FR2526026A1 - Procede de traitement de residus contenant des disilanes riches en groupes alkyles - Google Patents

Abstract

PROCEDE PERMETTANT DE TRANSFORMER LES POLYSILANES RICHES EN GROUPES ALKYLES EN POLYSILANES RICHES EN GROUPES HALOGENES. IL COMPREND LA MISE EN CONTACT DU RESIDU AVEC UN ALKYLTRIHALOSILANE OU DU TETRAHALOGENURE DE SILICIUM EN PRESENCE D'UN CATALYSEUR ET D'UNE QUANTITE CATALYTIQUE D'UN HYDROSILANE UTILISE COMME PROMOTEUR DE REACTION A TEMPERATURE ELEVEE POUR FORMER UN PRODUIT DE REARRANGEMENT CONTENANT DES DISILANES RICHES EN HALOGENES ET UN ALKYLDIHALOSILANE. APPLICATION AU TRAITEMENT DES RESIDUS DE LA PREPARATION D'ALKYLHALOSILANES.

Description

La présente invention concerne un procédé de fabri-

cation de produits de réarrangement dans des résidus conte-

nant des polysilanes, et plus particulièrement, un procédé de transformation de polysilanes riches en groupes alkyles

dans des résidus obtenus au cours de la fabrication.

d'alkylhalosilanes en produits plus intéressants D'une maniè- re classique lorsque l'halogène est le chlore, les produits

considérés comme utiles ou plus intéressants sont des mono-

silanes comme le diméthyldichlorosilane, le triméthylchloro-

silane, le méthyltrichlorosilane, etc. Au cours de la préparation d'alkylhalosilanes, divers polysilanes se forment pendant la réaction et restent dans le résidu après la séparation des monosilanes Par exemple, dans le procédé commercial appelé "procédé direct", on obtient

toujours, en plus des monosilanes, qui, dans le cas de chloro-

monosilanes, comprennent du diméthyldichlorosilane, du méthyl-

trichlorosilane, du triméthylchlorosilane, etc, divers compo-

sés qui présentent des points d'ébullition supérieurs à ceux des monosilanes, c'est-à-dire supérieurs à environ 70 C, que l'on désignera ci-après par le terme de "résidus", fraction

à température d'ébullition élevée ou fraction brute Le "pro-

cédé direct" est bien décrit dans la littérature des brevets, et par exemple, dans les brevets des E U A N 2 380 995 et 2 488 487 Le résidu est un mélange complexe de composés qui comprennent des liaisons Si Si et des liaisons Si O Si dans leurs molécules Les brevets des E U A N 2 599 435 et

2 681 355 décrivent des résidus classiques.

Dans les mises en oeuvre commerciales classiques, on scinde les résidus de méthylchlorosilanes, c'est-à-dire le

résidu à température d'ébullition supérieure à celle des mo-

nosilanes et qui se forme par exemple au cours de la réaction du chlorure de méthyle de du silicium, pour obtenir des mono- silanes et une fraction qui n'est pas clivable Les brevets des E U A N 2 709 176 et 2 842 580 décrivent le clivage des organohalogénopolysilanes Le brevet des E U A N 2 709 176 décrit le clivage des organohalogénopolysilanes par leur traitement à l'aide d'un acide halogénhydrique en présence d'un composé amine organfque choisi dans le groupe constitué par ( 1) des amines organiques tertiaires hétérocycliques, ( 2) des amines organiques tertiaires répondant à la formule R 3 N, dans laquelle R représente un élément choisi dans le groupe constitué par des groupes alkyles et aryles, et les sels des amines tertiaires de ( 1) et de ( 2) Le brevet des E.U A N 2 709 176 décrit également la composition d'un

mélange résiduaire classique contenant la fraction à tempéra-

ture d'ébullition élevée, c'est-à-dire le matériau à tempéra-

ture d'ébullition supérieure à celle du diméthyldichlorosilane.

Le brevet des E U A N 2 842 580 décrit également le clivage d'organohalogénopolysilanes par traitement des

organohalogénopolysilanes à l'aide d'une catégorie particu-

lière d'halogénures quaternaires, comme des halogénures d'ammonium quaternaires et des halogénures de phosphonium quaternaires On élimine généralement la fraction restant

après le clivage par incinération Pour des raisons économi-

ques et de rejets il est recommandé de supprimer ou de dimi-

nuer de manière importante la quantité de résidu éliminé par incinération en transformant la fraction non clivable du

résidu en produits qui soient clivables -

Dans le brevet des E U A N 2 598 435, on chauffait

des méthylhalogénopolysilanes contenant des liaisons silicium-

silicium et un groupe méthyle lié au silicium à une températu-

re d'au moins 250 C, et en général à une température comprise

entre 250 O C et 8000 C pour former des méthylhalogénomonosilanes.

Dans le brievet des E U A N 2 598 435, on a trouvé que l'on pouvait transformer les organohalogénopolysilanes en produits

de masse molaire moins élevée, ce que l'on ne pouvait en aucu-

ne manière prévoir puisque l'on a trouvé que la liaison de

groupes organiques au silicium d'un disilane, comme par exem-

ple l'hexaméthyldisilane, rendait ce type de composé stable thermiquement à des températures pouvant atteindre 500 C, sous pression et que l'on a trouvé que cette stabilité diminuait de manière importante si le disilane présentait à la fois un radical hydrocarboné lié au silicium et un atome d'halogène lié au silicium Le procédé de craquage décrit dans le brevet des E U A N 2 598 435 s'applique donc à des polysilanes riches en halogènes, par exemple à des disilanes riches en chlore, mais il ne s'applique pas aux polysilanes riches en groupes alkyles, par exemple aux disilanes riches en groupes méthyles. Le brevet des E U A N 2 647 136 décrit un procédé de réarrangement appliqué à des organosilanes au cours duquel on déplace des groupes alkyles et des atomes d'halogène d'un atome de silicium à un autre en faisant réagir un premier alkylhalogénosilane et un second alky Jhalogénosilane à une température comprise entre environ 250 C et 400 C Dans le brevet des E U A N 2 647 136, on a trouvé qu'un groupe alkyle n'est pas seul à migrer, mais qu'un atome d'halogène migre également et que la réaction se développe sans catalyseur à température élevée Le seul catalyseur que l'on a trouvé pour accélérer la réaction était le chlorure d'aluminium Dans le brevet des E U A N 3 793 357, on met en oeuvre un procédé de réarrangement appliqué à des alkylhalosilanes, au cours duquel on redistribue des groupes alkyles et des atomes d'halogènes

d'un atome de silicium à un autre atome de silicium, en utili-

sant du chlorure d'aluminium comme catalyseur et une quantité catalytique d'un promoteur catalytique dont la molécule de silane contient au moins un radical aromatique On peut citer parmi les composés faisant partie du domaine d'application du brevet des E U A N 3 793 357, des alkylhydrogénosilanes comme le méthyldichlorosilane, le trichlorosilane, le diméthylchlorosilane, etc dans lesquels un réarrangement peut se produire Dans le brevet des E U A N 3 135 778, on indique que l'on a obtenu un réarrangement en utilisant du chlorure d'aluminium comme catalyseur en présence d'un silane contenant des atomes d'hydrogène liés au silicium (hydrosilane) dans le cas d'un procédé de réarrangement appliqué à des organosilanes (monosilanes) pour mettre en oeuvre une réaction de réarrangement entre le produits de queue pour augmenter les rendements en organosilanes et en organohalogénosilanes voulus Dans le brevet des E U A. N 2 786 861, on a procédé à un réarrangement sur des alkylchlorosilanes, en présence d'un catalyseur, comme le

