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1、正硅酸乙酯的水解缩合反应 正硅酸乙酯又称硅酸四乙酯或四乙氧基硅烷，常温下为无色液体，稍 有气味。微溶于水，溶于乙醇、乙醚。相对密度 0.9320(20/4 C),折光 率 1.3928,其熔点、沸点、闪点分别为-77、165.5、46C,无水分时稳定，蒸馏时分解。遇水逐渐分解成氧化硅。分子式为 GH2O4Si 或 Si(OCHCH3)4,分子量 208.33,CAS 号 78-10-4 结构是为：OR I RO-SOR(R二CHCH3)I OR 研究表明，正硅酸乙酯的水解缩合反应可分为 3 步，第一步是正硅酸 乙酯形成单硅酸和醇，如式(1)所示，此即水解反应。Si(OCHCH3)4+H2O S
2、i(OH4+C2H5OH(1)第二步是第一步反应生成的硅酸之间或者硅酸与正硅酸乙酯之间发 生缩合反应，如式(2)、(3)所示。此时，S-O-Si 键开始形成。由于 二者除生成聚合度较高的硅酸外，分别生成水和醇，因此又分别称为脱水 和脱醇缩合。第三步是由此前形成的低聚合物进一步聚合形成长链的向三维空间 扩展的骨架结构，因此称为聚合反应。如式 4 所示。OH OH OH OH I I I I HO SOH+HO-SOH +HC S O SOH+HO(2)I I I I OH OH OH OH OH O QH5 OH OH I I I I HO SOH+CH5O SOC2H5 f HO SO SOH
3、+CH5O H(3)I I I I OH OC2H5 OH OH n（SO Si）（一 SO S）第二步和第三步反应通常又合称为缩聚反应 从以上 4 个反应对 TEOS 与水的反应全过程有重要影响，因为水解反应 的生成物是第二步反应的反应物，而且缩聚反应常在水解反应未完全完成 前就已开始了。当水解和缩合反应发生后，反应体系中出现微小的、分散的胶体粒子，该混合物被称为溶胶；而第三步聚合反应时，这些胶体粒子通过范德华力、氢键或化学键力相互联结而形成一种空间开放的骨架结构，因而称之为凝 胶。有鉴于此，从微观-亚微观-宏观的尺度可将上述 TEOS 转变为凝胶的过 程概括为单体聚合成核、颗粒生长、粒子链接 3 个阶段。正硅酸乙酯的水解缩聚反应可用总反应式表示：Si（OCHCf）4+2fO=SiQ+4C2H5OH 研究表明，增加水/TEQS 之比（以下简称“水硅比”）可以促进水解，但同时水还会稀释生成的单硅酸的浓度，同时水硅比过大还会导致已形成 的硅氧键重新水解，二者共同作用的结果是凝胶化时间的延长；相反水硅 比较低时，聚合速率则较快。鉴于上述结果，从化学反应平衡的角度可以 看出，当水硅比小于等当量 2 时,TEQS 相对较多，发生醇缩合反应（式（3）;而当水硅比大于 2 时，水解反应较快，产生较多的单硅酸和乙醇，前者发 生水缩合反应（）。