Читать книгу Silicium- und Nanotechnologie für Lacksysteme - Frank Groß - Страница 16

Abbildung 4.6: Methyltrimethoxysilan

Ersetzt man den Wasserstoff in den Silanen durch organische Reste, so erhält man siliciumorganische Verbindungen, die nach IUPAC als Derivate des Siliciums aufgefasst werden. Siliciumorganische Verbindungen wurden bereits in der Mitte des 19. Jahrhunderts beschrieben und untersucht [9],[10]. Im Vergleich zu den entsprechenden Kohlenstoff-Verbindungen sind auch die Silanole und Siloxane nennenswerte stabile Silicium-Verbindungen.

Da Silicium im Periodensystem unter Kohlenstoff steht ähneln sich die Alkylsilane, welche vom Siliciumwasserstoff Si-H abgeleitet sind in ihrem Verhalten den analog gebauten Kohlenwasserstoffen. Analog kann der Kohlenstoff über Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefel-Atome an das Silicium geknüpft werden [11]. Siliciumorganische Verbindungen werden durch die allgemeine Formel

RnSiX4−n

(mit n von 1 bis 4)

beschrieben, wobei R verschiedene organische Reste darstellt, wie z.B. Aliphaten, Aromaten, Heterocyclen, X steht für verschiedene Gruppen (siehesiehe siehe Tabelle 4.4 ) [11, [12], [13].

Tabelle 4.4: Beispiele für siliciumorganische Verbindungen
Substituent X	Stoffgruppe	Bemerkungen
H oder R	Organosilane	z.B. Tetramethylsilan, das in der NMR-Spektroskopie als (innerer) Standard für die Ermittlung der chemischen Verschiebung genutzt wird
OH	Organosilanole	z.B. Trimethylsilanol, ein Hydrophobierungsmittel
Cl	Organochlorsilane	werden u.a. in der Bauchemie als Hydrophobierungsmittel eingesetzt; von großtechnischer Bedeutung sind Organohalogensilane als Ausgangsstoffe für Siliconpolymere
Si–O, abwechselnd	Siloxane Silicone	z.B. Hexamethyldisiloxan, (H3C)3Si−O−Si(CH3)3
Si–N, abwechselnd	Polysilazane	z.B. Hexamethyldisilazan, (H3C)3Si–NH–Si(CH3)3
Si–C, abwechselnd	Carbosilane	z.B. (H3C)3Si–CH2–Si(CH3)3
Si-O-R	Alkoxysilane	z.B. Methyltrimethoxysilan

Neben den in der Tabelle genannten Anwendungsgebieten werden siliciumorganische Verbindungen in weiteren Bereichen eingesetzt [ [14] ]. Die Wärme- und Kältebeständigkeit sowie die hohe chemische Resistenz von organofunktionellen Siliciumverbindungen kann auf den anorganischen Anteil aufgrund der Verwandtschaft zu SiO2 zurückgeführt werden, der organische Anteil ist für das Kunststoff ähnliche Verhalten verantwortlich, wie z.B. Plastizität oder wasserabweisende Wirkung. Spezielle, als funktionelle Organosilane bezeichnete Silane verwendet man daher zur Oberflächenfunktionalisierung, die auch Silanisierung genannt wird.

Insbesondere die Organosilane, die Silicone und auch die Polysilazane spielen in modernen funktionellen Lacksystemen eine Rolle als Rohstoff.