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廣州市譜源氣體有限公司
矽烷《氣體應用大全》
2014-3-6 23:47:04
矽烷SiH4
1.別名·英文名
單矽烷、矽甲烷、甲矽烷、四氫化矽；Silane、Monosilane、Sil-icon tetrahydride、Silicon hydride．
2.用途
氯矽烷類及烷基氯矽烷類的骨架結構，矽的外延生長、多晶矽、氧化矽、氮化矽等的原料，太陽能電池，光導纖維，有色玻璃製造，化學氣相澱積。
3.製法
(1)矽化鎂法：把矽和鎂的混合粉末在約500℃的氫氣中反應，把生成的矽化鎂和氯化銨在低溫液態氨中反應，可得到矽烷。把它在用液氮冷卻的蒸餾裝置中精製後可得到純矽烷。
(2)不均化反應法：把矽粉末、四氯化矽和氫在加熱到500℃以上的流動床爐中反應，得到三氯矽烷。用蒸餾法分離三氯矽烷。在催化劑存在下通過不均化反應得到二氯矽烷。所得的二氯矽烷為與四氯化矽、三氯矽烷的混合物，所以用蒸餾法精製後得純二氯矽烷。使用不均化反應催化劑由二氯矽烷得三氯矽烷和單矽烷。所得的單矽烷用低溫高壓蒸餾裝置提純。
(3)用鹽酸處理矽鎂合金。
Mg2Si+4HCl—→2MgCl2+SiH4
(4)矽鎂合金與溴化銨在液氨中反應。
(5)以氫化鋁鋰、氫化硼鋰等作為還原劑，在乙醚中還原四氯矽烷或三氯矽烷。
4.理化性質
分子量： 32.118
熔點(101.325kPa)： -185.0℃
沸點(101.325kPa)： -111.5℃
液體密度(-185℃)： 711kg/m3
氣體密度(0℃，100kPa)： 1.42kg/m3
相對密度(氣體，空氣=1，20℃，101.325kPa)：1.114
比容(21.1℃，101.325kPa)： 0.7518m/kg
氣液容積比(15℃，100kPa)：412L/L
臨界溫度： -3.4℃
臨界壓力：4843kPa
臨界密度： 242kg/m3
壓縮係數：
|
溫度℃ |
壓縮係數 | ||||||
|
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 |
熔化熱(-186.40℃，<0.1kPa)： 24.62 kJ/kg
氣化熱(-111.40℃，101.325kPa)：342.89kJ/kg
比熱容(氣體，25℃，101.325kPa)： Cp=1333.96 J/(kg·K)
蒸氣壓(-168℃)： 1.33kPa
(-60℃)： 1040kPa
(-10℃)： 4150kPa
粘度(101.325kPa，0℃)：0.0108mPa·S
表麵張力(-111.4℃，101325kPa)：15.11mN/m
導熱係數(101.325kPa，0℃)：0.01918 w/(m·K)
爆炸界限：0.8%～98%
火災危險度： 大
矽烷在常溫常壓下為具有惡臭的無色氣體。在室溫下著火，在空氣或鹵素氣體中發生爆炸性燃燒。即使用其它氣體稀釋，如果濃度不夠低．仍能自燃。矽烷在氬氣中含2%、氮氣中含2.5%、氫氣中含1%時，它仍能著火。矽烷濃度在小於1%時不燃，大於3%時自燃，1%～3%時可能燃燒。
SiH4+2O2—→SiO2+2H2O
燃燒產物為粉狀氧化矽和水，火焰溫度較低，在氬氣中含3%矽烷時為500～600℃。常溫下穩定，在300℃開始分解，600℃時分解加速，1000℃時完全分解成矽和氫。
SiH4—→Si+2H2
在中性或酸性水中比較穩定，但是在堿性水溶液中容易分解。
SiH4+2H2O—→SiO2+4H2
SiH4+2KOH+H2O—→K2SiO3+4H2
矽烷是強還原劑，與重金屬鹵化物激烈反應，與氯、溴發生爆炸性反應，與四氯化碳激烈反應。因此對矽烷不能使用氟裏昂滅火劑。矽烷不溶於乙醇、乙醚、苯、氯仿和四氯化矽。不與潤滑油、脂肪反應。對幾乎所有的金屬無腐蝕性。有時，玻璃中的堿成分也能分解矽烷。溶解在二硫化碳中的矽烷遇到空氣也可發生爆炸。
矽烷與一些物質混合接觸時的危險性如下表所示。
|
混合接觸危物質名稱 |
化學式 |
危險等級 |
摘要 |
|
四氯化碳
溴
氯
氧 |
CCl4
Br2
C12
O2 |
B
C
A
A |
有激烈反應的危險性
有激烈反應的危險性
有激烈反應的危險性
可能生成爆炸性物質 |
5.毒性
小鼠--吸入LCLo：9600 ppm·4小時
有毒氣體範圍：>0.25ppm
最商容許濃度：0.5ppm(0.7mg/m3)
矽烷能強烈刺激呼吸道。吸入矽烷及其燃燒產物引起的中毒症狀有頭疼、眩暈、發熱、惡心、出汗、蒼白、危脈、半暈厥狀態等。
6.安全防護
工作場所要通風，保持室內空氣幹燥。裝置要嚴格密封，避免和空氣、水分相接觸，為此，用氣裝置在使用前要用惰性氣體置換裏麵的空氣後抽真空，這樣反複進行置換和抽真空，一定要徹底清除係統中的空氣和水分。裝置使用以後，也要用惰性氣體置換清洗係統中的矽烷。可以用氦探漏器探漏。少量矽烷泄漏時，從氧化矽粉末的折出中也可以得知。鋼瓶要存放在陰涼幹燥通風良好之處，要遠離熱源和氯、溴等氧化劑。工作場所要配備足夠的防護用品及應急用品。
矽烷本身無腐蝕性，可以使用碳鋼、不鏽鋼、銅、黃銅、蒙乃爾、耐蝕鎳基合金。也可用聚四氟乙烯、聚三氟氯化乙烯聚合體、尼龍、三氟氯乙烯樹脂、聚乙烯、聚酯、石英玻璃。不能用鉛、橡膠、脂肪、潤滑油、玻璃。凡是可燃性的有機高分子材料應該避免使用。
當矽烷大量泄漏時。緊接著就要著火，所以無法用滅火器滅火。但是可以控製火勢，使火災不向周圍蔓延。燃燒時輻射熱不太高，所以應盡可能去關閉閥門以止住氣體的流出。可用白雪石粉或石墨粉熄火。廢氣可用水或堿吸收，或者在特殊燃燒器中燃燒成SiO2之後用專門的過濾器捕捉。
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