正硅酸乙酯水解—缩合过程的动态激光光散射研究

文章编号：１６７３－５１９６（２０１１）０３－００７４－０３ＴＥＯＳ的水解陈　奎１，张天云２，赵宇杰１，杨　扬２（１．兰州城市学院培黎工程技术学院，甘肃兰州　７３００７０；２．兰州城市学院信息网络中心，甘肃兰州　７３００７０）摘要：为了获得充分水解且尽量避免缩聚的正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）水解产物，在对ＴＥＯＳ水解的影响因素进行分析的基础上，结合水解时间，采用傅利叶红外光谱研究ＴＥＯＳ的水解工艺．结果表明，将质量比为７５∶１００∶１００∶６的ＴＥＯＳ、Ｈ２Ｏ、ＥｔＯＨ和硝酸溶液（硝酸和水的质量比为１∶２０配成）在常温条件下搅拌或静置至澄清，可得到水解完全，且基本未发生缩聚的ＴＥＯＳ水解产物．该水解产物随着存储时间的延长逐渐发生缩聚，应该尽快使用．关键词：正硅酸乙酯；水解；缩聚中图分类号：Ｏ６２１．２ 文献标识码：ＡＨｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｗｉｔｈ　ＴＥＯＳＣＨＥＮ　Ｋｕｉ　１，ＺＨＡＮＧ　Ｔｉａｎ－ｙｕｎ２，ＺＨＡＯ　Ｙｕ－ｊｉｅ１，ＹＡＮＧ　Ｙａｎｇ２（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｐｅｉｌｉ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｃｉｔｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００７０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｎｅｔｗｏｒｋ，Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｃｉｔｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｏｂｔａｉｎ　ｈｙｄｒｏｌｙｚａｔｅ　ｗｉｔｈ　ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ａｓ　ｌｅｓｓ　ｗｈｉｌｅ　ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ　ａｓ　ｐｏｓｓｉ－ｂｌｅ　ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ＴＥＯＳ　ａｎｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｎ　ＴＥＯＳ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ　ＴＥＯＳｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｗａｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ　ｗｉｔｈ　ＦＴＩＲ　ａｎｄ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｔｉｍｅ　ａｓ　ａ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔｂｙ　ｓｔｉｒｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙ　ｑｕｉｅｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ＴＥＯＳ－Ｈ２Ｏ－ＥｔＯＨ－ｎｉｔｒｉｃ　ａｃｉｄ　ｗｉｔｈ　ｍａｓｓ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ７５∶１００∶１００∶６（ｎｉｔｒｉｃ　ａｃｉｄ　ｂｅｉｎｇ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｗｉｔｈ　ｗａｔｅｒ　ｉｎ　ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ　１∶２０）ａｔ　ｒｏｏｍ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｕｎｔｉｌ　ｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｂｅｃａｍｅ　ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ，ａｐｒｏｄｕｃｔ　ｏｆ　ＴＥＯＳ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ａｎｄｎｏ　ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ　ｂｙ　ａｎｄ　ｌａｒｇｅ．Ｔｈｉｓ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｐｒｏｄｕｃｅ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｐｕｔ　ｉｎｔｏ　ｕｓａｇｅ　ａｓ　ｓｏｏｎ　ａｓ　ｐｏｓｓｉｂｌｅ　ｆｏｒ　ｆｅａｒｌｅｓｔ　ｉｔｓ　ｇｒａｄｕａｌ　ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｔｉｍｅ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅｓ；ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ；ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ 正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）结构中，烷氧基与硅之间的化学键很不牢固，在催化剂作用下，很容易发生水解，产生Ｓｉ—ＯＨ．近年来，根据这一现象，以ＴＥＯＳ水解产生的Ｓｉ—ＯＨ与其他物质进行反应，制作复合材料受到了研究人员的重视［１－３］．虽然有不少学者对ＴＥＯＳ水解与缩合形成溶胶－凝胶的转化过程进行了大量的研究［４－８］，但关于使ＴＥＯＳ充分水解，且水解生成的Ｓｉ—ＯＨ尽量避免缩聚这方面的工艺研究鲜见报道．已有研究表明［７］：酸性条件有利于发生水解反应，碱性条件有利于发生缩聚反应．因此，基于本文的研究目标，选择酸作为催化剂．由于ＴＥＯＳ与水互不相溶，需要加共溶剂，参考文献［８］，选择乙醇 收稿日期：２０１０－１１－１８ 作者简介：陈　奎（１９７８－），男，江苏盐城人，博士，副教授．（ＥｔＯＨ）作共溶剂．１　实验部分１．１　实验所用原料ＴＥＯＳ（分析纯），天津市永大化学试剂开发中心；硝酸（分析纯）广州市东红化工厂；ＥｔＯＨ（分析纯）广东化学试剂二厂．１．２　ＴＥＯＳ水解溶液的制备将一定配比的ＴＥＯＳ、ＥｔＯＨ、水和硝酸溶液投入到密闭容器中，一定温度下静止或搅拌反应一段时间，直到溶液透明无浑浊，即得到ＴＥＯＳ的水解溶液．１．３　结构表征采用美国Ｔｈｅｒｍｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ公司Ｔｈｅｒｍｏ　Ｎｉｃｏ－ｌｅｔ　４７０／６７０／８７０型红外吸收光谱仪对水解溶液进行傅利叶红外（ＦＴＩＲ）分析．第３７卷第３期２０１１年６月兰　州　理　工　大　学　学　报Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．３７Ｎｏ．３Ｊｕｎ．２０１１２　结果与讨论ＴＥＯＳ在酸催化作用下进行的水解、缩聚反应，主要受水含量、共溶剂ＥｔＯＨ量、酸的浓度、反应温度和搅拌速度这几个因素影响．２．１　水含量的影响水含量是影响产物结构和性质的关键因素．为了使ＴＥＯＳ充分水解，应尽量提高水含量；此外，过多的水还可抑制水解产生的Ｓｉ—ＯＨ发生缩聚反应．２．２　反应温度虽然已有研究［７］表明，提高反应温度有利于水解反应，但ＴＥＯＳ的催化水解活性很高，在常温下就能快速进行．