catalyseur de réarrangement que constitue le chlorure d'alumi-

nium, et on a trouvé que l'on pouvait mettre en oeuvre la

réaction à des températures moins élevées, de manière avanta-

geuse par rapport à l'art antérieur en utilisant un promoteur catalytique qui comprenait un hydrosilane On note toutefois, dans le brevet des E U A N 2 786 861 que l'on utilisait les

réarrangements pour fabriquer des monosilanes riches en grou-

pes méthyles plutôt que des disilanes riches en chlore Il

n'existe donc pas de découverte antérieure permettant d'amé-

liorer la quantité de produit utile ou plus intéressant que

l'on peut obtenir à partir des résidus et des fractions bru-

tes provenant de la fabrication d'alkylhalosilanes ou de trai-

ter des résidus contenant des polysilanes ou des disilanes

riches en groupes alkyles pour obtenir des produits de réar-

rangement contenant des polysilanes ou des disilanes riches en halogènes dans ces résidus De plus, on ne suggère nulle part la possibilité de transformer simultanément des

alkyltrihalosilanes en dialkyldihalosilanes tout en transfor-

mant les fractions polysilanes ou disilanes riches en groupes alkyles des résidus en polysilanes ou en disilanes riches en halogènes. La présente invention a donc pour objet de mettre au

point un procédé pour améliorer le rendement en produits uti-

les à partir des résidus obtenus lors de la fabrication d'alkylhalosilanes. La présente invention a encore pour objet de mettre au point un procédé pour améliorer le rendement en produits utiles obtenus à partir de résidus contenant des disilanes

riches en groupes alkyles ou des polysilanes riches en grou-

pes alkyles.

La présente invention a encore pour objet de mettre au point un procédé pour améliorer le rendement en produits

utiles obtenus lors de la fabrication d' alkylchlorosilanes.

La présente invention a encore pour objet de mettre au point un procédé pour transformer des polysilanes riches en groupes alkyles se trouvant dans le résidu obtenu lors de la fabrication d'alkylhalosilanes en polysilanes riches en halogènes avec des alkyltrihalosilanes tout en transformant

simultanément les alkyltrihalosilanes en dialkyldihalosilanes.

La présente invention a encore pour objet de mettre aupoint un procédé pour améliorer l'utilisation des richesses en polysilanes de résidus obtenus lors de la fabrication d'alkylhalosilanes. La présente invention a encore pour objet de mettre au point un procédé pour scinder les produits de réarrangement disilanes ou polysilanes riches en halogènes obtenus à partir des polysilanes ou des disilanes riches en groupes alkyles contenus dans des résidus obtenus lors de la fabrication d'alkylhalosilanes. On satisfait à ces objets ainsi qu'à d'autres objets de la présente invention par un procédé de traitement de résidus contenant des polysilanes riches en groupes alkyles,

qui comprend la mise en contact du résidu avec un alkyltrihalo-

silane et/ou un tétrahalogénure de silicium en présence d'un catalyseur et d'une quantité catalytique d'un hydrosilane utilisé comme promoteur de réaction à une température élevée pour

obtenir un produit de réarrangement contenant un polysilane ri-

che en halogènes et un alkyldihalosilane Dans certaines réalisa-

tions, on scinde les polysilanes riches en halogènes obtenus ozme produits de réarrangement dans le résidu pour former des halosilanes. Conformément à la présente invention, on transforme un polysilane riche en groupe alkyles contenu dans le résidu obtenu lors de la fabrication d'alkylhalosilanes en polysilane riche en halogènes avec un alkyltrihalosilane, et on transforme simultanément l'alkyltrihalosilane en dialkyldihalosilane dans des

conditions essentiellement anhydres, en faisant réagir le poly-

silane riche en groupes alkyles contenu dans le résidu et l'alkyl-

trihalosilane à une température élevée en présence d'un cataly-

seur approprié et d'une quantité catalytique d'hydrosilane utilisé comme d'un promoteur de réaction En général, dans la

plupart des résidus les polysilanes sont des disilanes.

Tel qu'on utilise ici un polysilane riche en groupes alkyles ou un disilane riche en groupes alkyles correspond à un polysilane ou à un disilane contenant des goupes alkyles mais ne contenant pas d'atome d'halogène ou contenant moins d'atomes d'halogènes que de groupes alkyles en position de substitution sur les atomes de silicium de la molécule En général, on peut considérer qu'un disilane est un disilane riche en groupes alkyles lorsqu'il contient de O à 2 atomes d'halogènes et de préférence de 2 à 6 groupes alkyles Tel qu'on 1 ' utilise ici un disilane ou un

polysilane riche en halogènes est un disilane ou un polysilane con-

tenant des atomes d'halogènes mais ne contenant pas de groupes alkyles ou contenant moins de groupes alkyles que d'atomes d'halogène en

position de substitution sur les atomes de silicium de la molécule.

En général, le polysilane ou le disilane riche en halogènes présen-

te un nombre égal d'atomes d'halogènes et de groupes alkyles en position de substitution sur les atomes de silicium de la molécule de

silane ou un nombre d'atomes d'halogènes supérieur au nombre de groupes-

alkyles en position de substitution sur les atomes de silicium de la molécule

de silane En général, un disilane riche en halogènes contient de 3 à 6 ato-

mes d'halogènes et, de préférence, de O à 2 groupes alkyles en position

de substitution sur les atcnes de silicium de la molécule de disilane.

Bien que conformément à l'invention, les atomes

d'halogènes en position de substitution sur les alkylhalosi-

lanes ou polysilanes puissent être quelconques et, en parti-

culier des atomes de brome, de chlore, de fluor et d'iode ou

leurs mélanges, dans la plupart des réalisations de la pré-

sente invention, le ou les atome(s) d'halogène en position

de substitution sur le ou les atome(s) de silicium des alkyi-

halosilanes ou des polysilanes, sont des atomes de chlore.

Dans les réalisations recommandées, on utilise le procédé de la présente invention pour transformer les disilanes riches en groupes alkyles contenus dans les résidus obtenus lors de la fabrication d'alkylchlorosilanes en disilanes riches en

chlore avec un alkyltrichlorosilane tout en transformant si-

multanément l'alkyltrichlorosilane en dialkyldichlorosilane.

Dans une des réalisations conformes à la présente invention,

on transforme les disilanes riches en groupes alkyles en di-

silanes riches en chlore, et on met en oeuvre cette transfor-

mation en procédant à un réarrangement entre le disilane riche en groupes alkyles et un méthylchlorosilane riche en chlore On transforme le méthylchlorosilane riche en chlore

en diméthyldichlorosilane, sachant que le diméthyldichlorosi-

lane est généralement considéré comme un produit plus intéres-

sant que le méthyltrichlorosilane Par le procédé de trans-

formation ou de réarrangement de la présente invention, on transforme donc les polysilanes et les disilanes qui sont riches en groupes alkyles et que l'on ne peut pas scinder ou que l'on ne peut scinder que difficilement, en polysilanes et en disilanes riches en halogènes, et ils deviennent clivables par des procédés de clivage classiques On transforme donc maintenant les fractions de résidu qui n'étaient pas clivables jusqu'à présent et que l'on éliminait par incinération ou par d'autres moyens, en produits de réarrangement clivables et on

peut lesscinder pour obtenir des produits utiles ou plus in-

téressants.

Par le procédé de la présente invention, on trans-

forme une fraction plus importante des résidus obtenus lors de la fabrication de méthylchlorosilanes en produits utiles ou plus intéressants, et on transforme simultanément le méthyltrichlorosilane, dont on dispose généralement en excès à la sortie du réacteur produisant les méthylchlorosilanes dans des réalisations commerciales en le produit utile qu'est

le diméthyldichlorosilane Il résulte de la présente inven-

tion une nette augmentation du rendement en produits voulus accompagnée d'une diminution des sous-produits qu'il faut éliminer ou vendre à bas prix Conformément à la présente

invention, on met sous forme clivable des fractions non cli-

vables obtenues lors de la fabrication d'alkylhalosilanes par un procédé de réarrangement avec un alkyltrihalosilane

et on transforme simultanément l'alkyltrihalosilane principa-

lement en diméthyldihalosilane et en d'autres produits recom-

mandés.

