正硅酸乙酯的水解

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。

3.水解度的确定

正硅酸乙酯的水解度大于50%时，其贮存稳定性差，易凝胶化。水解度小于20%时虽然贮存稳定性好，但水解液活性低，涂膜完全固化的时间较长，且涂膜的耐水性、耐盐水性等性能受到影响。一般地说，水解度以20%-40%为宜。正硅酸乙酯水解到x分数的实验式为SiO2x (OC2H5) 4(1-x)可以用作推导多硅酸乙酯的当量与水解的程度，并计算达到主剂所需水解度百分比时，所需水的数量。从上述实验式，可求得化合量。化合量= SiO2x(OC2H5) =208-148x=208-1.48H式中H为水解度(%)。

4(1-x)

在多硅酸乙酯内S02浓度为SiO2=(SiO2相对分子质量×100)/多硅酸乙酯化合量=60×100/(208-1.48H)

1mol多硅酸乙酯主剂达到所需水解度x所需水的量为2xmol。

在水解液内达到所需浓度时溶剂的加入量可用下列公式计算：溶剂的加入量=6000/所需SiO2%.