,1802 | 49.95 7o Cu, 0,17„ Zn, 49,95 o/o Si |
ΙΟ1) | 180 | 19 | 1,00 | 9.5% Cu, 0,5% Zn, 90% Si |
I7I) | 180 | 19 | 1,00 | 9,5 7o Cu, 0,5 7ο Zn, 90 7ο Si |
l) In diesen Proben liegen das Kupfer und Zink in Form einer gepulverten Legierung vor, die im wesentlichen aus
)
°/0 Kupfer und 5
°/0 Kupfer und 5
/„ Zink besteht.
p gp gg
In jedem Fall werden 20 g der Legierung verwendet.
Dauer | Gramm CH3Cl | Gramm | Bad | |
Probe | des Ablaufs | Ausgangs | Reaktions | temperatur ° C |
Nr. | Stunden | produkt | produkt | 300 bis 400 |
6 | 372 | 1,942 | 744 | 300 - 400 |
7 | 350 | 2,825 | 704 | 300 - 400 |
8 | 350 | I,5l8 | 804 | 300 - 400 |
9 | 352 | I,8l6 | 815 | 300 - 400 |
IO | 308 | I,6lO | 795 | 300 |
II | 262 | 1,290 | 800 | 300 bis 375 |
12 | 327 | 1,620 | 798 | 300 |
13 | 255 | I.396 | 896 | 300 bis 400 |
14 | 306 | I.695 | 354 | 300 - 400 |
IS | 306 | I.765 | 376 | 300 |
l6 | . 237 | 1,313 | 797 | 275 bis 325 |
17 | 379 | 1,224 | 790 | |
Probe Nr. |
Gew Unter 66° siedend |
chtsprozent des Rea CH3SiCl3 |
itionsproduktes (CH3)2SiCl2 |
Rück stand |
°/0 Silicium, die in umgewandelt sind *) |
Gewicht (CH3)2 SiCl2 Gramm |
6 | 18,4 | 18,9 | 54,8 | 4,3 | 50,0 | 408 |
7 | 19.9 | l6,0 | 56,6 | !.9 | 48,9 | 398 |
8 | l6,2 | 12,8 | 64,0 | 2,1 | 63,0 | 514 |
9 | 15.3 | 16,4 | 63,6 | 1,8 | 63,5 | 517 |
IO | l6,I | 16,1 | 59.9 | 3,9 | 58,5 | 476 |
II | 14,6 | 15.6 | 62,2 | 3,6 | 6l,I | 498 |
12 | 16,7 | 27.5 | 48,7 | 5.6 | 47,7 | 389 |
13 | 17.5 | 48,0 | 22,5 | 6,6 | 24,7 | 202 |
14 | 27,0 | 28,2 | 33.3 | 7.9 | 28,9 | 118 |
15 | 20,9 | 31.0 | 41.4 | — | 38,2 | 155 |
16 | 13,4 | 19.7 | 58,7 | 3,2 | 57-3 | 468 |
17 | 13,1 | J9,9 | 59.4 | 3,4 | 57,6 | 47Ο |
') Siehe Tabelle 3 zur Erklärung dieser Überschrift.
Beispiel 3
Beispiel 3
In diesem Beispiel besteht die Kontaktmasse, über die das Methylchlorid geleitet wird, aus einer
homogenen Mischung von Silicium-, Kupfer- und Zinkchloridpulver, wobei das zuletzt genannte
Pulver als Beschleuniger für das Kupfer wirkt.
In den Tabellen 7, 8 und 9 sind die Zusammensetzungen
der Pulvermischungen, die Reaktionsbedingungen und die Analyse der Reaktionsprodukte
angegeben. Die in diesem Beispiel gezeigten Ergebnisse sind mit der Kontrollprobe 6 in Beispiel 2,
in der kein Zinkchlorid anwesend ist, zu vergleichen.
Probe
Nr.