Tel qu'on l'utilise tout-au long de la description

et des revendications dans un but de description générale de

l'invention, on peut utiliser de manière interchangeable

polysilane et disilane.

Les compositions de résidus que l'on traite confor-

mément à la présente invention sont bien connues dans l'art antérieur On peut citer comme résidus classiques que l'on traite par le procédé de la présente invention, les fractions brutes restant après la séparation des monosilanes issus des procédés utilisés pour préparer des alkylhalosilanes Un des

résidus qui contient des polysilanes et que l'on traite con-

formément au procédé de la présente invention dérive du pro-

cédé de l'art antérieur appelé procédé direct On a décrit plus haut le procédé direct et on le trouve dans les brevets des E U A N O 2 681 355, 2 598 435, et 2 488 487 Dans le procédé direct, on met, d'une manière générale, en contact un

halogénure d'alkyle avec du silicium ou un alliage ou un mé-

lange de silicium et d'un métal à température élevée pour

produire des alkylsilanes et des alkylhalogénosilanes Lors-

que l'on a séparé les alkylsilanes et les alkylhalogénosila-

nes du produit de réaction, il reste un résidu ou une frac-

tion à température d'ébullition élevée ou fraction brute On a déterminé dans l'art antérieur, qu'il restait dans le rési- du, la fraction à température d'ébullition élevée ou fraction brute, des fractions intéressantes, et on a employé divers

procédés pour utiliser les richesses en silanes des résidus.

Dans les brevets des E U A N 2 709 176 et 2 842 580, on utilise des procédés pour scinder les polysilanes que l'on trouve dans le résidu Bien que les polysilanes riches en halogènes soient facilement clivables, il est difficile de

scinder les polysilanes riches en groupes alkyles L'hexa-

méthyldisilane, le chloropentaméthyldisilane et le dichloro-1,2 tétraméthyldisilane sont, par exemple, des disilanes riches en groupes alkyles qu'il n'est pas possible de scinder par des procédés classiques ou que l'on ne peut scinder qu'avec beaucoup de difficulté D'autre part, le trichloro-1,2,2 triméthyldisilane, le tétrachloro-l,1,2,2 diméthyl disilane et le dichloro-l,1 tétraméthyldisilane sont des disilanes

que l'on peut plus facilement scinder par les procédés classi-

ques que les disilanes riches en groupes alkyles cités On trouve généralement tous les composés disilanes précédents dans le résidu résultant du procédé direct de préparation

d'alkylhalogénosilanes.

La présente invention s'applique, d'une manière gé-

nérale, à des organopolysilanes riches en groupes alkyles répondant à la formule: y A Si B x - dans laquelle A,B,Y et Z peuvent représenter n'importe quel atome ou radical classique et, en général, un groupe alkyle, un halogène, l'hydrogène ou leurs mélanges, et x représente un nombre entier au moins égal à 2 et généralement un nombre entier compris entre 2 et environ 10 On trouvera des rési- dus classiques dans les brevets des E U A N 2 598 435,

2 681 355, 2 709 176, et 2 842 580.

On transforme, par le procédé de la présente inven-

tion, les polysilanes riches en groupes alkyles (disilanes riches en groupes alkyles) en polysilanes riches en halogènes (disilanes riches en halogènes) en mettant en contact le résidu contenant les polysilanes (disilanes) riches en groupes alkyles avec un alkyltrihalosilane et/ou un tétrahalogénure de silicium en présence d'un catalyseur, comme le trichlorure d'aluminium et d'une quantité catalytique d'un hydrosilane utilisé comme promoteur de réaction à température élevée pour obtenir un produit de réarrangement contenant des polysilanes

riches en halogènes (disilanes riches en halogènes) et pro-

duire simultanément un alkyldihalosilane Par exemple, lors-

que le résidu contient de l'hexaméthyldisilane, l'hexaméthyl-

disilane réagit avec le méthyltrichlorosilane qui est un alkyl-

trihalosilane, en présence de chlorure d'aluminium utilisé

comme catalyseur et de méthyldichlorosilane utilisé comme pro-

moteur de réaction de type hydrosilane, pour former du tri-

chloro-1,1,2 triméthyldisilane et du diméthyldichlorosilane.

On peut scinder le disilane riche en chlore, c'est à dire le trichloro-1, 1,2 triméthyldisilane qui se forme au cours de la réaction précédente, par n'importe quel procédé classique, par exemple par réaction avec de l'acide chlorhydrique dans

un procédé de clivage du résidu pour former des méthylchloro-

silanes utiles comme le méthyldichlorosilane et le diméthyl-

dichlorosilane On peut distiller le diméthyldichlorosilane qui se forme au cours de la réaction décrite précédemment,

du mélange de réaction avant ou après le clivage de la liai-

son silicium-silicium du disilane riche en chlore.

On indique ci-dessous des réactions de réarrangement classiques dans les résidus mentionnés plus haut, conformes au procédé de la présente invention, que l'on met en oeuvre en présence d'un catalyseur, comme le trichlorure d'aluminium et d'un hydrosilane utilisé comme promoteur de réaction, comme le méthyldichlorosilane, à température élevée, sous une pression de préférence supérieure à 0,10 N/m Ir dans un autoclave: I (CH 3)3 Si Si(CH 3)3 + 3 (CH 3)Si C 13 > CH 3

H 3 C-Si -

CH 3

CH 3 CH 3

1 7

Cl Si Si-CH 3 + 3 (CH 3)25 i C 12

C 1 C 1

II Ci C 1 Si-CH 3 + (CH 3)Si C 13 > CH CH i 3 i 3 C 1 Si Si-CH 3 + (CH 3) 25 i C 12

C 1 C 1

III

CH 3 CH 3

1 1

H C-Si Si-CH + CH Si Cl >-

3 1 1 3 3 3

ci Cl C 1

CH CH

{3 i3 _ Ci-Si Si-CH + (CH 3)25 i C 12 Cl Cl

Dans les réactions précédentes, il se forme des di-

silanes riches en chlore, qu'il est plus facile de scinder

que leurs analogues riches en groupes méthyles, et on trans-

forme en même temps le méthyltrichlorosilane en diméthyl-

dichlorosilane plus riche en groupes méthyles et plus intéres-

sant Il faut souligner qu'il se produit d'autres réarrange-

ments sur des disilanes et des polysilanes similaires dans

la composition du résidu.

On met le résidu en contact, ou on fait réagir les

fractions ou parties disilanes du résidu avec des alkyltrihalo-

silanes et/ou un tétrahalogénure de silicium conformément au

procédé de la présente invention Dans le procédé de la pré-

sente invention, il est donc critique d'utiliser un alkyltri-

L 2 iud 11 d<J 2 ill= ^L/'Uu un L t l di A lu L ll J t d= e iill L Ull k UU la Xd^

tion de réarrangement avec les disilanes du résidu L'alkyl-

trihalosilane le plus recommandé est le méthyltrichlorosilane.

Le tétrahalogénure de silicium le plus recommandé est le tétrachlorure de silicium On peut citer parmi d'autres alkyltrihalosilanes recommandés des composés à chaine droite ou présentant des groupes alkyles ramifiés contenant de 2 à environ 8 atomes de carbone, et des composés dans lesquels les atomes d'halogènes sont des atomes de chlore, de brome, de fluor, d'iode et leurs mélanges Dans les réalisations recommandées l'alkyltrihalosilane est un alkyltrihalosilane

obtenu comme produit dans le procédé de fabrication d'alkyl-

halosilanes et on peut l'utiliser directement comme réactif

dans le procédé de la présente invention Le réactif alkyltri-

halosilane est généralement compatible avec les disilanes subissant la réaction de réarrangement dans le résidu, et si

les disilanes sont des disilanes chlorés, le réactif alkyl-

trihalosilane est alors de préférence un alkyltrichlorosilane.