为简化工艺，本文选择常温作为反应条件．２．３　酸含量的影响酸在反应中催化水解过程，继而发生缩聚反应．其含量高时，水解和缩聚都很快；含量低时，缩聚由水解速率控制．需要根据实验结果确定酸含量．实验表明，常温静置条件下，ＴＥＯＳ、Ｈ２Ｏ和ＥｔＯＨ分别为７５、１００和１００份时，随着酸含量（以硝酸和水的质量比为１∶２０配成的硝酸溶液）的增加，ＴＥＯＳ与水的反应速度加快，ＴＥＯＳ水溶液达到澄清，即完成水解所需时间明显降低（硝酸溶液为０、３、６和９份时，对应的ＴＥＯＳ水溶液达到澄清所需要的时间分别为无穷大、２４０、１４０和１００ｍｉｎ），与上述分析一致．图１是ＴＥＯＳ及不同酸量所得ＴＥＯＳ水解产物的红外图谱．由图可见，与ＴＥＯＳ的红外图谱对比发现：不管酸量如何，２　９７８．２和２　８８５．３ｃｍ－１处Ｓｉ—ＯＣ２Ｈ５上的Ｃ—Ｈ伸缩振动在水解产物的红外图谱中消失，也可能被水在３　４２９处水的ＯＨ振动峰图１　ＴＥＯＳ及不同酸量所得ＴＥＯＳ水解产物的红外图谱Ｆｉｇ．１　Ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ＴＥＯＳ　ａｎｄ　ＴＥＯＳ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｐｒｏｄ－ｕｃｔｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ＨＮＯ３ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｅｎｔ遮盖；９５６．９ｃｍ－１处可能是Ｓｉ—Ｏ（Ｈ）伸缩振动峰，也可能是ＴＥＯＳ在９６５．４ｃｍ－１处的Ｓｉ—Ｏ—Ｃ对称伸缩振动发生了迁移；１　０６８．０和８４７．５ｃｍ－１处未出现Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ特征峰，说明缩聚反应基本未发生．此外，相对于其他酸含量而言，硝酸溶液为６份时，产物的红外图谱中，ＴＥＯＳ在１　１６７．４和７９３．６ｃｍ－１处Ｓｉ—Ｏ—Ｃ的不对称和对称伸缩振动峰基本消失，说明此酸量对应的ＴＥＯＳ水解效果最好．因此，后续工作以６份作为硝酸溶液的加入量．２．４　ＥｔＯＨ含量适量的共溶剂ＥｔＯＨ能促使反应均相稳定进行．虽然ＥｔＯＨ是通过对反应溶液浓度的影响来对水解－缩聚过程形成影响，即在其他条件不变的情况下，ＥｔＯＨ含量的增加对溶液有稀释作用，可加快ＴＥＯＳ与水的反应速度．但由于ＥｔＯＨ也带有羟基，也可能与ＴＥＯＳ水解生成的羟基发生缩聚反应或直接因为其存在而抑制ＴＥＯＳ的水解，这是不希望出现的，因此这里不能单纯认为ＥｔＯＨ的含量越高越好．实验表明，常温静置条件下，ＴＥＯＳ、Ｈ２Ｏ和硝酸溶液分别为７５、１００和６份时，随着ＥｔＯＨ含量的增加，ＴＥＯＳ与水的反应速度加快（ＥｔＯＨ为０、４０、７０和１００份时，对应的ＴＥＯＳ水溶液达到澄清所需要的时间分别为无穷大、４２０、２１０、１４０ｍｉｎ），完成水解所需的时间明显降低，与前面的分析一致．图２是不同ＥｔＯＨ含量所得ＴＥＯＳ水解产物的红外图．由图可见，ＥｔＯＨ为７０份时，反应产物在７９３．６ｃｍ－１处Ｓｉ—Ｏ—Ｃ的对称伸缩振动峰未消失，说明水解不够完全；而在１　１０４．６和１　０８２．０ｃｍ－１处Ｓｉ—Ｏ伸缩振动峰向１　０７９ｃｍ－１处偏移，有生成Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ峰的趋势，说明水解产物有可能部分发生了缩聚，即当前含量的ＥｔＯＨ，无法实现ＴＥＯＳ充分图２　不同ＥｔＯＨ含量所得ＴＥＯＳ水解产物的红外图谱Ｆｉｇ．２　Ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ＴＥＯＳ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆ－ｆｅｒｅｎｔ　ＥｔＯＨ　ｃｏｎｔｅｎｔ·５７·第３期 陈　奎等：ＴＥＯＳ的水解 水解且尽量避免发生缩聚反应．结合实验结果（１００份ＥｔＯＨ含量对应水解时间最短），确定１００份作为ＥｔＯＨ的加入量．２．５　搅拌速度的影响图３是静置与磁力搅拌两种条件下所得ＴＥＯＳ水解产物的红外图谱（常温条件下，ＴＥＯＳ、Ｈ２Ｏ、ＥｔＯＨ和硝酸溶液分别为７５、１００、１００和６份）．由图可见，虽然实验发现，搅拌大大加快了ＴＥＯＳ在水溶液中的反应速度（由静置１４０ｍｉｎ实现澄清到搅拌条件下７５ｍｉｎ实现澄清），但所得水解产物的红外图谱基本不变．说明搅拌除了提高ＴＥＯＳ与水的反应速率外，对水解产物没有什么大的影响．这应归因于ＥｔＯＨ存在的条件下，ＴＥＯＳ与水的相容性较好．图３　静置和搅拌条件下所得ＴＥＯＳ水解产物的红外图谱Ｆｉｇ．３　Ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ＴＥＯＳ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｉｎｃａｓｅ　ｏｆ　ｓｔｉｒｒｉｎｇ　ｑｕｉｅｔｉｎｇ２．６　储存时间的影响图４是ＴＥＯＳ水解产物（常温静置条件下，ＴＥＯＳ、Ｈ２Ｏ、ＥｔＯＨ和硝酸溶液分别为７５、１００、１００图４　ＴＥＯＳ水解产物不同储存时间对应的红外图谱Ｆｉｇ．４　Ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ＴＥＳＯ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｔｉｍｅ和６份）存储不同时间对应的红外图．由图可见，存储３ｄ，红外图谱基本无变化；但存储６ｄ后，产物的红外图谱在１　０６８．０和８４７．５ｃｍ－１处出现明显的Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ峰，说明随着存储时间的延长，ＴＥＯＳ水解产物会逐渐发生缩聚．因此制备的ＴＥＯＳ水解产物不能存放太长时间．３　结论通过上述研究，得到ＴＥＯＳ的水解工艺，即质量比为７５∶１００∶１００∶６的ＴＥＯＳ、Ｈ２Ｏ、ＥｔＯＨ和硝酸溶液（硝酸和水的质量比为１∶２０配成）在常温条件下搅拌或静置至澄清．所得产物完全水解，且水解产生的Ｓｉ—ＯＨ基本未发生缩聚反应．该水解产物随着存储时间的延长逐渐发生缩聚，应该尽快使用．参考文献：［１］　颜培力，郭　爽，马铁成，等．紫外光诱导甲基丙烯酸甲酯／二氧化硅复合微粒的制备研究［Ｊ］．无机盐工业，２００７，３９（６）：１８－２０．［２］　张正国，黄弋峰，方晓明，等．硬脂酸／二氧化硅复合相变储热材料制备及性能研究［Ｊ］．化学工程，２００５，３３（４）：３４－３８．［３］　尤　宏，张兴文，吕祖舜，等．正硅酸乙酯改性的ＧＰＭＳ有机－无机材料研究［Ｊ］．材料科学与工艺，２００３，１１（４）：４３０－４３３．［４］　ＳＡＫＫＡ　Ｓ，ＫＡＭＩＹＡ　Ｋ．Ｔｈｅ　Ｓｏｌ－Ｇｅｌ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒｏｌｙ－ｓｉｓ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ａｌｋｏｘｉｄｅｓ　ｉｎ　ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｌａｓｓ　ｆｉｂｅｒｓａｎｄ　ｆｉｌｍｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎｏｎ－Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　Ｓｏｌｉｄｓ，１９８２，４８：３１－４６．［５］　王　芳．ＴＥＯＳ溶胶凝胶法制备二氧化硅／有机硅复合体系［Ｄ］．北京：地质大学，２００６．［６］　顾宇辉，古宏晨，徐　宏，等．正硅酸乙酯水解过程的半经验量子化学研究［Ｊ］．无机化学学报，２００３，１９（１２）：１３０１－１３０６．［７］　余锡宾，吴　虹．正硅酸乙醋的水解、缩合过程研究［Ｊ］．无机材料学报，１９９６，１１（４）：７０３－７０７．［８］　霍玉秋，翟玉春，童华南．３种共溶剂对正硅酸乙酯水解的影响［Ｊ］．东北大学学报：自然科学版，２００４，２５（２）：４３０－４３２．·６７· 兰州理工大学学报 第３７卷。

