正硅酸乙酯的水解縮合反應(yīng)

1、正硅酸乙酯的水解縮合U!反應(yīng)Company Document number : WTUT-WT88Y-WWYTT-19998正硅酸乙酯的水解縮合反應(yīng)正硅酸乙酯又稱硅酸四乙酯或四乙氧基硅烷，常溫下為無色液體，稍有氣味。微 溶于水，溶于乙醇、乙醸。相對密度(20/4C0),折光率，其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、閃點(diǎn)分別 為-77、46/,無水分時穩(wěn)定，蒸錨時分解n遇水逐漸分解成氧化硅。分子式為 C8H2)O4Si 或 Si(OCH2CH3)4,分子量，CAS 號 78-10-4 結(jié)構(gòu)是為：ORROSi-|-OR (R二CH2CH3)OR I研究表明.正硅酸乙酯的水解縮合反應(yīng)可分為3步，第一步是正硅酸乙酯形成單 硅

2、酸和醇.如式(1)所示，此即水解反應(yīng)。Si(OCH2CH3)4+H2O Si(OH)44-C2H5OH(1)第二步是第一步反應(yīng)生成的硅酸之間或者硅酸與正硅酸乙酯之間發(fā)生縮合反應(yīng)， 如式(2)、(3)所示。此時，Si-O-Si鍵開始形成。由于二者除生成聚合度較高 的硅酸外，分別生成水和醇.因此又分別稱為脫水和脫醇縮合。第三步是由此前形成的低聚合物進(jìn)一步聚合形成長鏈的向三維空間擴(kuò)展的骨架結(jié) 構(gòu)，因此稱為聚合反應(yīng)。如式4所示。OH OH OH OHHO-Sq-OH+ HOSi計(jì)OH "OSiO-SiO耳 + H2O(2)OH OH I OH OHIIOH O C2H5 OH OHHOSij

3、-OH+C2H5OSiPC2H5 HQSiO|-SiO耳 + C2H5O H (3)O C2H5 I OH OHn(SiOSi) (YiOSi)第二步和第三步反應(yīng)通常又合稱為縮聚反應(yīng)。從以上4個反應(yīng)對TEOS與水的反應(yīng)全過程有重要影響，因?yàn)樗夥磻?yīng)的生成物 是第二步反應(yīng)的反應(yīng)物，而且縮聚反應(yīng)常在水解反應(yīng)未完全完成前就已開始了。當(dāng)水解和縮合反應(yīng)發(fā)生后，反應(yīng)體系中出現(xiàn)微小的、分散的膠體粒子該混合物 被稱為溶膠；而第三步聚合反應(yīng)時，這些膠體粒子通過范德華力、氫鍵或化學(xué)鍵力相 互聯(lián)結(jié)而形成一種空間開放的骨架結(jié)構(gòu)，因而稱之為凝膠。有鑒于此，從微觀-亞微 觀-宏觀的尺度可將上述TEOS轉(zhuǎn)變?yōu)槟z的過程概括為單體聚合成核、顆粒生長、 粒子鏈接3個階段。正硅酸乙酯的水解縮聚反應(yīng)可用總反應(yīng)式表示：Si（OCH2CH3）44-2H2O=SiO2+4C2H5OH研究表明，增加水/TEOS之比（以下簡稱“水硅比"）可以促進(jìn)水解，但同時水還會 稀釋生成的單硅酸的濃度，同時水硅比過大還會導(dǎo)致已形成的硅氧鍵重新水解.二者 共同作用的結(jié)果是凝膠化時間的延長；相反水硅比較低時，聚合速率則較快。鑒于上 述結(jié)果，從化學(xué)反應(yīng)平衡的角度可以看出，當(dāng)水硅比小于等當(dāng)量2時，TEOS相對