On peut citer comme exemples d'autres alkyltrihalosilanes,

le méthyltribromosilane, le méthyltrifluorosilane, l' éthyltri-

chlorosilane, l'éthyltribromosilane, l'éthyltrifluorosilane,

l'éthyltriiodosilane, le n-propyltrichlorosilane, le n-propyl-

tribromosilane, le n-propyltrifluorosilane, l'iso-propyltri-

chlorosilane, l'iso-propyltrifluorosilane, l'isopropyltribromo-

silane, le n-butyltrichlorosilane, etc La quantité d'alkyltrihalosilane peut correspondre à la quantité stoéchiométrique nécessaire pour transformer le disilane riche en groupe méthyles en disilane riche en chlore,

mais on préfère toutefois généralement utiliser un excès mo-

lairedel'alkyltrihalosilane pour mettre en oeuvre la réaction avec le disilane dans le résidu Dans les réalisations les plus recommandées, l'alkyltrihalosilane représente d'environ

0,5 moles à environ 4,0 moles par mole de disilane ou de poly-

silane subissant la réaction de réarrangement dans le résidu.

On peut utiliser n'importe quel catalyseur approprié qui accèlèrera le réarrangement des groupes alkyles se trouvant sur une molécule de silane avec les atomes d'halogènes se trouvant sur une autre molécule de silane, dans le procédé de

la présente invention On recommande d'utiliser comme cataly-

seur dans le procédé de la présente invention, le trichlorure

d'aluminium ou des composés du trichlorure d'aluminium décorapo-

sables en trichlorure d'aluminium, dans les conditions de la réaction ou n'importe quel catalyseur équivalent qui accèlère le réarrangement des groupes alkyles et des atomes d'halogènes

dans les silanes, les disilanes et les polysilanes Il est pré-

férable d'utiliser le catalyseur en une concentration d'environ 1 à environ 15 pour cent en poids par rapport au poids des réactifs disilanes dans le résidu et de l'alkyltrihalosilane, et, mieux encore en une concentration d'environ 3 à environ pour cent en poids du mélange de réactifs, c'est à dire des disilanes et des polysilanes se trouvant dans le résidu et de l'alkyltrihalosilane On peut citer comme exemples d'autres catalyseurs que l'on peut utiliser dans la réaction de réarrangement entre les disilanes riches en groupes alkyles contenus dans les résidus obtenus lors de la fabrica

tion d'alkylhalosilanes et les alkyltrihalosilanes, le tétra-

chlorure de zirconium, le tétrachlorure de potassium et d'aluminium, le chlorure cuivreux, l'acide borique et le trifluorure de bore On peut généralement utiliser n'importe quel acide de Lewis ou son équivalent comme catalyseur dans le procédé de la présente invention L'homme de l'art peut déterminer quel est le catalyseur le plus efficace pour le réarrangement des groupes alkyles et des atomes d'halogènes, selon la nature du groupe alkyle et de l'atome d'halogène

sans expérimentation exagérée, mais c'est toutefois générale-

ment le trichlorure d'aluminium qui est le catalyseur univer-

sel le plus efficace pour le réarrangement des groupes alkyles se trouvant sur la molécule de silane, de disilane ou de polysilane et des atomes d'halogènes se trouvant sur d'autres

molécules de silane.

Bien que les catalyseurs ci dessus, et en particu-

lier le trichlorure d'aluminium, constituent des catalyseurs efficaces pour certains réarrangements, on a découvert que l'on pouvait utiliser un additif catalytique ou promoteur de

réaction, tel qu'on le défini ici, en liaison avec les cata-

lyseurs ci-dessus pour obtenir les produits de réarrangements voulus à partir des polysilanes, qui peuvent être des disila nes, dans les résidus obtenus lors de la fabrication d'alkyl halosilanes. On a vu que conformément au procédé de la présente invention, des quantités importantes de produits de réarran gement constitués par des disilanes ou des polysilanes riches

en halogènes se forment à partir de disilanes ou de polysila-

nes riches en groupes alkyles dans des résidus obtenus lors de la fabrication d'alkylhalosilanes lorsque l'on utilise des hydrosilanes comme promoteurs de réaction en liaison avec les catalyseurs inorganiquesclassiques décrits précédemment, c'est-à-dire, les catalyseurs qui sont du type acide de Lewis et leurs équivalents On a vu que lorsque l'on utilisait le catalyseur de chlorure d'aluminium seul sans bénéficier de l'action de l'hydrosilane utilisé comme promoteur de réaction, on préparait très peu de disilanes riches en halogènes à

partir des disilanes riches en groupes alkyles du résidu.

On peut utiliser n'importe quel hydrosilane dans le procédé de la présente invention dans la mesure o il agit synergiquement avec le catalyseur inorganique du type acide de Lewis ou un catalyseur inorganique équivalent pour former des produits de réarrangement disilanes riches-en halogènes à partir de polysilanes et de disilanes riches en groupes alkyles se trouvant dans les résidus décrits plus hauts Les

hydrosilanes utilisés comme promoteurs de réaction sont géné-

ralement des composés de monosilicium monomériques renfermant.

une liaison Si-H, et ils peuvent contenir d'autres groupes ou radicaux ou atomes, liés à l'atome de silicium qui n'inhibent pas la réaction de réarrangement ou l'effet provoqué par l'utilisation des deux types de catalyseurs utilisés ici Il est critique que le promoteur de réaction présente au moins un atome d'hydrogène lié à l'atome de silicium On peut citer, par exemple, parmi les hydrosilanes qui contiennent la liaison SiH, les composés correspondants à la formule générale Rn Si H ( 4-mn)Cl M, dans laquelle R représente un radical alkyle, un radical aryle ou des radicaux alkyles ou aryles substitués, et m et N représentent des nombres entiers compris entre O et 3, la somme de m et de N étant au plus égale à 3 On peut citer parmi les hydrosilanes que l'on peut utiliser comme

promoteurs de réaction classiques conformément au procédé de-

la présente invention, le phényldichlorosilane, le diméthyl-

chlorosilane, c'est-à-dire (CH 3)2 Si I Cl, le méthyldichloro-

silane, le trichlorosilane, le dichlorosilane, c'est-à-dire H 2 Si C 12, le monochlorosilane, le triméthylsilane, le silane, c'est-à-dire Si H 4, l'éthyldichlorosilane, etc Dans la formu-

le générale ci-dessus des hydrosilanes utilisés comme promo-

teurs de réaction, R peut aussi représenter d'autres radicaux hydrocarbonés monovalents ou d'autres radicaux hydrocarbonés

monovalents halogénés, comme des radicaux hydrocarbonés mo-

novalents chlorés, des radicaux alkyles supérieurs, et par

exemple, les radicaux octyle, nonyle, pentyle, butyle, propyle, isopropy-

le, etc, des radicaux alkiaryles, comme les radicaux telyle, xylyle, éthyl-

phényle, etc, des radicaux aralkyles, came les radicaux Lenzyle, phényléthyle, etc, des radicaux cycloaliphatiques, c Oame les radicaux cyclohexyle, etc On peut citer camme exemple de-radicaux halogénés que l'orn peut employer pour le groupe R de la formule précédente, des radicaux halophén yles comme les radicaux dichlorophényle, fluorophényle, etc On recommande d'une manière générale, le méthyldichloro

silane, comme hydrosilane promoteur de réaction.