利用凝胶色谱技术(GPC)系统研究正硅酸乙酯水解产物聚合过程动力学,测定动态聚合物分子量分布。

实验结果表明, 聚合物具有一定的分子量分布范围; 首次发现不论是否加HCl,正硅酸乙酯水解产物聚合反应类型都是缩聚反应, 缩聚机理和弱酸性水溶液硅酸相似,缩聚后期重均分子量对数log(Mw)和反应时间成线性关系,并且H2O/Si(OEt)4≥6时缩聚后期聚合物分子量分布出现2个聚合物分布峰; HCl抑制缩聚反应,而H2O 促进缩聚反应。

用CC-9A气相色谱仪测定并计算了正硅酸乙酯水解与缩合形成溶胶-凝胶的转化过程中的ROH、H_2O、Si-OR、Si-OH的浓度变化.研究了温度、pH对水解与缩合反应的影响.得出了水解与缩合反应机理与速率常数.发现酸性体系对水解有利而对缩合不利;且缩合反应主要是在硅醇之间进行.碱性体系对缩合有利而对水解不利;且缩合反应主要是在硅醇与硅酯之间进行.【正题名】: 正硅酸乙酯水解制备二氧化硅纳米粉体的研究【作者】: 迟广俊【出版年】: 2000【总页数】: 65【授予学位】: 硕【授予学位单位】: 鞍山钢铁学院【导师姓名】: 赵国鹏周英彦【馆藏号】: Y338825【分类号】: O69【关键词】: 液相法纳米二氧化硅制备双滴加【正文语种】: CHI【文摘语种】: CHI【文摘】:该文采用乙醇为溶剂、以TEOS为原料首次研究了在该体系下通过水解法制备SiO<,2>纳米粉体的工艺及其各因素的影响规律,对其成核、长大及团聚机理进行探讨。

