Виробництво кремнійорганічного кремнію є одним із найважливіших застосуваньметалевий кремній. Домішки в металевому кремнії існують не у «вільному» стані, а утворюють специфічні інтерметалічні сполуки з кремнієм-, такі як Si₂Al₂Ca, Si₈Al₆Fe₄Ca тощо. Морфологія, розподіл і вміст цих домішкових фаз безпосередньо визначають реакційну здатність металевого кремнію в кремнійорганічному синтезі.
Кремнійорганічна промисловість має суворі вимоги щодо вмісту домішок у металевому кремнії:
| Домішкові елементи | Типові вимоги | Рекомендовані марки металевого кремнію |
| Залізо (Fe) |
Менше або дорівнює 0,4%-0,5% |
|
| Алюміній (Al) |
Менше або дорівнює 0,2% |
|
| Кальцій (Ca) |
Менше або дорівнює 0,1% |
Вплив трьох основних домішок на кремнійорганічні процеси
Вплив алюмінію (Al): «Отрута» каталізаторів
Алюміній є найбільш небезпечною домішкою в кремнійорганічному синтезі. Механізм його впливу полягає в наступному:
Позитивні ефекти (відповідна кількість):
Відповідні кількості алюмінію (0,1%-0,2%) можуть утворювати фазу сплаву Cu-Al з мідними каталізаторами, покращуючи каталітичну активність.
Алюміній також може сприяти перетворенню кремнію та скорочувати період індукції.
Негативні ефекти (надмірна кількість):
Надмірний вміст алюмінію утворює стабільну фазу сплаву Si-Al із кремнієм, що перешкоджає контакту між кремнієм і хлорметаном.
Алюміній змінює електронний стан поверхні каталізатора, знижуючи селективність основного продукту, диметилдихлорсилану.
Домішки алюмінію осідають на внутрішній стінці реактора, впливаючи на теплообмін і -тривалу стабільність роботи.
Вплив кальцію (Ca): регулятор реактивності
Кальцій відіграє подібну до алюмінію роль у кремнійорганічному синтезі, але шлях його впливу відрізняється:
Позитивні ефекти (відповідна кількість):
Кальцій може сприяти перетворенню кремнію. Дослідження показали, що вміст кальцію 0,05%-0,10% позитивно впливає на реакцію.
Кальцій може покращити сипучість силіконового порошку.
Негативні ефекти (надлишок або недостатність):
Занадто низький вміст кальцію (<0.03%): Insufficient reactivity, decreased silicon conversion rate.
Too high calcium content (>0,15%): Утворення інертних домішкових фаз, таких як Si₂Al₂Ca, що перешкоджає подальшій реакції кремнію.
Коливання кальцію: нестабільність вмісту кальцію призводить до частих змін температури реакції, що ускладнює контроль процесу.
Вплив заліза (Fe): двосічний-меч
Залізо є найпоширенішою домішкою в металевому кремнії, але його вплив на кремнійорганічний синтез відносно слабкий:
| Рівень вмісту заліза | Вплив на кремнійорганічний синтез |
| Низький вміст заліза (менше або дорівнює 0,3%) | Сприятливий для досягнення високої селективності, але може знизити коефіцієнт конверсії. |
| Середній вміст заліза (0,3%-0,5%) | Хороша загальна продуктивність, у загальному діапазоні для промислового виробництва. |
| High iron (>0.5%) | Утворення фази FeSi₂, що потенційно може посилити корозію реактора та збільшити кількість побічних продуктів. |
Рекомендації щодо закупівель та вибору
| Конкретні сценарії | Рекомендовані бренди | Ключові вимоги |
| Високо{0}}синтез мономерів |
Si5210 |
Al Менше або дорівнює 0,2%, Ca Менше або дорівнює 0,1%, Стабільність партії є пріоритетом |
| Традиційний мономерний синтез |
Si4410 |
Al Менше або дорівнює 0,4%, Ca Менше або дорівнює 0,1% |