On peut utiliser n'importe quelle quantité catalyti-

* quement efficace d'hydrosilane comme promoteur de réaction dans le procédé de la présente invention On peut donc utiliser

n'importe quelle quantité d'hydrosilane comme promoteur cata-

lytique qui entraîne la formation des produits de réarrange-

ment polysilanes ou disilanes riches en halogènes lorsqu'on

l'utilise avec une quantité catalytique de trichlorure d'alu-

minium ou de tout autre catalyseur approprié du type acide de Lewis ou équivalent L'hydrosilane utilisé comme promoteur de réaction représente généralement de 0,01 à environ 50,0 moles pour cent des ingrédients de la réaction, sans tenir compte

du trichlorure d'aluminium ou de tout autre catalyseur inor-

ganique utilisé La concentration en hydrosilane utilisé comme promoteur de réaction représente, de préférence, entre

1 et environ 15 moles pour cent des ingrédients de la réac-

tion, sans tenir compte du catalyseur inorganique Dans les

réalisations les plus recommandées, on peut utiliser l'hydro-

silane comme promoteur de réaction en une concentration com-

prise entre environ 5 et environ 10 moles pour cent des in-

grédients de la réaction sans tenir compte du catalyseur inorganique, par exemple du trichlorure d'aluminium On peut choisir les quantités ou proportions optimum d'hydrosilane utilisé comme promoteur de réaction sans expérimentation exagérée en observant les rendements obtenus en disilanes riches en chlore voulus par analyse par chromatographie en

phase vapeur Telle qu'on l'utilise ici, l'expression "ingré-

dients de réaction" comprend le disilane ou autre polysilane

présent et l'alkyltrihalosilane.

Il faut souligner que l'hydrosilane utilisé comme promoteur de réaction est un vrai promoteur catalytique, c'est-à-dire que l'on peut utiliser le même hydrosilane comme promoteur de réaction, d'une opération à l'autre, en

obtenant les rendements élevés voulus en produits de réarran-

gement polysilane ou disilane voulus De plus, on peut réuti-

liser le catalyseur inorganique, et par exemple le catalyseur

du type acide de Lewis ou des catalyseurs inorganiques équi-

valents, et le recycler conformément au procédé de la présen-

te invention.

Dans le procédé de la présente invention, on peut faire varier la température à laquelle on met en oeuvre la réaction, mais on met toutefois habituellement la réaction en oeuvre à température élevée, par exemple à une température supérieure à la température ambiante Dans la plupart des

cas, on met en oeuvre la réaction à une température supérieu-

re à 50 'C Bien qu'il n'existe pas de limite supérieure à la température de réaction, excepté qu'il n'est pas souhaitable de dépasser la température o se produit la décomposition

des composants du mélange de réaction, on recommande de limi-

ter la température de réaction à environ 250 C D'une manière générale, lorsque l'on met en oeuvre la réaction au dessus de 250 'C, des pressions excessives sont nécessaires dans le réacteur pour maintenir les réactifs à l'état-liquide et pour éviter la sublimation des catalyseurs Dans les réalisations les plus recommandées la température élevée à laquelle on met en contact le résidu et l'alkyltrihalosilane en présence d'un catalyseur et d'une quantité catalytique d'hydrosilane

utilisé comme promoteur de réaction, est comprise entre envi-

ron 1000 C et environ 1750 C. Bien que l'on puisse mettre en oeuvre le procédé de la présente invention sous la pression atmosphérique, on recommande généralement de mettre le résidu en contact avec l'alkyltrihalosilane en présence du catalyseur et de l'hydrosilane utilisé comme promoteur de réaction à une pression supérieure à la pression atmosphérique On peut donc mettre en oeuvre le procédé dans un autoclave ou tout autre appareil similaire capable de résister à la

fois à la chaleur et à la pression Dans certaines réali-

sations recommandées, on met en oeuvre le procédé sous une pression comprise entre environ: (O, 10 N/mm) et environ 0,30 2 Atemn

0, 3 O /mm Autrement dit, dans certaines réalisa-

tions recommandées, on peut mettre en oeuvre la réaction

sous une pression comprise entre environ 6,89 10 3 et envi-

-2 2

ron 6,89 10 da N/mm Encore une fois, on peut mettre en oeuvre la réaction sous des pressions plus élevées mais il faut alors toutefois utiliser des réacteurs coûteux On met de préférence en oeuvre la réaction sous une pression comprise entre environ 13,78 10 3 et environ 41,34 10 3 da N/mm 2 On peut mettre en oeuvre la réaction à l'état liquide ou à l'état vapeur, toutefois il est généralement avantageux de mettre en oeuvre le procédé à l'état liquide pour qu'il ne soit pas

nécessaire de sublimer le catalyseur et d'utiliser d'appareil-

lage excessif Lorsque l'on met en oeuvre la réaction en cata-

lyse hétérogène à l'état liquide, les réactifs se trouvant à

l'état liquide, le catalyseur à l'état solide et l'hvdrosila-

ne utilisé comme promoteur de réaction à l'état liquide, il est facile de séparer les réactifs liquides du catalyseur solide de manière à pouvoir réutiliser le catalyseur solide

pour faire réagir de nouvelles quantités de réactifs.

La durée de contact du résidu et de l'alkyltrihalo-

silane avec le catalyseur et l'hydrosilane utilisé comme pro-

moteur de réaction à température élevée n'est pascritique

dans la mesure o on obtient le(s) produits(s) de réarrange-

ment contenant des disilanes ou des polysilanes riches en halogènes L'homme de l'art peut généralement déterminer le,

temps de réaction optimum, qui dépend des réactifs, cataly-

seurs, promoteurs de réaction, pression et température du

mélange de réaction particuliers, sans expérimentation exces-

sive On a trouvé que dans la plupart des réalisations re-

commandées, on mettait en contact le résidu et 1 'alkyltri-

halosilane en présence du catalyseur et du promoteur de réac-

tion pendant un temps compris entre environ 0,25 heure et environ 7,0 heures pour obtenir les produits de réarrangement voulus Comme on l'a indiqué plus haut, le temps de réaction variera avec la température et avec la pression Dans les

réalisations recommandées, on met en oeuvre la réaction à-

une température comprise entre environ 1000 C et environ 1750 C, sous une pression comprise entre environ 13,78 10 3 da N/mm 2 et environ 41,34 10 3 da N/mm 2, pendant un temps compris entre environ 0,25 heure et environ 7 heures et, mieux encore entre environ 2 heures et environ 4 heures Puisqu'on peut suivre la progression de la réaction en prélevant des échantillons du mélange de réaction et en effectuant sur ces échantillons des

mesures de chromatographie en phase gazeuse ou de chromatogra-

phie en phase liquide pour déterminer les composants silanes,

disilanes et/ou polysilanes qu'ils contiennent, on peut faci-

lement déterminer quand on a produit la quantité voulue ou optimum des silanes et/ou polysilanes riches en halogènes voulus. On peut mettre en oeuvre le procédé de la présente invention et les réactions de réarrangement de la présente

invention de manière discontinue, semi-continue ou continue.