主要结果如下：1、在低TEOS 浓度和高TEOS浓度下,对TEOS浓度、NH<,3>浓度、H<,2>O浓度对最终粒径的影响进行了研究。

实验研究表明,在低TEOS浓度下,溶液内沉淀含固量较低,所制备的粒子单分散性较好,粒径偏大(主要在80nm-173-nm之间)；随着TEOS浓度、NH<,3>浓度、H<,2>O浓度的增加,粒子直径相应变大；随着H<,2>O 浓度的增加,粒径变化不显著。

TEOS溶胶凝胶法制备二氧化硅有机硅复合体系二氧化硅-有机硅复合材料由于兼具无机二氧化硅和有机硅的特性具有广阔的应用前景。

因此将纳米SiO_2和有机硅聚合物有效地复合，形成无机-聚合物复合材料，在国内外是一个非常活跃的领域，也是本论文研究的主要对象。

本文首先在阅读、分析和研究大量国内外文献资料的基础上，针对正硅酸乙酯溶胶-凝胶过程制备二氧化硅、二氧化硅与有机硅形成复合体系、二氧化硅表面活性、正硅酸乙酯(TEOS)与二甲基二乙氧基硅烷(DDS)的反应等问题的国内外研究现状进行了详细的分析和总结。

在此基础上，结合正硅酸乙酯溶胶-凝胶过程制备二氧化硅及前人对过程的研究现状，确定了以酸催化正硅酸乙酯溶胶-凝胶过程为手段来制备活性二氧化硅中间体，并结合动态激光光散射和红外光谱为主要手段来对过程进行分析。

针对国内外对DDS-TEOS的研究，确定了本论文首先要研究不同用水量情况下，DDS对TEOS溶胶-凝胶过程的影响。

然后根据过程机理的探讨，结合在高的用水量情况下水解更充分的特征，立足于研究在高的用水量隋况下得到的二氧化硅-有机硅复合体系。

借助各种测试手段，通过控制有机硅单体的种类和反应条件，可得到具备特殊性能的复合材料。

以上述思想为主导，提出了论文题目、研究路线和研究方法，并对论文工作的主要创新点作了简要叙述。

本项研究主要包括以下四个部分：1、正硅酸乙酯溶胶-凝胶过程研究动态激光光散射(DLS)方法是测量纳米及亚微米颗粒粒径的有效方法，以此作为手段来研究正硅酸乙酯溶胶-凝胶过程，得到了中间产物的粒径随时间变化的曲线，能比较直观地反映出正硅酸乙酯溶胶-凝胶溶胶粒子的形成乃至凝胶生成的特征，在国内外未有文献报导。

实验过程中首先控制不同的反应条件，通过测定凝胶时间，来研究反应温度(T)、酸度(HCl∶H_2O)、用水量(H_2O∶Si-OR)、乙醇的用量(C_2H_5OH∶Si)等对酸催化正硅酸乙酯溶胶-凝胶过程的影响。

正硅酸乙酯的水解缩合反应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℃），折光率1.3928，其熔点、沸点、闪点分别为-77、165.5、46℃，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C8H20O4Si或Si(OCH2CH3)4，分子量208.33，CAS号78-10-4结构是为：ORRO—Si—OR（R=CH2CH3）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(OCH2CH3)4+H2O Si(OH)4+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，Si—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 OHHO—Si—OH+ HO—Si—OH + HO—Si—O—Si—OH+ H2O (2)OH OH OH OHOH O C2H5 OH OHHO—Si—OH+C2H5O—Si—OC2H5 HO—Si—O—Si—OH+ C2H5O H (3) OH O C2H5 OH OHn(Si—O—Si) (—Si—O—Si—) (4)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。

