ジメチルジクロロシラン (HC-CM2268): Aファインケミカルと多様な用途の基礎

   ジメチルジクロロシラン (略して DMCS) は、化学式 (CH3)2SiCl2 を持つ重要なシリコーン中間体です。その活発な化学的特性と調整可能な反応性により、さまざまな有機ケイ素ポリマー、改質剤、表面処理剤を合成するための重要な原料となっており、建築、繊維、エレクトロニクス、医療、化粧品などの分野で広く使用されています。本稿では、ジメチルジクロロシランの特性、製造プロセス、応用分野、およびその開発動向について詳しく説明します。

I. ジメチルジクロロシランの物理化学的性質と反応特性

ジメチルジクロロシランは、刺激臭のある無色または淡黄色透明の液体です。その主な物理的および化学的特性は次のとおりです。

分子量: 129.06 g/mol

沸点：70℃

融点：-76℃

密度: 1.06 g/cm3 (20°C)

屈折率：1.4023（20℃）

引火点: -1℃

溶解性: ベンゼン、エーテル、その他の有機溶媒に溶けやすく、水では急速に分解します。

ジメチルジクロロシランは、分子構造中に 2 つの活性塩素原子を含むため、非常に反応性が高くなります。 一般的な反応の種類は次のとおりです。

加水分解: 水と反応して、ジメチルジシラノールと塩化水素を生成します。ジメチルジシラノールは不安定であり、さらに重合してジメチルシロキサンまたは環状ジメチルシロキサンを形成します。これは、シリコーン オイルとゴムの合成における重要なステップです。

アルコール分解: アルコールと反応してジメチルジアルコキシシランを形成します。この反応を利用して、特定の特性を持つシリコーンポリマーを調製できます。

アンモノリシス: アンモニアまたはアミンと反応して、ジメチルジアミノシランを生成します。

グリニャール試薬と反応します: グリニャール試薬と反応して新しい有機基を導入し、それによって化学構造を変化させます。

金属アルコール塩との反応: 金属アルコール塩と反応して金属アルコール置換シランを形成し、触媒または中間体として使用できます。

ジメチルジクロロシランは、その高い反応性により、重要な有機ケイ素中間体としてさまざまな有機ケイ素製品の合成に関与しています。

II.合成プロセスと技術の進歩

1.工業的合成ルート

直接合成（Rochow法）

原材料: シリコンパウダー(Si)、クロロメタン(CH₃Cl)

リアクティブ:

プロセスパラメータ:

温度: 280～320℃

圧力: 大気中～ややポジティブ

触媒: 銅粉または銅亜鉛合金 (変換率 >85%)

副産物管理

共生成するメチルトリクロロシラン（ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 ）は約１０〜１５％を占め、蒸留分離により精製される。

2. グリーンプロセスイノベーション

電気化学合成:

非プロトン性溶媒中でクロロメタンを使用してシリコンを電気分解すると、反応温度が 200°C に下がり、エネルギー消費が 35% 減少します。

流動床の最適化:

多段流動床反応器 (特許取得済みの Wacker Chemie 技術) により、シリカ粉末の利用率が 92% に増加しました。

Ⅲ．コアアプリケーション分野

1. シリコーン産業の構成要素

シリコーンオイルおよびシリコーンゴム：

加水分解および縮合してポリジメチルシロキサン (PDMS) を形成し、高温グリース (耐熱温度 -50 ～ 250°C) や医療用カテーテル (生体適合性認証) に使用されます。

20 年以上の耐用年数を持つ Dow Corning シリコーン ラバー シール。

シリコーンの準備:

フェニルクロロシランと共加水分解して、航空宇宙導体コーティング用の高温耐性 (>400°C) の絶縁樹脂を合成します。

2. 表面処理と機能性材料

グラスファイバー処理:

ジメチルジメトキシシランから誘導され、ガラス繊維とエポキシ樹脂の間の界面結合を強化します（層間せん断強度 + 40%）。

中国樹脂グループの風力タービンブレード用ガラス繊維、疲労寿命が25年に延びた。

ナノマテリアルの改質:

日焼け止めに使用するために二酸化チタン (TiO₂) の表面を改質します (SPF が 30% 増加しますが、白化はありません)。

ゴム複合材料の導電性を高めるためにカーボン ナノチューブを修飾しました (体積抵抗率は 103 Ω-cm まで)。

3. 電子・半導体産業

フォトレジスト添加剤:

サブ7nmプロセス向けのフォトレジストエッチング耐性の強化（TSMC EUVテクノロジー検証）。

チップ封止材:

熱膨張係数 (CTE) を 15 ppm/°C に下げるための低応力シリコーン ゲルの調製 (インテル パッケージング ソリューション)。

4. 環境・エネルギー技術

VOC吸着材：

トルエン吸着容量 > 250 mg/g の合成多孔質シリカベースの吸着剤 (BASF 産業排ガス処理システム、ドイツ);

リチウムイオン電池のダイヤフラムコーティング:

ダイヤフラムの耐熱性を200℃まで高め、熱暴走を抑制（寧徳回の高安全電池技術）。

5. 医薬品および

薬物キャリアの合成:

pH制御放出のためのメソポーラスシリカ薬物担持粒子の調製（薬物担持率＞20％、放出精度±5％）。

農薬相乗剤:

葉面付着力が 40% 高い修飾グリホサート粒子 (シンジェンタのフィールド試験データ)。

IV.ジメチルジクロロシランの開発動向

科学技術の継続的な進歩と応用分野の継続的な拡大に伴い、ジメチルジクロロシランの開発には次のような傾向が見られます。

グリーン生産プロセスの開発: 従来の直接生産プロセスでは、環境汚染の原因となる塩素化アルカンなどの有害な副産物が生成されます。したがって、新しい触媒の使用、反応条件の最適化、副生成物のリサイクルなど、グリーン生産プロセスの開発が今後の開発の方向性となります。

高機能シリコーン製品の研究開発： 材料の性能に対するさまざまな業界の要件が向上し続けるにつれて、シリコーン製品の性能にもより高い要件が求められています。したがって、さまざまな用途分野のニーズを満たすために、高温耐性、耐食性、導電性、難燃性などの特殊な機能を備えた高性能シリコーン製品の開発が必要です。

応用分野の拡大： シリコーン製品はその優れた性能により、ますます多くの分野で使用されています。たとえば、新エネルギーの分野では、ソーラー パネルの封入材料の製造にシリコーンが使用されます。生物医学の分野では、シリコーンは薬物などの徐放システムの製造に使用できます。

洗練されたカスタマイズされた生産: 市場における競争の激化に伴い、顧客の個別化された製品に対する要求はますます高まっています。したがって、さまざまな顧客の特定のニーズを満たすために、ジメチル ジクロロシランの洗練されたカスタマイズされた生産を実現する必要があります。

インテリジェントな生産: 自動化制御システム、人工知能、その他の技術を導入して、生産プロセスのインテリジェンスを実現し、生産効率を向上させ、生産コストを削減し、製品の品質の安定性を確保します。

V. まとめ

ジメチルジクロロシランは、シリコーン産業の重要な基盤として、多くの分野で重要な役割を果たしています。科学技術の絶え間ない進歩と応用分野の拡大に伴い、ジメチルジクロロシランは今後さらに重要な役割を果たすことになります。継続的な革新と開発により、優れた性能を備えたシリコーン製品をより多く開発し、さまざまな産業の発展に大きく貢献します。ジメチルジクロロシランは今後さらに幅広い応用が期待されます。

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