Qu’est-ce que le silane ?
Le silane est un hydrure de silicium, un gaz incolore à l’odeur particulière.
Il s’agit d’un composé inorganique dont la formule chimique est SiH4 et dont le poids moléculaire est de 32,12 g/mol. Les hydrures contenant un silicium (Si) sont appelés silanes (ou monosilanes), ceux contenant deux siliciums (Si) sont appelés disilanes et ceux contenant trois siliciums sont appelés trisilanes.
Utilisations du silane
Le silane est la matière première du silicium semi-conducteur et constitue un matériau industriel important : au-dessus de 420 °C, le silane se décompose en silicium (Si) et en hydrogène (H) et peut donc être utilisé dans le dépôt chimique en phase vapeur du silicium.
Les composés dans lesquels les quatre hydrogènes du silane sont remplacés par des groupes alcoxy et alkyle (par exemple (CH3O)3SiCH3) sont principalement utilisés pour le traitement de surface des charges inorganiques, par exemple pour améliorer la dispersion et la fluidité. L’hexaméthyldisilazane ((CH3)3SiNHSi(CH3)3) est utilisé pour le traitement de surface des matériaux inorganiques afin d’améliorer la compatibilité avec les résines organiques.
Le diméthylchlorosilane ((CH3)2SiHCl) est utilisé comme matière première pour les agents de silylation et les agents de couplage des silanes. Ils jouent un rôle important dans la liaison des matériaux organiques et inorganiques et sont utilisés dans une variété d’applications telles que la synthèse pharmaceutique, les résines synthétiques, les adhésifs et les fibres de verre.
De plus, l’hydrolyse et la polymérisation du diméthylchlorosilane permettent d’obtenir des fluides silicones. Le silicone est le terme générique pour les matériaux à base d’organopolysiloxanes, qui sont des groupes organiques attachés à des liaisons siloxanes (des liaisons alternées de silicium et d’oxygène formant un polymère).
Les polymères de silicone ont une excellente résistance à la chaleur, aux intempéries et à la stabilité chimique grâce à la liaison siloxane qui constitue son squelette principal. En raison de la présence de groupes organiques (principalement des groupes méthyles CH3), ils présentent également des propriétés interfaciales uniques, telles que l’imperméabilité et les propriétés antiadhésives.
Le polysilane, composé polymère à base de silicium (substance dont la chaîne principale est constituée de liaisons Si-Si et dont les chaînes latérales comportent des substituants organiques tels que les groupes méthyle et phényle), est connu comme matériau optoélectronique pour les matériaux photoconducteurs organiques, les EL organiques et les cellules solaires organiques à couche mince. Le polydiméthylsilane, un type de polysilane, est utilisé comme matière première pour les fibres de carbure de silicium.
Propriétés du silane
Il est rapidement oxydé par l’oxygène de l’air et se décompose en eau (H2O) et en dioxyde de silicium (SiO2). Il réagit également progressivement avec l’eau et doit donc être manipulé avec précaution. Son point de fusion est de -185 °C et son point d’ébullition de -112 °C. Il est insoluble dans l’éther, le benzène, le chloroforme et l’éthanol.
Autres informations sur le silane
1. Méthodes de production du silane
Le trichlorosilane (SiHCl3), produit principalement par la réaction du silicium métallique (Si) avec l’acide chlorhydrique (HCl), est disproportionné par catalyse pour donner du dichlorosilane (SiH2Cl2), du tétrachlorosilane (SiCl4), du monochlorosilane (SiH3Cl) et un mélange de silanes. Le silane est ensuite produit par purification et la séparation par distillation.
D’autres méthodes industrielles connues pour la production de silanes comprennent la réduction du chlorosilane et du tétraéthoxysilane ((CH3CH2O)4Si), la réaction du siliciure de magnésium (Mg2Si) avec des sels d’ammonium et la dismutation du trialkoxysilane (RO3SiH).
2. Manipulation et stockage du silane
Le silane est un gaz extrêmement inflammable et combustible qui peut s’enflammer spontanément lorsqu’il est exposé à l’air. Il peut également se décomposer par chauffage ou combustion, produisant du silicium et de l’hydrogène, ce qui présente un risque d’incendie ou d’explosion. Il est donc important de les stocker à l’écart des sources d’inflammation telles que la chaleur et les étincelles, les agents oxydants, l’oxygène, les explosifs, les halogènes, l’air comprimé, les acides et les bases.
Les conteneurs doivent être scellés et stockés sous clé dans un endroit bien ventilé à des températures inférieures à 40°C, à l’abri de la lumière directe, du soleil et du feu. De plus, en raison du risque d’irritation de la peau, de forte irritation des yeux et d’irritation des voies respiratoires, il convient de porter des gants, des lunettes et des masques de protection appropriés lors de la manipulation, et ce uniquement dans des zones bien ventilées.