正硅酸乙酯水解过程的研究进展
王喜贵;赵慧;张强;吴红英
【期刊名称】《内蒙古石油化工》
【年(卷),期】2001(027)003
【摘要】本文综述了近几年来正硅酸乙酯水解、缩合反应历程的研究进展,并讨论了影响反应速率和反应历程的因素.
【总页数】3页(P17-19)
【作者】王喜贵;赵慧;张强;吴红英
【作者单位】内蒙古师范大学化学系,呼和浩特,010022;内蒙古师范大学化学系,呼和浩特,010022;内蒙古师范大学化学系,呼和浩特,010022;内蒙古师范大学化学系,呼和浩特,010022
【正文语种】中文
【中图分类】O6
【相关文献】
1.正硅酸乙酯水解-缩合过程的动态激光光散射研究 [J], 王芳;刘剑洪;罗仲宽;张黔玲;陈敬中;袁洁
2.正硅酸乙酯—硝酸钴体系中水解,凝胶动力学过程 [J], 潘金德
3.涂料用正硅酸乙酯水解过程影响因素研究 [J], 娄三钢
4.正硅酸乙酯的水解,缩合过程研究 [J], 余锡宾;吴虹
5.正硅酸乙酯水解过程的半经验量子化学研究 [J], 顾宇辉;古宏晨;徐宏;韩哲文
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SiO2纳米球的粒径均一性研究及其在硅光学共振纳米柱阵列中的应用彭新村;王智栋;曾梦丝;刘云;邹继军;朱志甫;邓文娟【摘要】近年来,半导体纳米结构材料的光学共振效应作为一种重要的光调控手段被广泛应用于各类光电子器件.本文用改进的两步Stober法制备了粒径在270～330 nm之间的单分散二氧化硅纳米球,通过优化工艺参数有效改善了纳米球的粒径均一性.采用恒温加热蒸发引诱自组装方法将纳米球在硅半导体上自组装成单层膜作为掩膜,采用感应耦合等离子体技术刻蚀制备了硅纳米柱阵列并测试了其光反射谱.光谱结果表明直径在300～325 nm之间的硅纳米柱阵列可以激发四极子Mie光学共振,其在可见光波段的最低反射率低于5％,具有良好的光调控性能.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2019(034)007【总页数】7页(P734-740)【关键词】自组装纳米球;纳米阵列;光学共振【作者】彭新村;王智栋;曾梦丝;刘云;邹继军;朱志甫;邓文娟【作者单位】东华理工大学江西省新能源工艺及装备工程技术中心,南昌 330013;东华理工大学教育部核技术应用工程研究中心,南昌 330013;东华理工大学江西省新能源工艺及装备工程技术中心,南昌 330013;东华理工大学江西省新能源工艺及装备工程技术中心,南昌 330013;东华理工大学江西省新能源工艺及装备工程技术中心,南昌 330013;东华理工大学江西省新能源工艺及装备工程技术中心,南昌330013;东华理工大学江西省新能源工艺及装备工程技术中心,南昌 330013;东华理工大学江西省新能源工艺及装备工程技术中心,南昌 330013【正文语种】中文【中图分类】TN204纳米结构材料的光学共振效应作为一种重要的光调控手段引起了广泛关注[1-8]。

间接带隙硅(Si)半导体在可见光波段具有较高的折射率(>4)和较低的消光系数(<0.2), 其纳米结构材料对光具有较强的米氏散射作用, 能够激发米氏共振(Mie Resonances, MR)[9]。

一．正硅酸乙酯的水解（甲组分的制备）正硅酸乙酯水解可以酸或碱作为触媒，以酸为触媒反应较慢，生产时易控制。

同时，主剂内带有酸性条件下可稳定活性大的硅烷醇基团，从而提高贮存稳定性。

以碱为触媒反应快，常导致胶结。

当正硅酸乙酯是以酸作为触媒来进行水解，所制成的主剂其贮存期通常为9-12个月。

但主剂不能与锌粉放在一罐内。

因为其中酸性稳定剂与锌粉会起反应产生氢气，此外锌还要与游离的硅烷醇基团反应。

下面以酸为触媒为例说明正硅酸乙酯的水解工艺。

将水、盐酸、冰乙酸、丁醇、乙酸丁酯、乙二醇乙醚乙酸酯等加入到反应器中，开动搅拌，升温到60℃±2℃，把正硅酸乙酯于1.5-2小时内滴加到反应器中。

然后升温到70℃±2℃，保温1.5小时后，用吗啉测定终点，合格后，降温到40℃，出料，备用。

用吗啉测定反应终点的方法是在有刻度的10mL容量的试管中加入4.5mL的水解正硅酸乙酯，然后加入0.5mL吗啉，将试管正反摇动，测定其胶结时间，在25℃时一般控制在150-350秒之间。

二．正硅酸乙酯水解工艺中几个参数的确定:1. pH值的选择正硅酸乙酯在碱性介质中水解反应较难控制。

当在酸性条件下水解时，应当对pH值进行控制。

pH值越大，水解液越不稳定，例如当pH值为6时，水解液大约经过1分钟就可能胶化；pH值越小，水解液越稳定。

综合考虑水解液的贮存稳定性，以及水解液中的酸对锌粉和基体钢材产生反应有利于硅酸锌铁的形成，增强防腐性能，选定pH值为1.5-2.0。

在实际操作中，有时可以选择冰乙酸作为水解正硅酸乙酯的辅助催化剂，作为主催化剂盐酸的一种有效补充，可以对pH值起缓冲作用。

2.水解温度正硅酸乙酯在水解过程中会缓慢地放热，因而选择合适的水解温度能够保证正硅酸乙酯的水解能较快而平稳地进行。

一般地说，在60℃±2℃下滴加正硅酸乙酯，在70℃±2℃下保温，正硅酸乙酯能够有效地水解，且反应平稳。

水解温度一旦超过80℃，易形成暴沸，且水解反应生成的乙醇会大量外逸，很不安全。

正硅酸乙酯（TEOS）水解制备单分散二氧化硅（SiO2）微粒是一项具有重要研究价值和应用前景的课题。

本文将从深度和广度两个方面进行全面评估，以期撰写出一篇有价值的文章，帮助您更全面地理解该主题。

一、正硅酸乙酯水解制备单分散二氧化硅微粒的概念正硅酸乙酯（TEOS）水解制备单分散二氧化硅微粒是一种常见的制备方法，通过水解反应得到的二氧化硅微粒具有较小的粒径分布和均匀的形貌特征。

