硅酸乙酯

硅酸乙酯又名正硅酸乙酯、硅酸四乙酯、四乙氧基硅烷，分子式：Si(OC2H5)4，无色透明液体，有特殊臭味。相对密度0.933，熔点-77℃，沸点166.5℃，凝固点-77℃，粘度0.00179Pa·s [0.0179P (20℃)]，折光率1.3837(20℃)。无水存在下稳定，遇水分解成乙醇与硅酸，在潮湿空气中变浑浊，静置后又澄清而析出硅酸沉淀，溶于醇、醚等有机溶剂。有毒，对人眼和呼吸道有强烈刺激性。工业上由四氯化硅和无水乙醇作用后经蒸馏而制得硅酸乙酯。硅酸乙酯主要用于制造耐热和耐化学腐蚀涂料和制备有机硅溶剂，也可用于有机合成，制备高级水晶的基本原料，光学玻璃处理剂、结合剂、电子工业的绝缘材料等。
硅酸乙酯是一种液态硅酸盐，可用作壁画颜料的溶解剂。硅酸乙酯是一种清澈、稀薄的液体，表面上类似挥发性溶剂。小心地加入酒精和少量水之后，会水解成纯硅酸粘合剂，干燥前它会经过粘滞、粘着的中间阶段。把硅酸乙酯颜料涂抹于具吸收性或可渗透的表层上，能产生与与湿壁画抗衡的效果；硅酸乙酯颜料在耐久性和色彩的鲜明度都超过了湿壁画。颜料必须是每天准备调配以保持新鲜，而且一旦加了水进去，水解作用就不会停下来。硅酸乙酯在各种硅酯中是最好、最易于使用的。1931年在英国由乔治·金(George King)首次把硅酸乙酯引入颜料溶剂，并于1937年由拉尔夫·迈耶(Ralph Mayer)引进美国。
以上信息由Chemicalbook的Andy编辑整理。硅酸乙脂是四氯化硅和无水乙醇直接反应后的产物，其反应式为：SiCl4+CH3CH2OH=Si(OC2H5)4+4HCl，工业硅酸乙脂主要成分为正硅酸乙脂 ，还含有部分聚硅酸脂，实为两者的混合物。
硅酸乙脂自身并不具有胶凝性，它必须在适宜的酸性或碱性环境下预先水解，生成络合硅酸盐，而后缩合成凝胶体。
硅酸乙酯结合剂具有如下特点：(1)结合剂组成中不含有害杂质，在使用过程中不生成低熔点物质；(2)具有可控制的施工性能。硅酸乙脂生成络合硅酸盐的反应式如下：

上述反应在酸性介质中较缓慢，在碱性介质中速度较快。此外，硅酸乙酯不易溶于水，应以乙醇水溶液形式加入水，使之水解。
在实际应用中，水解产物缩合成凝胶的时间较长，必须加入碱性物质，如轻烧氧化镁粉、NH4OH 等促凝，缩短凝胶时间。还可采用碱性较强的有机碱，如脂肪族的胺或杂环胺等，作为促凝剂。
采用硅酸乙脂为结合剂的耐火材料，耐火度高，热震稳定性好;尺寸准确性好，表面光洁；具有气硬性，凝结硬化强度较高;硬化后的材料被加热至高温过程中，凝胶逐步分解、挥发最终形成强度很高的陶瓷结合。但由于硅酸乙脂水解反应不易控制，不适于施工现场调制、采用，多用于不定形耐火材料预制，特别适于制作多层 “复合”预制件。
参考资料：葛霖 主编.筑炉手册.北京：冶金工业出版社.1994.第418-419页.硅酸乙脂可用作电子工业用的绝缘材料、涂料，锌粉涂料粘合剂，光学玻璃处理剂，凝结剂，有机硅溶剂以及精密铸造粘结剂，制造金属熔模铸造法用的模型箱；硅酸乙脂完全水解后，产生极细的氧化硅粉，用于制造荧光粉；用于有机合成，溶性硅制备，催化剂的制备和再生；还用作生产聚硅酮的交联剂和中间体。工业上制备硅酸乙酯的主要原料是四氯化硅，而四氯化硅是由硅铁与氯气反应生成的，工艺流程较为简单，即将硅铁加热至200℃以上，然后通入氯气即可生成四氯化硅，再经精馏便制得成品，其反应如下：Si(硅铁中Si)+2Cl2--(200℃)→SiCl4。
由四氯化硅与乙醇反应制备硅酸乙酯的反应式如下：SiCl4+4C2H5OH→Si(OC2H5)4+4HCl。
此反应如果采用的乙醇为无水的，其产物为正硅酸乙酯;如果采用的乙醇为含水工业乙醇，并在酸性或碱性催化剂存在条件下，则所得到的产物为正硅酸乙酯和聚硅酸乙酯的混合物，这是因为乙醇中水的存在会引起硅酸乙酯水解和聚合作用，其反应如下：

工业上合成的硅酸乙酯实际上就是正硅酸乙酯与聚硅酸乙酯的混合物。聚硅酸乙酯的聚合度(n)不大，一般n=3-5，其结构通式如下：

n值越大，分子形态越复杂，SiO2含量也越高，则其凝聚性也越大，稳定性越小。工业上生产硅酸乙酯的工艺流程见图。
硅酸乙酯可在常温常压下由SiCl4与C2H5OH进行酯化反应而制得，然后根据反应产物中各组分沸点的差异进行蒸馏，以排除料液中的氯化氢气体，并蒸馏出过量的乙醇，最后经过冷却、脱色和过滤即得到硅酸乙酯产品。
以上信息由Chemicalbook的Andy编辑整理。(1) 本品低毒，对眼和呼吸道有强刺激作用，吸入高浓度有刺激作用，能损害肺、肝和肾。在动物实验中观察到贫血。人暴露引起的症状主要有：刺激眼和呼吸道；高浓度能致麻醉。如果持久暴露，麻醉会最终导致死亡。
(2) 易燃，有中等燃烧危险。空气中的容许浓度美国为10ppm (85mg/m3)。此化学品如进入眼中，立即用水冲洗；如接触皮肤，迅速用肥皂和水清洗；如大量吸入，立即移离现场，必要时，进行人工呼吸；如误被吞服，催吐，洗胃，给予医学注视，并对症处理；严重者不进行催吐，送医院救治。操作时应穿防护工作服，戴防护眼镜。工作者如皮肤被弄湿或受到污染，应迅速冲洗。工作服如被弄湿或受到污染，立即脱去，以避免燃烧危险。就业前和定期体检时，应注意皮肤、眼、呼吸道以及肝和肾功能的检查。在空气中的测定： 用树脂吸收，CS2处理，气相色谱法分析。用玻璃瓶或金属桶盛装。防潮、密封保存。存放于危险品仓库中。有机有毒品。危规号：84064。与其他易燃溶剂混合后焚烧。油漆、涂料的粘结剂；有机硅橡胶的交链剂；精密铸造的粘结剂；陶瓷材料的粘结剂。