HMDS (гексаметилдисилазан, CAS 999-97-3): реагент для силилирования поверхности газофазной кремниевой кислоты и производства силиконовых смол
HMDS SEMITECH — стандартный реагент для силилирования: бис(триметилсилил)амин, применяемый для нанесения триметилсилильных (TMS) групп на поверхности Si-OH, концы цепей PDMS и гидроксильные группы аналитических субстратов. При использовании выделяется аммиак; горючая жидкость класса IB; чистота ≥99%, барабан 200 кг, срок поставки 2–4 недели из Китая.
Содержание
| 999-97-3 | ≥99% | 161,4 |
|---|---|---|
| Номер CAS | Чистота | Молекулярная масса (г/моль) |
Химия и характеристики
Бис(триметилсилил)амин, (Me₃Si)₂NH; бесцветная прозрачная жидкость; т.кип. 125°C; побочный продукт — аммиак; горючий.
HMDS (CAS 999-97-3) имеет структуру (CH₃)₃Si–NH–Si(CH₃)₃, молекулярная масса 161,4 г/моль, плотность 0,774 г/см³, т.кип. 125°C, температура вспышки 19°C. SEMITECH поставляет с чистотой ≥99% по ГХ, вода ≤500 ppm, свободный триметилсиланол ≤0,5%, APHA ≤30.
Один моль HMDS силирует два моля OH субстрата, выделяя один моль аммиака. Побочный продукт — аммиак — должен вентилироваться или поглощаться при промышленном масштабе силирования.
Применения: модификация поверхности кремниевой кислоты, смола MQ, дериватизация для ГХ, полупроводники
Гидрофобизация газофазной кремниевой кислоты, синтез смолы MQ, аналитическая дериватизация для ГХ, адгезия в фотолитографии полупроводников.
Гидрофобная модификация поверхности газофазной кремниевой кислоты — крупнейшее применение: преобразование гидрофильной газофазной кремниевой кислоты в гидрофобную для использования в силиконовых герметиках, компаундах пеногасителей и красках. Дозируется 5–15 мас.% от кремниевой кислоты в реакторе с псевдоожиженным слоем при 80–150°C.
Синтез силиконовой смолы MQ использует HMDS как источник M-единицы совместно с TEOS как Q-единицей в сокогидролизе-конденсации. Аналитическая дериватизация для ГХ преобразует полярные аналиты в летучие TMS-производные. Фотолитография полупроводников использует пары HMDS как промотор адгезии на кремниевых пластинах перед нанесением фоторезиста. Блокировка концов цепей PDMS — нанесение TMS-групп на OH-концевой PDMS.
▶Show full content (5 sections)
Механизм реакции, побочный продукт — аммиак, и промышленное обращение
TMS-N-TMS атакует OH субстрата; выделяет NH₃; полное силирование требует вентиляции/поглощения.
Кинетика реакции определяется повышенной температурой (80–150°C), кислотным катализом (0,1–1,0%) и безводными условиями.
- Силирование газофазной кремниевой кислоты — 5–15 мас.% HMDS от кремниевой кислоты, 80–150°C, 1–4 ч в псевдоожиженном слое или в смесителе с продувкой N₂ для удаления NH₃
- Синтез смолы MQ — HMDS как M-единица, TEOS как Q-единица, сокогидролиз при 60–120°C с кислотным катализатором
- Дериватизация для ГХ — HMDS 5–10 моль на аналит, 60–80°C, 30–60 мин в растворителе пиридин
- Фотолитография полупроводников — пары HMDS при 100–150°C, обработка пластины 1–2 мин в специальном приборе нанесения паров HMDS
Скруббер для аммиака (раствор серной или лимонной кислоты) необходим при любом использовании HMDS, генерирующем >1 кг NH₃ в сутки. Промышленные установки, как правило, достигают степени использования HMDS 95%+ за счёт замкнутой системы поглощения NH₃ и рекуперации HMDSO.
Закупки, хранение и контроль качества
CoA на каждую партию; барабан 200 кг; срок годности 12 месяцев; температура вспышки 19°C — класс IB горючих, требует отдельного хранения.
Стандартная упаковка — стальные барабаны с HDPE-вкладышем 200 кг; IBC 1 т для крупных потребителей; стеклянные янтарные бутылки 25 кг для лаборатории. Минимальный заказ 200 кг, срок поставки 2–4 недели из провинции Чжэцзян в Азию, 4–6 недель в Европу/Северную Америку (опасный груз Class IB горючий).
Хранение при 5–25°C с положительной вентиляцией и взрывозащищёнными фитингами. Срок годности 12 месяцев в запаянной упаковке под N₂ ниже 25°C. Зарегистрирован по REACH; SDS в формате EU/GHS.
Паспорт качества HMDS
Складская марка SEMITECH; CoA на каждую партию.
| Свойство | Спецификация | Метод испытания |
|---|---|---|
| Химическое название | Гексаметилдисилазан / Бис(триметилсилил)амин | — |
| Номер CAS | 999-97-3 | — |
| Молекулярная формула | (CH₃)₃Si-NH-Si(CH₃)₃ / C₆H₁₉NSi₂ | — |
| Молекулярная масса | 161,4 г/моль | — |
| Чистота (HMDS) | ≥99% | Газовая хроматография |
| Содержание воды | ≤500 ppm | Karl Fischer |
| Свободный триметилсиланол | ≤0,5% | ГХ |
| Цвет APHA | ≤30 | ASTM D1209 |
| Плотность (20°C) | 0,774 г/см³ | ASTM D1475 |
| Показатель преломления (20°C) | 1,408 | ASTM D1218 |
| Температура кипения | 125°C (атм.) | — |
| Температура вспышки | 19°C (закрытый тигель) | ASTM D93 |
| Давление паров (20°C) | 1,5 кПа (~11 мм рт. ст.) | — |
| Классификация воспламеняемости | Class IB / EU CLP горючая жидкость кат. 2 | — |
| Реакционная способность | Реагирует с водой с выделением NH₃ + (CH₃)₃SiOH | — |
| Упаковка | Стальной барабан с HDPE-вкладышем 200 кг / IBC 1 т / янтарное стекло 25 кг для лаб. | — |
| Срок годности | 12 месяцев в запаянной упаковке ниже 25°C под N₂ | — |
Часто задаваемые вопросы
Сколько HMDS нужно для полной гидрофобизации газофазной кремниевой кислоты с площадью поверхности 200 м²/г?
Теоретический минимум — ~10,8 мас.% HMDS от кремниевой кислоты (из расчёта 4 OH/нм² плотности силанольных групп). Практическая промышленная загрузка — 12–15 мас.% для достижения степени конверсии выше 90%. Для кремниевой кислоты с меньшей удельной поверхностью (50–100 м²/г) снизить до 5–8 мас.%.
Можно ли заменить HMDS на HMDSO (гексаметилдисилоксан) в качестве реагента для силирования?
Нет. HMDSO — стабильный побочный продукт силирования HMDS, не имеющий связи Si-N и реакционной способности в силировании. Для нанесения TMS-групп необходим реагент Si-N или Si-Cl: HMDS (предпочтителен для кремниевой кислоты), TMSCl (более агрессивный, выделяет HCl) или BSA (мягче для аналитической химии).
Как управлять побочным продуктом — аммиаком — при промышленном масштабе силирования газофазной кремниевой кислоты?
Вентилировать головное пространство реактора через насадочный колонный скруббер с 5–10% раствором серной или лимонной кислоты. Каждый кг HMDS при полной конверсии выделяет 0,105 кг NH₃. Производительность скруббера рассчитывать с коэффициентом запаса 1,5–2×.