这种方法被广泛应用于制备催化剂、光学材料、生物医药等领域，具有重要的科学研究和工程应用意义。

二、深度探讨正硅酸乙酯水解制备单分散二氧化硅微粒的研究1. TEOS水解反应机理在TEOS水解反应中，TEOS分子中的硅-氧键被水分子水解，生成二氧化硅凝胶。

通过控制水解反应的条件和添加催化剂等方法，可以有效地控制产物的粒径和分布，实现单分散二氧化硅微粒的制备。

2. 影响因素分析水解反应的温度、酸碱性、水解速率和搅拌等因素对产物形貌和性能具有重要影响。

在研究中，需要全面考虑这些因素，并对其进行深入分析。

3. 表征技术和分析方法采用透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等表征技术和分析方法，可以对制备的二氧化硅微粒进行形貌、结构和物理化学性质的全面表征，为研究提供可靠的数据支持。

三、广度拓展正硅酸乙酯水解制备单分散二氧化硅微粒的研究1. 应用前景展望单分散二氧化硅微粒在催化剂制备、光学材料和生物医药领域具有广泛的应用前景，对其制备方法进行深入研究，可以为相关领域的应用提供重要的技术支撑。

2. 非均相催化剂制备通过调控TEOS水解反应条件和添加催化剂，可以制备具有特殊形貌和结构的二氧化硅微粒，为非均相催化剂的制备提供新的途径和思路。

3. 生物医药材料应用制备单分散二氧化硅微粒具有良好的生物相容性和药物载体性能，可用于药物控释、细胞成像等领域，具有重要的生物医药应用潜力。

四、总结与回顾从深度和广度两个方面全面探讨了正硅酸乙酯水解制备单分散二氧化硅微粒的研究，分析了其在催化剂制备、光学材料、生物医药领域的应用前景，希望能够为相关领域的研究和应用提供一些有益的参考和启发。

