Силаны: свойства, получение и применение

Силаны — это летучие жидкости с характерным запахом, для получения которых происходит взаимодействие силицидов металлов с кислотами. Водородное соединение кремния применяется в большом количестве областей — от медицинской до космической.

История появления

Впервые газообразное соединение кремния было произведено в 1857 году: было произведено анодное разложение алюминиевого стержня с использованием разных солевых растворов и электрического тока, в котором водород содержался в качестве примеси.

По результатам эксперимента стало понятно, что такая газовая смесь может храниться над солевым раствором в первоначальном виде, но при контакте с кислородом и раскаленным пламенем взрывается.

Получение силанов

В зависимости от свойств и характеристик исходного вещества, процесс присоединения радикалов к силанам может протекать по-разному. Повлиять на это могут и условия проведения синтеза.

Важно обратить внимание, что для некоторых соединений обязательными являются только жесткие условия производства, другие реагируют легче.

Процесс получения кремнийорганических соединений в виде силанов предполагает наличие гидролиза алкил с последующей поликонденсацией силанолов. Следует отметить, что поликонденсация протекает в одном из двух направлений:

1. С образованием соединений — линейных или циклических.
2. С получением веществ с сетчатым или пространственным строением.

Циклические полимеры отличаются от линейных аналогов высоким уровнем плотности и вязкостью.

Виды силанов

Силаны делятся на несколько категорий:

1. Вступающие в реакцию с неорганическими поверхностями. Их роль — соединяющее вещество для материалов, отличных по своим составам.
2. Нефункциональные. Силаны с одной активной группой могут реагировать с неорганическими веществами.
3. Бифункциональные. Обладающие соединительными свойствами, актуальны в сфере сталелитейного и шинного производства.

Химические свойства силанов

Определить закономерности, одинаковые для кремния и углерода, достаточно сложно: это обусловлено разными характеристиками каждого отдельного вещества.

Среди самых распространенных свойств силанов — кремнийорганических соединений — следует отметить:

• Стойкость к повышенным температурам. Свойство определяется типом и размерами органического радикала или другой группы. Самым высоким показателем обладают тетразамещенные силаны: процесс распада начинается при температуре 650 градусов.
• Химическая устойчивость к воздействию агрессивных сред. Показатель определяется строением радикала и общей молекулой вещества.
• Высокая прочность. Кремнийорганические соединения отличаются стойкостью к воздействию щелочей; разрушение возможно только в экстремальных условиях.

Сферы применения

Ввиду того, что силаны по праву считаются современным стратегическим материалом, они применяются в разных сферах деятельности и промышленности.

• При добыче и разработки нефти силаны необходимы для исправной работы и восстановления скважин: вещества выступают в роли гидрофобизаторов. В процессе транспортировки газа они используются в качестве защитного покрытия подземной емкости и выступают в роли гидравлической жидкости.
• При производстве строительных материалов силаны выступают в качестве герметиков, а также активно используются в процессе приготовления битумных смесей и кровли.
• Еще одна область применения — химическая промышленность: без водородного соединения кремния не обойтись производителям пластика, технических масел, резины.
• В сталелитейной промышленности силаны выступают в качестве соединительного вещества для производства форм точного литья. Некоторые используют их, как термоустойчивую краску.

При добыче и разработки нефти силаны необходимы для исправной работы и восстановления скважин: вещества выступают в роли гидрофобизаторов. В процессе транспортировки газа они используются в качестве защитного покрытия подземной емкости и выступают в роли гидравлической жидкости.

При производстве строительных материалов силаны выступают в качестве герметиков, а также активно используются в процессе приготовления битумных смесей и кровли.

Еще одна область применения — химическая промышленность: без водородного соединения кремния не обойтись производителям пластика, технических масел, резины.

В сталелитейной промышленности силаны выступают в качестве соединительного вещества для производства форм точного литья. Некоторые используют их, как термоустойчивую краску.

Преимущества силанов

Особое внимание следует обратить на отличные эксплуатационные качества силанов и их достоинства, к которым относятся:

• Сохранение первоначальной функциональности даже при воздействии высоких температур.
• Незначительный показатель вязкости.
• Стойкость вещества к воздействию коррозии. Отсутствие риска окисляемости.
• Гидрофобный эффект и высокая температура вспышки.
• Электроизоляционная, термостойкость.

Универсальность силанов подтверждается списком их сфер применения.