Puisque l'hydrosilane utilisé comme promoteur de réaction est sous forme liquide aux températures de réaction que l'on utilise et que l'on a indiquée dans la présente invention pour le procédé de réarrangement précédent, et puisque le trichlorure d'aluminium ou tout autre catalyseur utilisé est généralement sous forme solide à ces températures, on peut donc simplement faire entrer les liquides sous forme-gazeuse ou liquide en contact avec le catalyseur inorganique solide pendant la période de temps voulue puis les retirer sous la forme voulue, résultant du réarrangement On peut donc faire

entrer les réactifs devant subir le réarrangement, c'est-à-

dire le résidu, en contact avec un hydrosilane utilisé'comme

promoteur de réaction également sous forme gazeuse ou liqui-

de et avec le trichlorure d'aluminium ainsi que retirer les produits de réaction de manière continue en utilisant une colonne L'utilisation de colonnes pour mettre en oeuvre des procédés similaires en continu est bien connue dans la technique. Comme on l'a expliqué plus haut, on peut scinder les disilanes et/ polysilanes riches en halogènes préparés par

le procédé de la présente invention en monosilanes intéres-

sants On a expliqué précédemment que l'on pouvait-utiliser les disilanes riches en chlore préparés par réarrangement des disilanes riches en groupes alkyles des résidus par un procédé

de clivage classique de résidus, et par exemple, par le pro-

cédé présenté dans les brevets des E U A N 2 709 176 et 2 842 580, et que -l'on a décrit de manière plus détaillée plus haut, ou par le procédé de clivage de résidus à l'acide chlorhydrique bien connu dans l'art antérieur On peut donc séparer les disilanes riches en halogènes préparés par le procédé de la présente invention, du produit de réarrangement

et les traiter ensuite de manière à scinder la liaison silicium-

silicium du disilane pour former des halomonosilanes, ou scinder les disilanes riches en halogènes préparés par le procédé de réarrangement de la présente invention dans le produit de réarrangement pour former des halomonosilanes et séparer les halomonosilanes du mélange de réaction On peut également facilement séparer l'alkyldihalosilane obtenu à partir de l'alkyltrihalosilane du mélange de réaction par n'importe quel moyen approprié et, par exemple, par distilla- tion. Dans la mise en oeuvre de l'une des réalisations du présent procédé, on soumet le résidu issu du procédé direct

indiqué précédemment à un réarrangement avec du méthyltrichloro-

silane en présence de trichlorure d'aluminium comme catalyseur et de méthyldichlorosilane comme promoteur de réaction pour former un produit de réarrangement On distille le produit de réarrangement pour enlever le méthyldichloosilane à des fins de recyclage ainsi que tout autre monosilane se trouvant dans le produit de réarrangement On scinde ou casse les disilanes riches en chlore restant dans le produit de réarrangement après distillation et séparation du catalyseur solide par un

procédé de clivage approprié, comme on l'a indiqué précédem-

ment On recycle le trichlorure d'aluminium utilisé comme catalyseur pour l'utiliser ultérieurement comme catalyseur

dans des réactions de réarrangement Dans une autre réalisa-

tion, on distille le produit issu d'un procédé de clivage de résidu pour séparer les disilanes riches en groupes méthyles que l'on soumet ensuite à un procédé de réarrangement avec du méthyltrichlorosilane pour obtenir des disilanes riches en chlore que l'on peut scinder ou casser par le procédé de clivage de résidu après séparation On scinde, par exemple unrésidu issu d'un procédé direct en utilisant un procédé classique de clivage à l'acide chlorhydrique pour former un produit de clivage On distille ensuite le produit de clivage pour séparer les monosilanes des disilanes riches en groupes méthyles On fait ensuite réagir les disilanes riches en groupes méthyles avec du méthyltrichlorosilane en présence de dichlorométhylsilane utilisé comme promoteur de réaction et de trichlorure d'aluminium utilisé comme catalyseur pour former un produit de réarrangement On distille le produit de réarrangement pour enlever les monosilanes, et parmi eux le

méthyldichlorosilane utilisé comme promoteur de réaction pou-

vant être recyclé, d'un résidu contenant des disilanes riches en chlore On scinde ou casse ensuite les disilanes riches en

chlore par un procédé de clivage classique de résidus.

Dans une des réalisations recommandées de la présen-

te invention, le procédé de transformation de disilanes riches en-groupealkyles se trouvant dans le résidu à température

d'ébullition élevée obtenu lors de la fabrication de méthyl-

chlorosilanes en disilanes riches en halogènes par un procédé de réarrangement avec du méthyltrichlorosilane, transformant simultanément le méthyltrichlorosilane en diméthyldichlorosilane, comprend, la mise en réaction des disilanes riches en groupes

alkyles se trouvant dans le résidu dans des conditions essen-

tiellement anhydres à une température comprise entre environ C et environ L 75 C en présence d'un catalyseur choisi dans le groupe constitué par le trichlorure d'aluminium, le trifluorure de bore, le tétrachlorure de zirconium, l'acide borique, le tétrachlorure d'aluminium et de potassium et le

chlorure cuivreux, et d'un quantité catalytique d'un hydro-

silane utilisé comme promoteur de réaction choisi dans le

groupe constitué par le méthyldichlorosilane, le diméthyl-

chlorosilane, le phénydichlorosilane, le trichlorosilane,

le dichlorosilane, le monochlorosilane et le triméthylsilane.

On met en oeuvre le procédé dans des conditions

anhydres Il n'est pas nécessaire, toutefois, d'exclure tota-

lement l'eau du récipient de réaction pour mettre en oeuvre le procédé de cette invention Le résidu réagit rapidement

avec les petites quantités d'humidité qui peuvent être pré-

sentes dans le réacteur pour conduire à un milieu de réaction essentiellement anhydre Bien évidemment, de grandes quantités

d'humidité peuvent modifier totalement le système en produi-

sant de grandes quantités de produits d'hydrolyse qui détrui-

ront le catalyseur et formeront des sous-produits indésirables.

Dans tous les cas, on recommande de limiter la présence d'eau et d'humidité de manière à ce que le milieu réactionnel initial contienne moins de 0,1 pour cent en poids d'eau Donc, bien que la réaction de la présente invention se développe en présence de l'humidité atmosphérique, on obtient de meilleurs rendements en produits de réarrangement voulus si on exclut complètement

l'humidité du récipient de réaction.

Pour que l'homme de l'art comprenne mieux la mise en pratique de la présente invention, on présente les exemples

suivants dans un but illustratif mais non limitatif Sauf indi-

cation contraire, toutes les parties sont exprimées en poids.

EXEMPLE I

On a chargé dans un autoclave 375 grammes de réactifs constitués par 19 % en poids d'hexaméthyldisilane et 81 % en

poids de méthyltrichlorosilane ainsi que 58 grammes de méthyl-

dichlorosilane utilisé comme promoteur de réaction et 45 gram-

mes de trichlorure d'aluminium utilisé comme catalyseur On a scellé l'autoclave de 1 litre et on a chauffé le contenu à 150 C

et on l'a maintenu à 150 Cpendant une heure en agitant Apres refroidisse-

ment, on a analysé le mélange de réaction issu de l'autoclave par chroma-

tographie en phase gazeuse et on a trouvé qu'il contenait les composants indiqués dans le tableau I ci-dessous Dans les

tableaux suivants, Me représente le groupe méthyle.

TABLEAU I

Analyse des produits de la réaction de l'hexaméthyl-

disilane et du méthyltrichlorosilane, en présence de méthyl-

dichlorosilane comme promoteur de réaction et de trichlorure

d'aluminium comme catalyseur -

Les résultats du tableau I montrent, qu'au bout d'une

heure seulement de réaction, on a transformé les disilanes -

riches en groupes méthyles en disilanes riches en chlore par

un procédé de réarrangement, en utilisant le méthyldichloro-

silane comme promoteur de réaction riche en chlore On a trou-

vé une quantité importante de produit intéressant, le diméthyl-

dichlorosilane, comme composant du mélange de réaction au bout d'une heure, et des disilanes riches en chlore, répondant aux formules (g) et (h), qui sont utiles dans le procédé de cli vage du résidu pour former des monosilanes, se sont formés pendant la réaction On n'a pas retrouver d'hexamétbyldisilane, qui constituait le produit de départ, dans le produit de réaction. Composant Quantité ( % en poids) (a) Me 2 Si C 1 4,9 (b) Me 2 Si C 12 49,8 (c) Me Si C 13 10,0 3 (d) Me 3 Si Si Me 3 nulle (d) Me 3 Si Si-Me 3 nulle (e) Me 3 Si Si Me 2 Cl nulle (f) Cl Me 2 Si Si Me 2 C 1 3,1 (g) Cl Me 2 Si Si Me C 12 17,5 (h) C 12 Me Si Si Me C 12 4,3

EXEMPLE II

On a reproduit toutes les conditions de l'Exemple I, excepté que l'on a chauffé les composants de la réaction à C et qu'on les a maintenus à 100 C dans l'autoclave On a analysé le produit de réaction par chromatographie en phase gazeuse et on a trouvé qu'il contenait les composants indiqués

dans le tableau II, ci-dessous.