收稿日期:2007-06-051 作者简介:郭　研(1974～),女,吉林省长春市人,讲师,硕士.　3基金项目:吉林省教育厅科学技术研究项目资助(吉教科合字[2007]360号)动态光散射法监测纳米二氧化硅制备过程粒度的变化及过程分析3郭　研1　丁雪峰2　肖尊东3(1:吉林建筑工程学院基础科学部,长春　130021;　2:吉林大学化学学院,长春　130021;3:吉林省环境科学研究院,长春　130021)摘要:动态光散射是常用的一种用于检测颗粒粒径分布的方法.笔者利用动态光散射法对硅酯水解法制备纳米SiO 2过程进行监测,对粒径分布的图表进行了讨论分析.结果表明,反应温度在50℃的正硅酸乙酯水解缩合过程中,粒径存在明显的先增大后减小现象.关键词:纳米SiO 2;动态光散射;颗粒粒度;变化中图分类号:O 61214 文献标识码:A 文章编号:100921288(2008)0420031203Dynamic Light Scattering to Study the Size Change of N ano 2SiO 2Particlesand Process AnalysisGUO Yan 1,DIN G Xue 2feng 2,XIAO Zun 2dong 3(1:B asic Science Depart ment ,Jilin A rchitectural and Civil Engineering Institute ,Changchun 130021;2:Jilin U niversity Chemist ry Institute ,Changchun 130021;3:Jilin Environment Science Academe ,Changchun 130021)Abstract :Dynamic light scattering is one of the most popular methods used to determine the size of particles.The text use dynamic light scattering to study nano 2SiO 2by the hydrolysis of TEOS preparation ,and discussing the chart of particle distributing.The result makes know that the size of particles is obvious accretion firstly and min 2ish during the hydrolytic polycondensation of TEOS.K eyw ords :nano 2SiO 2;dynamic light scattering ;grain size ;change 动态光散射(DLC )是通过研究散射光在某一固定空间位置上,散射光强随时间的涨落现象来获取混杂在其中的待测颗粒粒径的有效技术[1].笔者主要利用粒度仪(3000HSA ),对硅酯水解法制备纳米二氧化硅过程进行时时监测,对粒径分布的图表进行了讨论分析.1　实验仪器和药品 正硅酸四乙酯:Si (OC 2H 5)4,广东汕头市西陇化工厂;蒸馏水:实验室自制;乙醇:北京化工厂;氨水:北京化工厂,配制成一定浓度.三口烧瓶,搅拌器,恒温水浴箱,移液管3支,量筒,粒度仪(3000HSA ).第25卷　第4期2008年12月吉　林　建　筑　工　程　学　院　学　报Journal of Jilin Architectural and Civil Engineering InstituteVol.25　No.4Dec 120082　实验方法 以分析纯无水乙醇作溶剂,加入少量蒸馏水及原硅酸四乙酯(TEOS )均匀搅拌,保持反应的温度为50℃.一段时间后,加入适量水解催化剂氨水.自加入氨水时起,每隔几分钟取样,利用动态光散射法进行粒度监控,通过一些平行实验,从而,了解纳米二氧化硅粒子的从水解—成核—长大的变化过程.3　动态光散射法监测纳米二氧化硅的粒径数据和图表分析311　动态光散射监测纳米二氧化硅的粒径数据 将不同时间段取样的测量结果列于表1.表1　动态光散射监测纳米二氧化硅的粒径数据距加入氨水后的时间间隔/min样品编号Area /%Mean /nm Width /nm 距加入氨水后的时间间隔/min样品编号Area /%Mean /nm Width /nm 200211　6219　5914　23192　9312　13317　271623711137144715450025110010109161101550022174177517341765002611001097131041722513303178513105002713192611612150023110010127109122961110116261325002416184710612图1-001 图1-002 由表1可以看出,在不同时间里粒径分布的百分率并不相同,相应的粒径尺寸和分布宽度也不一致,说明二氧化硅粒子在反应中变化细微,粒子的粒径大小不等,最终粒径大小为10116nm.312　动态光散射监测纳米二氧化硅的粒径图表分析 硅酯水解法制备纳米二氧化硅,一般认为,SiO 2的形成是TEOS 的水解与缩合的过程.R A 1Assink 认为,其反应动力学过程[2]可简写为:Si —OR +H —OH —Si —OH +ROH 图1-003 图1-004图1-005 图1-006Si —OR +HO —Si —Si —O —Si +ROH Si —OH +HO —Si —Si —O —Si +HOH第一步正硅酸乙酯水解形成羟基化的产物和相应的醇,第二三步硅酸之间或硅酸与正硅酸乙酯之间发生缩合反应.实际上第一步和第二步的反应是同时进行的,其过程非常复杂,因此,无法独立描述和区别水解和缩聚反应过程.在反应过程中,反应混合液经历了由透明无色、浑浊、淡乳白(或浅蓝白色)至乳白的颜色变化过程,反应开始后,很短时间浑浊就开始出现.当缩聚过程继续进行时,缩聚物就形成空间网络结构.正硅酸乙酯的水解到形成纳米二氧化硅的过程,可以归纳为这样一个过程:水解———成核———长大.水解的具体形成机理如下:碱催化条件下的TEOS 水解属于OH -离子直接进攻硅原子核的亲核反应机理,中间过程少,故水解速度快.TEOS 分子中的硅原子周围由4个尺寸较小的烷氧基-OC 2H 5与之键合,因此,硅原子表面直接暴露在外,容易吸收周围的阴离子.在碱性催化剂氨23吉　林　建　筑　工　程　学　院　学　报第25卷水参与下,由于OH -半径较小,将直接对硅原子发动亲核进攻,从而使硅原子核带负电,并导致电子云向另一侧的OR -基团偏移,致使该基团的Si -O 键被削弱而最终断裂,完成水解.一旦反应中产生羟基,之后的反应就会涉及水解和聚合的竞争,因此,羟基的生成对反应的进行起着决定作用[3].水解后,形成硅核,再继续缩合长大.因此,在形成纳米二氧化硅的过程中,随着反应的变化,粒子粒径及分布将随之而变.对应表1,将不同时间段的动态光散射图表列举如下:图1-007 图1-008图1的001-002表明TEOS 水解成核过程;图001混合颗粒的粒径6219%为5914nm ,峰宽为2319nm ;371119%为13714nm ,峰宽为4715nm ;图002混合颗粒的粒径7417%为7517nm ,峰宽为3417nm ;2513%为30317nm ,峰宽为8513nm ,水解反应还不完全.图1的003-004表明TEOS 水解基本完全,形成了微核;图004说明反应有少量硅酸之间或硅酸与正硅酸乙酯之间发生了缩合反应,反应物粒径分配不均,粒子粒径达到最大值.图1的005-006是长大过程.粒子粒径较图1-004的粒径减小.由于反应过程有中断取样影响,粒径分布宽度偏大,粒子粒径大小不一.图1-007是反应完毕后所测得的粒径,平均粒径为10116nm ,分布稍有不均.原因可能在于反应过程有不均匀的因素,中断取样或反应时间稍长造成的.图1-008为动态光散射监测纳米二氧化硅粒径7个图表叠加效果.4　粒径变化趋势及SiO 2粒子的透射电镜(TEM ) 该反应的温度为50℃,在正硅酸乙酯水解缩合过程中,由图2表明:粒径存在明显的先增大后减小过程.图3为SiO 2粒子的TEM 照片.由此可以看出,纳米二氧化硅的粒子成球形,分布较好.5　结论 通过实验可以看出:纳米二氧化硅粒子的生成,经历了水解—成核—长大的变化过程,在不同阶段,纳米粒子粒径的分布、均匀性不同.反应温度为50℃,正硅酸乙酯水解缩合过程中,粒径存在明显的先增大后减小过程.这一结论对研究纳米二氧化硅体系的制备具有重要的指导意义.参　考　文　献 [1]　刘桂强,杨冠玲,何振江1动态光散射在颗粒检测中的应用〔J 〕1中国粉体技术,2005(3):19-251 [2]　沈新璋,金名惠,孟厦兰1纳米二氧化硅的制备及表征〔J 〕1涂料工业,2002(9):15-161 [3]　王　芳,刘剑洪,罗仲宽1正硅酸乙酯水解-缩合过程的动态激光光散射研究〔J 〕1材料导报,2006,20(6):144-146133　第4期郭　研,丁雪峰,肖尊东:动态光散射法监测纳米二氧化硅制备过程粒度的变化及过程分析。

正硅酸乙酯水解过程的研究进展王喜贵　赵慧　张强　吴红英(内蒙古师范大学化学系　呼和浩特　010022) 摘　要　本文综述了近几年来正硅酸乙酯水解、缩合反应历程的研究进展,并讨论了影响反应速率和反应历程的因素。

关键词　正硅酸乙酯　水解反应 正硅酸乙酯的水解是利用湿化学方法制备新型玻璃、陶瓷及其它无机功能材料的崭新方法,也被称为溶胶—凝胶方法,所谓溶胶—凝胶法是指金属有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化,再经过热处理而形成氧化物或其它化合物固体的方法,该法是在19世纪中叶,由法国化学家Ebeman 〔1〕等人最早应用的。

