Химики из Франции научились превращать силиконовые полимеры в мономерные хлорсиланы. Они использовали хлорид бора в качестве источника хлора и хлорид галлия в качестве катализатора. Как пишут исследователи в Science, им удалось деполимеризовать силиконовые масла, формы для выпечки и переработанные силиконосодержащие отходы.
Химическая промышленность производит более двух с половиной миллионов тонн силиконовых полимеров в год. Для этого химики берут природный кварц (SiO2) и получают из него элементарный кремний (Si). Этот кремний вводят в процесс Мюллера — Рохова, то есть нагревают с метилхлоридом (CH3Cl) до 300 градусов Цельсия в присутствии медного катализатора — на выходе получается смесь хлорсиланов (CH3)nSiClm. Смесь разделяют, а ее компоненты используют для получения силиконовых полимеров.
Силиконовые полимеры используют для производства герметиков, труб, масел и смазочных материалов, косметики, разнообразных резиновых изделий и много чего еще. В конце своей жизни эти изделия либо заполняют свалки, либо сжигаются. А эффективного способа переработки силиконов ученые до сих пор не придумали.
Но недавно химики под руководством Жана Рейно (Jean Raynaud) из первого Университета Клода Бернара в Лионе предложили удобный метод деполимеризации силиконов. Они использовали комбинацию из двух кислот Льюиса — хлорида бора BCl3 и хлорида галлия GaCl3 — для превращения силиконов в диметилхлорсилан (CH3)2SiCl2.
Сначала исследователи протестировали эту комбинацию реагентов на силиконовом масле. Они смешали его с избытком BCl3 и каталитическим количеством GaCl3 в толуоле. После двух часов нагревания при 40 градусах Цельсия ученые выделили из реакционной смеси диметилхлорсилан с выходом 95 процентов, а хлорид бора превратился в оксид B2O3. Причем реакция не работала, если химики использовали отдельно BCl3 или GaCl3, а не их комбинацию.
Далее метод был протестирован на коммерческих образцах силиконов. Как в случае силиконовых масел с разной степенью полимеризации, так и в случае более сложных по составу резиновых изделий — накладок на грудь, форм для выпечки, силиконовых трубок и листов — выход диметилдихлорсилана превышал 90 процентов.
Так химики разработали метод получения основного прекурсора силоксановых полимеров — диметилхлорсилана — из самих полимеров. Возможно, этот метод поможет сохранить природные запасы кварца и уменьшить потребление энергии на проведение процесса Мюллера — Рохова.
Недавно мы рассказывали о том, как химики научились перерабатывать тефлон и оргстекло.