Gramm
Silicium
Silicium
Gramm
Kupfer
Kupfer
Gramm Zinkchlorid
Pulverzusammensetzung
18
19
19
180
180
180
20
20
0,2085 0,4173
9,995 % Cu, 0,05 «Α, Zn (als ZnCl2), 89,955 % Si 115
9,99% Cu, 0,1% Zn (als ZnCl2), 89,91% Si
Probe Nr. |
Dauer des Ablaufs Stunden |
Gramm CH3Cl Ausgangs produkt |
Gramm Reaktions produkt |
Bad temperatur ° C |
00 CTn H H |
327 327 |
1,665 1,404 |
795 854 |
300 bis 3251J 300 - 3251) |
1J Die Reaktionsgeschwindigkeit ist in diesen Fällen so groß, daß praktisch 100 °/oiger Siliciumverbrauch eintritt,
wenn die Temperatur auf 325° steigt. Es ist deshalb nicht nötig, die Temperatur auf über 3250 zu erhöhen.
wenn die Temperatur auf 325° steigt. Es ist deshalb nicht nötig, die Temperatur auf über 3250 zu erhöhen.
Gew Unter 66° siedend |
chtsprozent des CH3SiCl, |
Rea | Tabelle 9 | Rück stand |
% Silicium, die in (CH3J2SiCl2 umgewandelt sind1) |
Gewicht (CH3)2 SiCl2 Gramm |
|
Probe Nr. |
15,9 12,5 |
14.9 16,7 |
itionsproduktes (C H,) j SiCl2 |
4.1 3,1 |
62,9 66,6 |
507 542 |
|
i8 19 |
63,8 63.5 |
||||||
]) Siehe Tabelle 3 zur Erklärung dieser Überschrift.
In diesem Beispiel wird unter vergleichsweisen Reaktionsbedingungen wie in den vorhergehenden
Beispielen beim Überleiten von Methylchlorid über eine Kontaktmasse aus 9,985% Cu, 0,15% Zn
(als ZnBr2), 89,865% Si eine Erhöhung der Ausbeute an Dimethyldichlorsilan von 25% erreicht im
Vergleich zu der Ausbeute von Dimethyldichlorsilan bei Abwesenheit von Zinkbromid.
ao . .
Unter entsprechenden Bedingungen, wie in den vorhergehenden Beispielen, wird Methylchlorid
über eine Kontaktmasse aus Silicium, Cuprichlorid und Zinkchlorid der folgenden Zusammensetzung:
a) 9,995% Cu (als CuCl2), 0,05% Zn (als ZnCl2),
89,955% Si, b) 9,99% Cu (als CuCl2), 0,1% Zn
(als ZnCl2), 89,91% Si geleitet und in beiden
Fällen eine Erhöhung der Ausbeute an Dimethyldichlorsilan von 20 oder mehr Prozent erhalten im
Vergleich zu der Ausbeute an Dimethyldichlorsilan ohne Anwendung von Zinkchlorid.
In diesem Beispiel wird unter entsprechenden Reaktionsbedingungen, wie in den vorhergehenden
Beispielen, Methylchlorid über eine Kontaktmasse, bestehend aus 9,99 Gewichtsprozent Cu (als Cu2O),
0,1 Gewichtsprozent Zn (als ZnCl2), 89,91 Gewichtsprozent
Si geleitet und die Ausbeute an Dimethyldichlorsilan um 25% gesteigert gegenüber
der, wenn kein Zinkchlorid vorhanden ist.
Werden 9,99 % Cu (ale Cu O) an Stelle der
9,99% Cu (als Cu2O), die vorstehend benutzt wurden,
verwendet, so ist die Ausbeute an Dimethyldichlorsilan um mehr als 30% größer als die ohne
Zinkchlorid erhältliche.
Die Erfindung ist nicht beschränkt durch die Anwendung des in den Beispielen angegebenen spezifischen
Alkylhalogenids, sondern es können auch andere Alkylhalogenide, insbesondere niedrigere
Alkylhalogenide, wie z. B. Methylbromid, Äthylchlorid, Äthylbromid, Propylchlorid, Isopropylchlorid,
Butylchlorid, oder Mischungen von Alkylhalogeniden als Reaktionspartner des Siliciums
verwendet werden. Die Reaktionsbedingungen hängen u. a. von den im einzelnen angewendeten
Alkylhalogeniden und dem Reaktionsgefäß ab. Im allgemeinen wird eine Umsetzung in der Gasphase
bevorzugt, weil sie sich wirtschaftlicher durchführen läßt, leichter geregelt werden kann und für
■ ' einen kontinuierlichen Herstellungsprozeß besser geeignet ist.