正硅酸乙酯的水解是溶胶—凝胶技术中应用最广的制备以SiO 2为基质材料的玻璃、陶瓷等新型材料的方法。

1950年AELION 〔2〕等人对正硅酸乙酯水解进行了系统的研究,得出了一些有实际应用的结论,为以后利用正硅酸乙酯水解制备各种材料提供了理论基础。

溶胶—凝胶技术与传统的使用熔融—冷却法制备玻璃和陶瓷等材料相比具有许多独特的优点:(1)反应温度低,能确保各组份分子保持其物理、化学特性。

(2)反应从溶液开始,确保各组份在分子状态混合均匀,防止相分离。

(3)化学计量准确,易于加工成型,易于改性、易于控制掺杂成分的种类和数量。

(4)不涉及高温反应,所以副反应少,可制备高纯度和高均匀度的材料。

(5)工艺简单、生产设备简单,不需要昂贵设备。

由于溶胶—凝胶工艺独特的优点日益受到人们的重视,其应用也十分广泛〔3-6〕。

但溶胶—凝胶技术的水解过程对制备出的材料性能有很大影响,特别是对正硅酸乙酯来说,如果控制不好其水解过程,制备过程的材料极易破裂,所以人们对正硅酸乙酯的水解过程进行了详细研究,通过控制水解和聚合反应的条件,制备出的各种性能的材料,本文综述了正硅酸乙酯水解过程的各种控制研究。

1　正硅酸乙酯的水解缩合反应正硅酸乙酯的水解缩合反应分三步,第一步是正硅酸乙酯水解形成羟基化的产物和相应的醇,羟基化的产物也称硅酸。

正硅酸乙酯的水解缩合反应Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998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（20/4℃），折光率，其熔点、沸点、闪点分别为-77、、46℃，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C8H20O4Si或Si(OCH2CH3)4，分子量，CAS号78-10-4结构是为：ORRO—Si—OR（R=CH2CH3）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(OCH2CH3)4+H2O Si(OH)4+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，Si—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 OHHO—Si—OH+ HO—Si—OH + HO—Si—O—Si—OH+ H2O (2)OH OH OH OHOH O C2H5 OH OHHO—Si—OH+C2H5O—Si—OC2H5 HO—Si—O—Si—OH+ C2H5O H (3) OH O C2H5 OH OHn(Si—O—Si) (—Si—O—Si—) (4)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。

二氧化硅溶胶稳定性的研究一、本文概述二氧化硅溶胶，作为一种重要的无机非金属材料，因其独特的物理化学性质和广泛的应用领域，一直受到科研工作者和工业界的广泛关注。

其稳定性问题更是决定其应用性能的关键因素。

本文旨在全面研究和探讨二氧化硅溶胶的稳定性问题，通过对溶胶的稳定性机制、影响因素以及提升策略等方面进行深入分析，以期为提高二氧化硅溶胶的应用性能提供理论支撑和实践指导。

具体而言，本文将首先概述二氧化硅溶胶的基本性质和应用领域，明确研究的重要性和意义。

接着，从溶胶的稳定性机制出发，分析二氧化硅溶胶在不同环境条件下的稳定性表现。

在此基础上，通过实验研究，探讨各种影响因素，如pH值、温度、离子强度等，对二氧化硅溶胶稳定性的影响规律。

还将研究如何通过调整制备工艺、添加稳定剂等手段提高二氧化硅溶胶的稳定性。

本文将总结研究成果，提出可能的改进方案，并展望二氧化硅溶胶未来的研究方向和应用前景。

本文的研究不仅有助于深入理解二氧化硅溶胶的稳定性问题，而且可以为提高其在各个领域的应用性能提供有力支持，具有重要的理论价值和实践意义。

二、二氧化硅溶胶的稳定性因素二氧化硅溶胶的稳定性受到多种因素的影响，这些因素可以大致分为内在因素和外在因素两大类。

内在因素主要包括二氧化硅溶胶的粒径、比表面积、表面电荷和表面官能团等。

粒径的大小对溶胶的稳定性有重要影响。

一般来说，粒径越小，溶胶的稳定性越高，因为小粒径的粒子具有更大的比表面积，粒子间的相互作用力更强，更难以聚沉。

表面电荷也是影响溶胶稳定性的重要因素。

二氧化硅溶胶的表面通常带有一定的电荷，这些电荷可以通过静电斥力防止粒子间的聚沉，从而增强溶胶的稳定性。

表面官能团的存在也能对溶胶的稳定性产生影响。

例如，硅羟基（Si-OH）等官能团可以通过氢键等作用增强粒子间的相互作用，从而提高溶胶的稳定性。

外在因素则主要包括温度、pH值、电解质浓度和溶剂类型等。

温度是影响溶胶稳定性的重要因素。

随着温度的升高，溶胶的粒子运动速度加快，粒子间的碰撞几率增大，从而可能导致溶胶的聚沉。

创作編号丄GB8878185555334563BT9125XW创作肴：凤呜大王*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、乙瞇。

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、265.5、46°C,无水分时稳定，蒸镭时分解。

遇水逐渐分解成氧化硅。

分子式为C8H20O4S1 或Si(OCH2CH3)4,分子量208.33, CAS 号7&20-4结构是为：ORIRO—Si—OR (R二CH2CH3)IOR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(OCH2CH3)4+H2O -► Si(OH)4+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，Si—0— 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。

0H OH OH OH1111H0--Si —0H+HO —Si —+ H0--Si —0 —Si —0H+ H2O 1111⑵OH OH OH OHOH 1OC2H51OH OH1 1HO—Si—OH+C2H5O—Si—OC2H5 -► HO—Si—O—Si—0H+ C2H5O H⑶OH OC2H5 OH OHn(Si 一0 f Si) ( — Si — 0 — Si —)⑷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。