TABLEAU II

Analyse des produits de la réaction de l'hexaméthyl-

disilane et du méthyltrichlorosilane, en présence de méthyl-

dichlorosilane comme promoteur de réaction.

Composant Quantité (% en poids) (a) Me 3 Si Cl 5,4 (b) Me 2 Si C 12 46,6 (c) Me Si C 13 11,9 (d) Me 3 Si Si Me 3 nulle (e) Me 3 Si Si Me 2 Cl nulle (f) Cl Me 2 Si Si Me 2 C 1 3,8 (g) Cl Me 2 Si Si Me C 12 18,2 (h) C 12 Me Si Si Me C 12 4,3 2 2, Comme dans l'Exemple I, les résultats de l'exemple II montrent que l'on peut transformer des disilanes riches en groupes méthyles en disilanes riches en chlore par un procédé de réarrangement avec un méthylchlorosilane riche en chlore comme le méthyltrichlorosilane et former en même temps un

méthylchlorosilane utile, à savoir le diméthyldichlorosilane.

Dans les Exemples I et II, on a transformé l'hexaméthyldisi-

lane en disilanes riches en chlore, à savoir en triméthyl-

1,1,2-trichlorosilane et en tétrachloro 1,1,2,2 diméthyl-

disilane que l'on peut utiliser dans des procédés de clivage

classiques de résidus pour former des monosilanes intéressants.

On peut également voir que le produit contient 46,6 pour cent en poids de diméthyldichlorosilane et seulement 11,9 pour cent de mé thyltrichlorosilane bien que la teneur initiale en m éthyltrichlorosilane soit de 81 pour

cent ern poids.

EXEMPLE III

On a chargé dans un autoclave scellé de 1 litre,371

grammes de réactifs constitués par 24 % en poids d'hexaméthyl-

disilane et 76 pour cent en poids de méthyltrichlorosilane ainsi que 40 grammes de trichlorure d'aluminium, et en agitant, on a chauffé le contenu à 150 C et on l'a maintenu à 150 C

pendant 3 heures Pendant la réaction, la pression dans l'au-

toclave était de 0,517 N/mm 2 Au bout de 3 heures, on a refroidi le contenu, et on a analysé le mélange de réaction par chromatographie en phase gazeuse et on a trouvé qu'il

contenait les composants indiqués dans le tableau III ci des-

sous.

TABLEAU III

Analyse des produits de la réaction de l'hexaméthyl-

disilane et du méthyltrichlorosilane, en présence de trichlo-

rure d'aluminium comme catalyseur et en l'absence d'un promo-

teur de réaction.

Les résultats du tableau III montrent qu'il y a très , peu de produit de réarrangement disilane riche en chlore

correspondant aux composants (g) et (h) lorsque l'on n'utili-

se pas d'hydrosilane comme promoteur de réaction dans le pro-

cédé Lorsque l'on n'utilise que du trichlorure d'aluminium

comme catalyseur dans le procédé o on emploie de l'hexaméthyl-

disilane et du méthyltrichlorosilane comme réactifs, il se

forme seulement 0,6 pour cent en poids de produits de réarran-

gement disilanes riches en chlore combinés, et une-quantité importante de composant (c), le méthyltrichlorosilane, reste dans le mélange de produits On peut voir que l'on a utilisé que 17 pour cent en poids du méthyltrichlorosilane pendant

les trois heures de réaction dans l'autoclave à 150 C.

L'Exemple III montre la valeur de l'hydrosilane utilisé comme

promoteur de réaction dans la formation de produits de réar-

rangement disilanes riches en chlore.

Composant Quantités (% en poids) (a) Me 3 Si Cl 15,9 (b) Me 2 Si C 12 8 (c) Me Si C 13 59 (d) Me 3 Si Si Me 3 nulle (e) Me 3 Si Si Me 2 C 1 7,7 (f) Cl Me 2 Si Si Me 2 C 1 12,6 (g) Cl Me 2 Si Si Me Cl 2 (h) C 12 Me Si Si Me C 12,6

EXEMPLE IV

Dans cet exemple, on a utilisé un résidu issu du

procédé direct de fabrication d'alkylhalosilanes dans l'auto-

clave Le résidu contenait 3,0 pour cent en poids d'hexaméthyl-

disilane, 4,2 pour cent en poids de chloropentaméthyldisilanrie, appelé ci-après disilane riche en groupes méthyles, ainsi que

4,3 pour cent en poids de dichloro-1,2 tétraméthyldisilane.

On a mélangé en tout 250 grammes du résidu avec 112 grammes de méthyltrichlorosilane et 40 grammes de méthyldichlorosilane

utilisé comme promoteur de réaction On a chargé cette solu-

tion avec 94 grammes de chlorure d'aluminium dans un autoclave scellé de 1 litre, puis en agitant, on l'a chauffé à 150 C, après quoi on l'a maintenue à 150 C pendant 3 heures A la fin de ces 3 heures, on a refroidi le produit de réaction et

on l'a analysé par chromatographie en phase gazeuse L'analy-

se a mis en évidence une consommation complète de l'hexaméthyl-

disilane et du chloropentaméthyldisilane ainsi qu'une diminu- tion de la concentration en dichloro-1,2 tétraméthyldisilane passant d'une quantité d'origine de 4,3 pour cent en poids à

2,1 pour cent en poids La concentration en triméthylchloro-

silane était de 2,1 pour cent en poids, et la concentration en diméthyldichlorosilane de 25 pour cent en poids De petites

quantités de disilanes riches en chlore, à savoir de trichloro-

1,1, 2 triméthyldisilane et de tétrachloro-1,1,2,2 méthyl-

disilane se sont également formées Cet exemple montre que l'on peut transformer les disilanes riches en groupes méthyles à l'intérieur d'un résidu contenant des disilanes riches en

groupes méthyles et obtenu lors de la fabrication d'alkylhalo-

silanes par le procédé direct en disilanes riches en chlore

et les utiliser ensuite dans le procédé de clivage du résidu.

Simultanément, des méthylchlorosilanes intéressants et utiles, à savoir le triméthylchlorosilane et le diméthyldichlorosilane

se sont formés.

Comme on l'a vu plus haut, on peut soumettre à un procédé de réarrangement le résidu contenant des polysilanes

issu du procédé direct de fabrication d'alkylhalosilanes, gé-

néralement à partir d'un halogénure d'alkyle et de silicium, avec du méthyltrichlorosilane en présence d'un catalyseur inorganique et d'un hydrosilane utilisé comme promoteur de réaction Dans d'autres réalisations, on peut distillerr le produit issu d'un procédé de clivage de résidu, tel qu'on l'a décrit précédemment et dans l'art antérieur, pour séparer les disilanes riches en groupes méthyles que l'on soumet ensuite à un procédé de réarrangement avec du méthyltrichlorosilane

pour obtenir des disilanes riches en chlore.

Conformément au procédé de la présente invention, on

peut utiliser des composants de résidus qu'il faudrait norma-

lement éliminer par incinération ou par d'autres moyens pour former des produits utiles On peut citer comme exemples

représentatifs de composés que l'on peut transformer en pro-

duits recommandés conformément au procédé-de la présente in-

vention, les parties disilanes riches en groupes méthyles des

résidus et le méthyltrichlorosilane.