Die Erfindung ist auch nicht durch die in den Beispielen angegebenen bestimmten Temperaturen
oder Temperaturbereiche beschränkt. Die Reaktionstemperatur sollte jedoch nicht so hoch sein,
daß ein erheblicher Niederschlag von Kohlenstoff auf dem nicht umgesetzten Silicium entsteht. Die
anzuwendenden Reaktionstemperaturen sind im allgemeinen abhängig z. B. von den bestimmten
verwandten Alkylhalogeniden, den bestimmten Katalysatoren oder Beschleunigern. Bei 2000 geht
die Reaktion wesentlich langsamer als bei 250 bis 4000 vor sich. Bei 4000 tritt bei Anwendung von
Methylchlorid, z. B. durch die heftige exotherme Reaktion, ein unerwünschter Kohlenstoffniederschlag
im Reaktionsgefäß auf. Optimale Ergebnisse werden gewöhnlich bei 250 bis 4000 erzielt.
Es lassen sich auch andere Katalysatoren und Beschleuniger als die in den Beispielen beschriebenen
innerhalb des Rahmens der Erfindung verwenden. Als Beispiele solcher anderen Katalysatoren seien
z. B. genannt: Cupribromid, Cuprochlorid, Cuprobromid,
Mischungen von Kupfer und Kupferchlorid. Als weitere Beispiele für Beschleuniger
seien genannt: Zinkjodid, Mischungen von Zink und Zinkchlorid, Mischungen von Zinkchlorid und
Zinkbromid.
Wie bereits früher ausgeführt, können Kupfer und Silicium in Form einer Legierung vorliegen,
die zum größeren Teil aus Silicium und zum geringeren Anteil aus Kupfer besteht. Bei Verwendung
von Kupferhalogenid als Katalysator kann das Silicium mit dem Kupferhalogenid gemischt und auf
Temperaturen von etwa 2oobis4oo° erhitzt werden,
wobei eine zusammenhängende Masse entsteht, deren Reaktionsfähigkeit mit der einer Legierung
aus Silicium und Kupfer zu vergleichen ist.
Der Katalysator kann auch aus einer Mischung von Kupfer und einem Kupferhalogenid mit einem
Beschleuniger aus Zink oder Zinkhalogenid oder einer Mischung aus Zink und Zinkhalogenid oder
einer Mischung von Zirikhalogeniden bestehen. Auch ist eine Mischung von Zink und Zinkhalogenid als
Beschleuniger mit einem Katalysator aus imwesentliehen
Kupfer oder Kupferhalogenid oder Kupferoxyd oder einer Mischung aus Kupfer und Kupferhalogenid
oder einer Mischung von Kupferhalogeniden geeignet.
Die gemäß der Erfindung herzustellenden Stoffe iao eignen sich als Zwischenprodukte bei der Herstellung
anderer Stoffe; so können sie z. B. als Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Siliconharzen
oder Siliconölen verwendet werden. Sie eignen sich aber auch zur Behandlung von Wasser 1*5
nicht abstoßenden Körpern, um sie wasserabstoßend
zu machen, wie es in der amerikanischen Patentschrift 2 306 222 beschrieben ist.
Claims (2)
- PATENTANSPRÜCHE:i. Verfahren zur Herstellung von Dialkyldihalogensilaneti durch Umsetzung von Alkylhalogenid mit Silicium, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise bei 250 bis 4000, in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt wird, der aus Kupfer, Kupferhalogeniden, Kupferoxyden oder aus deren Gemischen und einem Beschleuniger aus Zink, Zinkhalogeniden oder deren Gemischen l>esteht, wobei der prozentuale Gewichtsanteil an Kupfer im Verhältnis zur Gesamtmenge an Silicium, Kupfer und Zink 2 bis 50%), vorzugsweise 5 bis 200/o, und der entsprechende prozentuale Gewichtsanteil an Zink weniger als 1 °/o, vorzugsweise 0,03 bis 0,75°/o, beträgt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator bzw. der Beschleuniger in Form einer Legierung mit dem Silicium angewendet wird und die Legierung nach dem Zerpulvern mit dem Beschleuniger bzw. mit dem Katalysator vermischt wird.5444 10.
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