Chlorosilane

Les chlorosilanes sont un groupe de composés chimiques réactifs contenant du chlore, liés au silane et utilisés dans de nombreux procédés chimiques. Chacun de ces produits chimiques possède au moins une liaison silicium-chlore.

Ils sont préparés par le procédé Rochow, qui consiste à traiter du silicium avec du chlorure d’hydrogène à des températures élevées en présence d’un catalyseur au cuivre. L’équation idéalisée est

2 Si + 6 HCl → 2HSiCl3 + 2 H2,

Le trichlorosilane (HSiCl3) est le produit principal; le dichlorosilane (H2SiCl2) et le tétrachlorure de silicium (SiCl4) sont obtenus comme sous-produits.

Tous les chlorosilanes réagissent avec l’eau pour produire du chlorure d’hydrogène. Le groupe hydroxyle restant se lie au silicium, formant initialement un groupe silol (analogue à l’alcool). En général, cela finira par se lier à une surface d’oxyde solide ou réagira avec une autre molécule de chlorosilane ou de silol. Dans ce dernier cas, l’atome d’oxygène forme une liaison entre deux atomes de silicium, analogue à la liaison éther dans les produits chimiques organiques, et identique à la liaison dans le dioxyde de silicium.

Le tétrachlorure de silicium (SiCl4) et le trichlorosilane (HSiCl3) sont des intermédiaires dans la production de silicium ultrapure dans l’industrie des semi-conducteurs. Les chlorosilanes obtenus à partir de silicium brut sont purifiés par des techniques de distillation fractionnée puis réduits avec de l’hydrogène pour donner du silicium d’une pureté de 99,999999999% (11 neuf).

Les chlorosilanes organiques sont fréquemment utilisés comme revêtements pour les surfaces de silicium et de verre, et dans la production de polymères de silicone (polysiloxane). Alors que les phénylchlorosilanes et bien d’autres peuvent être utilisés, les méthylsiloxanes sont produits en plus grande quantité.

Les méthylchlorosilanes ont un à trois groupes méthyle. Dans le cas du dichlorodiméthylsilane, deux atomes de chlore sont disponibles, de sorte qu’une réaction avec l’excès d’eau produit une chaîne linéaire de liaisons de type éther entre les atomes de silicium. Comme dans les polyéthers, ces liaisons flexibles produisent un polymère caoutchouteux, le polydiméthylsiloxane (PDMS). Le trichlorométhylsilane peut être utilisé pour induire la ramification et la réticulation dans les molécules de PDMS, tandis que le chlorotriméthylsilane sert à mettre fin aux chaînes dorsales, limitant ainsi le poids moléculaire.

D’autres espèces acidifiantes, en particulier l’acétate, peuvent remplacer le chlore dans la synthèse de la silicone avec peu de différence dans la chimie du polymère fini. Ces analogues des chlorosilanes sont assez courants dans les mastics et les adhésifs commercialisés auprès des consommateurs et en tant que précurseurs du silicone de qualité médicale, en raison de leur toxicité réduite.