Claims (26)

REVENDICATIONS

1 Procédé de traitement de résidus contenant des disilanes riches en groupes aikyles, caractérisé en ce qu'il

comprend la mise en contact du résidu avec un alkyltrihalo-

silane ou du tétrahalogénure de silicium en présence d'un catalyseur et d'une quantité catalytique d'un hydrosilane utilisé comme promoteur de réaction à température élevée pour former un produit de réarrangement contenant des disilanes

riches en halogènes et un alkyldihalosilane.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend encore la séparation des disilanes riches

en halogènes du produit de réarrangement.

3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en

ce qu'il comprend encore le clivage de la liaison silicium-

silicium des disilanes riches en halogènes pour former des halosilanes. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il cowilpzeîd encore le clivage des disilanes riches en halogènes dans le produit de réarrangement pour former des

halosilanes et séparer les halosilahes de ce produit.

Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température est comprise entre environ 100 C et

environ 175 C.

6 Procédé selon la revendication 1 ou 5, caractéri-

sé en ce qu'il comprend encore la mise du résidu, de l'alkyl-

trihalosilane et d' l'hydrosilane, sous une pression supé-

rieure à la pression atmosphérique.

7 Procédé selon la revendication 1 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend encore la mise en contact du résidu, de l'alkyltrihalosilane et de l'hydrosilane sous une pression comprise entré environ O,10 N/mm 2, et environ

0,30 N/mm 2.

8 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en

ce que l'alkyltrihalosilane est le méthyltrichlorosilane.

9 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en

ce que le catalyseur est un acide de Lewis.

Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le catalyseur est choisi dans le groupe constitué par l'acide borique, le trifluorure de bore, le tétrachlorure de zirconium, le trichlorure d'aluminium, le tétrachlorure

d'aluminium et de potassium et le chlorure cuivreux.

11 Procédé selon la revendication 1, 9 ou 10, carac-

térisé en ce que l'on utilise le catalyseur en une concentra-

tion d'environ 1 à environ 15 pour cent en poids du mélange

de réaction.

12 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'hydrosilane est un composé organique de monosilicium

contenant une liaison Si-H.

13 Procédé selon la revendication 1 ou 5, caracté-

risé en ce que l'on met le résidu en contact avec l'alkyltri-

halosilane en présence du catalyseur et du promoteur pendant

un temps compris entre environ 0,25 heure et environ 7,0 heures.

14 Procédé selon la revendication 1 ou 12, caracté-

risé en ce que l'hydrosilane est un alkyldihalohydrosilane.

15 Procédé selon la revendication 1 ou 12, caracté-

risé en ce que l'hydrosilane est le méthyldichlorosilane.

16 Procédé pour transformer un polysilane riche en

groupes alkyles à l'intérieur du résidu obtenu lors de la fa-

brication d'un alkylhalosilane en polysilane riche en halogè-

nes avec un alkyltrihalosilane et transformer simultanément l'alkyltrihalosilane en dialkyldihalosilane dans des condi

tions essentiellement anhydres, caractérisé en ce qu'il com-

prend la mise en réaction du polysilane riche en groupes alkyles à l'intérieur du résidu et de l'alkyltrihalosilane à température élevée en présence d'un catalyseur approprié et

d'une quantité catalytique d'un hydrosilane utilisé comme pro-

moteur de réaction.

17 Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend encore la séparation du polysilane riche

en halogènes du résidu.

18 Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la température est comprise entre environ 100 C et

environ 175 C.

19 Procédé selon la revendication 16 ou 18, carac-

térisé en ce qu'il comprend encore la mise en oeuvre de la

réaction sous une pression supérieure à la pression atmosphé-

rique.

Procédé selon la revendication 16 ou 18, carac-

térisé en ce qu'il comprend encore la mise en oeuvre de la réaction sous une pression comprise entre environ O,10 N/mm 2

et environ 0,30 N/mm 2.

21 Procédé selon la revendication 16 ou 18, caracté-

risé en ce qu'il comprend encore la mise en oeuvre de la réac-

tion pendant un temps compris entre environ 0,25 heure et en-

viron 7,0 heures.

22 Procédé selon la revendication 16, caractérisé

en ce que le catalyseur est un acide de Lewis.

23 Procédé selon la revendication 16 ou 22, caracté-

risé en ce que le catalyseur est choisi dans le groupe cons-

titué par l'acide borique, le trifluorure de bore, le tétra-

chlorure de zirconium, le trichlorure d'aluminium d'aluminium, le tétrachlorure de potassium et d'aluminium et le chlorure cuivreux.

24 Procédé selon la revendication 16 ou 22, caracté-

risé en ce que l'on utilise le catalyseur en une concentration d'environ 1 à environ 15 pour cent en poids du mélange de réaction. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que le polysilane riche en groupes alkyles est un disilane riche en groupes alkyles, en ce que le polysilane riche en halogènes est un disilane riche en chlore et en ce

que l'alkyltrihalosilane est le méthyltrichlorosilane.

26 Procédé selon la revendication 16 ou 25, caracté-

risé en ce que l'alkyltrihalosilane est présent en une quan-

tité d'environ 0,5 mole à environ 4,0 moles par mole de

polysilane dans le résidu.

27 Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'hydrosilane est choisi dans le groupe constitué

par le phényldichlorosilane, le diméthylchlorosilane, le -

méthyldichlorosilane, le trichlorosilane, le dichlorosilane,

le monochlorosilane et le triméthylsilane.

28 Procédé selon la revendication 16 ou 27, caracté-

risé en ce que l'hydrosilane représente d'environ 0,01 à envi-

ron 50,0 moles % par rapport à la quantité de moles d' ingré-

dients de réaction.

29 Procédé selon la revendication 16 ou 27, caracté-

risé en ce que-l'hydrosilane représente d'environ 1 à environ moles % par rapport à la quantité de moles d'ingrédients de réaction. 30 Procédé selon la revendication 17, caractérisé

en ce qu'il comprend encore le clivage des liaisons silicium-

silicium des polysilanes riches en halogènes pour former des halosilanes. 31 Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend encore le clivage des polysilanes riches en halogènes obtenus en faisant réagir le polysilane riche en groupes alkyles et l'alkyltrihalosilane en présence du

catalyseur et du promoteur de réaction pour former des halo-

silanes et séparer les halosilanes de ce produit.

32 Procédé selon la revendication 16 ou 30, caracté-

risé en ce qu'il comprend encore la séparation du dialkyldi-

halosilane du mélange de réaction.

33 Procédé pour transformer des disilanes riches en groupes alkyles dans le résidu à température d'ébullition élevée obtenu lors de la fabrication de méthylchlorosilanes en disilanes riches en halogènes par un procédé de réarrangement

avec le méthyltrichlorosilane et pour transformer simultané-

ment le méthyltrichlorosilane en diméthyldichlorosilane, ca-

ractérisé en ce qu'il comprend la mise en réaction des disilanes riches en groupes alkyles à l'intérieur du résidu

dans des conditions essentiellement anhydres à une températu-

re comprise entre environ 100 C et environ 175 C en présence

d'un catalyseur choisi dans le groupe constitue par le tri-

chlorure d'aluminium, le trifluorure de bore, le tétrachlorure de zirconium, l'acide borique, le tétrachlorure d'aluminium et

de potassium et le chlorure cuivreux, et d'une quantité cataly-

tique d'un hydrosilane utilisé comme promoteur de réaction choisi dans le groupe constitué par le méthyldichlorosilane,

le diméthylchlorosilane, le phénydichlorosilane, le trichloro-

silane, le dichlorosilane, le monochlorosilane, et le triméthyl-

silane. 34 Procédé selon la revendication 33, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en oeuvre de la réaction dans un autoclave sous une pression supérieure à la pression

atmosphérique.