Университет XXI века: научное измерение

Университет XXI века: научное измерение – 2022 161 о возможном механизме реакции стала предметом исследований в ИСПМ РАН [1, 2] в результате которых удалось разработать схему безотходной утилизации SiF 4 , позволяющую в значительной мере использовать его для получения как кремний-, так и фторсодержащих продуктов, представляющих большую прак- тическую ценность. Для ответа на принципиальный вопрос о возможности проведения реакции этерификации, не сопровождающейся комплексообразованием, был изучен процесс взаимодействия тетрафторсилана с алкоголятом кальция: 2Ca(OC 2 H 5 ) 2 + SiF 4 → 2CaF 2 + Si(OC 2 H 5 ) 4 В проведенных опытах имело место практически количественное образо- вание тетраэтоксисилана и фтористого кальция, однако выделение продуктов осложнялось процессами конденсации и гелеобразования. При малейшем от- клонении от стехиометрического соотношения реагентов резко возрастала роль побочных процессов. Даже незначительный избыток тетрафторсилана вызывал повышенную чувствительность реакционной смеси к влаге воздуха при выде- лении продуктов реакции, что, по-видимому, связано с каталитической актив- ностью как самого тетрафторсилана, так и фтористого водорода. Установлено, что оптимальным является проведение процесса при незначительном избытке SiF 4 c последующей нейтрализацией этого избытка аммиаком. Недостатком этого эффективного процесса, перечеркивающим его приме- нимость, является его высокая стоимость, однако эти данные показали принци- пиальную возможность этерификации тетрафторсилана, не сопровождающуюся образованием побочных продуктов. Использование других солей кальция пока- зало существенное влияние воды на ход процесса. Были разработаны схемы ре- акций, при определенной последовательности смешения реагентов которых можно достичь высокого выхода эфиров ортокремниевой кислоты: 2Ca(NO 3 ) 2 + SiF 4 + 4NH 3 + 4C 2 H 5 OH → 2CaF 2 + Si(OC 2 H 5 ) 4 + 4NH 4 NO 3 2CaCl 2 + SiF 4 + 4NH 3 + 4C 2 H 5 OH → 2CaF 2 + Si(OC 2 H 5 ) 4 + 4NH 4 Cl Процессы могут быть реализованы по малоотходной технологии, посколь- ку все образующиеся продукты имеют практически неограниченные рынки сбыта. Так, этиловый эфир ортокремниевой кислоты или продукт его частично- го гидролиза, известный под названием «этилсиликат», широко используется в качестве связующего для приготовления форм для точного литья, а также как связующее для некоторых лаков и эмалей. Реализация данного способа утили- зации SiF4 представляет собой исключительно технологическую проблему, ре- шение которой на настоящее время является вполне актуальным. Интересный способ утилизации SiF 4 был предложен Zhong Huang с соав- торами [3]. В работе рассмотрена реакция тетрафторида кремния со спиртом в присутствии эквивалентного количества аллюминия и каталитического коли- чества иода, используемого в качестве активатора: 3SiF 4 + 12CH 3 OH + 4Al → 4AlF 3 + 3Si(OCH 3 ) 4 + 6H 2 В результате помимо тетраметоксисилана образуется AlF 3 . Этот факт очень важен, так как фторид алюминия широко используется как компонент