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    硅烷《气体应用大全》

    2014-3-6 23:47:04

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    硅烷SiH4
    1.别名·英文名
    单硅烷、硅甲烷、甲硅烷、四氢化硅;Silane、Monosilane、Sil-icon tetrahydride、Silicon hydride.
    2.用途
    氯硅烷类及烷基氯硅烷类的骨架结构,硅的外延生长、多晶硅、氧化硅、氮化硅等的原料,太阳能电池,光导纤维,有色玻璃制造,化学气相淀积。
    3.制法
    (1)硅化镁法:把硅和镁的混合粉末在约500的氢气中反应,把生成的硅化镁和氯化铵在低温液态氨中反应,可得到硅烷。把它在用液氮冷却的蒸馏装置中精制后可得到纯硅烷。
    (2)不均化反应法:把硅粉末、四氯化硅和氢在加热到500以上的流动床炉中反应,得到三氯硅烷。用蒸馏法分离三氯硅烷。在催化剂存在下通过不均化反应得到二氯硅烷。所得的二氯硅烷为与四氯化硅、三氯硅烷的混合物,所以用蒸馏法精制后得纯二氯硅烷。使用不均化反应催化剂由二氯硅烷得三氯硅烷和单硅烷。所得的单硅烷用低温高压蒸馏装置提纯。
    (3)用盐酸处理硅镁合金。
    Mg2Si+4HCl—→2MgCl2+SiH4
    (4)硅镁合金与溴化铵在液氨中反应。
    (5)以氢化铝锂、氢化硼锂等作为还原剂,在乙醚中还原四氯硅烷或三氯硅烷。
    4.理化性质
    分子量: 32.118
    熔点(101.325kPa): -185.0
    沸点(101.325kPa): -111.5
    液体密度(-185): 711kg/m3
    气体密度(0100kPa): 1.42kg/m3
    相对密度(气体,空气=1,20101.325kPa):1.114
    比容(21.1101.325kPa): 0.7518m/kg
    气液容积比(15100kPa):412L/L
    临界温度: -3.4
    临界压力:4843kPa
    临界密度: 242kg/m3
    压缩系数:
    温度℃
    压缩系数
    100kPa
    500kPa
    1000kPa
    2000kPa
    3000kPa
    4000kPa
    4500kPa
    15
    50
    0.999
    0.999
    0.963
    0.964
    0.923
    0.928
    0.850
    0.858
    0.774
    0.786
    0.697
    0.713
    0.652
    0.677
    熔化热(-186.40<0.1kPa): 24.62 kJ/kg
    气化热(-111.40101.325kPa):342.89kJ/kg
    比热容(气体,25101.325kPa): Cp=1333.96 J/(kg·K)
    蒸气压(-168): 1.33kPa
    (-60): 1040kPa
    (-10): 4150kPa
    粘度(101.325kPa,0):0.0108mPa·S
    表面张力(-111.4101325kPa):15.11mN/m
    导热系数(101.325kPa,0):0.01918 w/(m·K)
    爆炸界限:0.8%~98%
    火灾危险度: 
    硅烷在常温常压下为具有恶臭的无色气体。在室温下着火,在空气或卤素气体中发生爆炸性燃烧。即使用其它气体稀释,如果浓度不够低.仍能自燃。硅烷在氩气中含2%、氮气中含2.5%、氢气中含1%时,它仍能着火。硅烷浓度在小于1%时不燃,大于3%时自燃,1%~3%时可能燃烧。
    SiH4+2O2—→SiO2+2H2O
    燃烧产物为粉状氧化硅和水,火焰温度较低,在氩气中含3%硅烷时为500~600。常温下稳定,在300开始分解,600时分解加速,1000时完全分解成硅和氢。
    SiH4—→Si+2H2
    在中性或酸性水中比较稳定,但是在碱性水溶液中容易分解。
    SiH4+2H2O—→SiO2+4H2
    SiH4+2KOH+H2O—→K2SiO3+4H2
    硅烷是强还原剂,与重金属卤化物激烈反应,与氯、溴发生爆炸性反应,与四氯化碳激烈反应。因此对硅烷不能使用氟里昂灭火剂。硅烷不溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿和四氯化硅。不与润滑油、脂肪反应。对几乎所有的金属无腐蚀性。有时,玻璃中的碱成分也能分解硅烷。溶解在二硫化碳中的硅烷遇到空气也可发生爆炸。
    硅烷与一些物质混合接触时的危险性如下表所示。
    混合接触危物质名称
    化学式
    危险等级
    摘要
    四氯化碳
    CCl4
    Br2
    C12
    O2
    B
    C
    A
    A
    有激烈反应的危险性
    有激烈反应的危险性
    有激烈反应的危险性
    可能生成爆炸性物质
    5.毒性
    小鼠--吸入LCLo:9600 ppm·4小时
    有毒气体范围:>0.25ppm
    最商容许浓度:0.5ppm(0.7mg/m3)
    硅烷能强烈刺激呼吸道。吸入硅烷及其燃烧产物引起的中毒症状有头疼、眩晕、发热、恶心、出汗、苍白、危脉、半晕厥状态等。
    6.安全防护
    工作场所要通风,保持室内空气干燥。装置要严格密封,避免和空气、水分相接触,为此,用气装置在使用前要用惰性气体置换里面的空气后抽真空,这样反复进行置换和抽真空,一定要彻底清除系统中的空气和水分。装置使用以后,也要用惰性气体置换清洗系统中的硅烷。可以用氦探漏器探漏。少量硅烷泄漏时,从氧化硅粉末的折出中也可以得知。钢瓶要存放在阴凉干燥通风良好之处,要远离热源和氯、溴等氧化剂。工作场所要配备足够的防护用品及应急用品。
    硅烷本身无腐蚀性,可以使用碳钢、不锈钢、铜、黄铜、蒙乃尔、耐蚀镍基合金。也可用聚四氟乙烯、聚三氟氯化乙烯聚合体、尼龙、三氟氯乙烯树脂、聚乙烯、聚酯、石英玻璃。不能用铅、橡胶、脂肪、润滑油、玻璃。凡是可燃性的有机高分子材料应该避免使用。
    当硅烷大量泄漏时。紧接着就要着火,所以无法用灭火器灭火。但是可以控制火势,使火灾不向周围蔓延。燃烧时辐射热不太高,所以应尽可能去关闭阀门以止住气体的流出。可用白雪石粉或石墨粉熄火。废气可用水或碱吸收,或者在特殊燃烧器中燃烧成SiO2之后用专门的过滤器捕捉。
     
     
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