硅酸乙酯结合剂(ethyl  orthosmcate  binder)

耐火材料结合剂的一种。它是由四氯化硅与乙醇反应生成的化合物，再经水解而制得的水溶液。硅酸乙酯的分子式为Si(OC₂H₅)₄，又称正硅酸乙酯或原硅酸乙酯。硅酸乙酯的水解液中含有起结合作用的醇性硅溶胶。这种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。

制备         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^oC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>^299oC→ 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、脱色和过滤即得到产品。

性能      纯硅酸乙酯为无色或淡棕色液体，密度为0.932kg／m。，沸点为168^o8C，熔点为-82.5^oC，折射率为1.3928。不同聚合度的工业硅酸乙酯的理化性能见表1。工业用的典型硅酸乙酯的理化性能见表2。硅酸乙酯与水互不溶解，可溶于甲醇、乙醇、异丙醇和丁醇等醇系列溶剂中。

应用       硅酸乙酯本身没有结合能力，若用硅酸乙酯作耐火材料的结合剂，必须经过水解处理方可使用。硅酸乙酯的水解反应在仅有水的条件下进行得很缓慢，一旦受酸(H⁺)或碱(OH^-)的催化作用，其水解速度大大加快。一般使用盐酸作催化剂，因为用碱作催化剂会使水解溶液很快发生凝胶作用而使水解溶胶失去稳定性，从而失去结合能力，硅酸乙酯在酸催化作用下的水解反应如下：

水解反应实质上?就是硅酸乙酯中的乙氧基(C₂H₅O-)被水中的羟基(-OH)取代，其结果是由硅酸乙基酯()转变成硅醇基()。硅醇基具有高度的活性，能继续与其它硅酸乙基或硅醇基发生酸交换或醚化反应，反应如下：

酯交换反应：

醚化反应

但水解反应程度须进行一定的控制，以制成稳定的硅酸乙酯水解液。否则，连续的反应结果会形成体型聚有机硅而失去稳定性，变成为不溶的凝胶体，从而失去作业性。硅酸乙酯水解液的稳定性主要是靠加入的酸或碱来调整。pH值在1.5～2.5之间出现凝胶时间较长，水解液最稳定，低于或高于此范围，水解液易出现凝胶，pH值在5～6之间易出现凝胶，水解液最不稳定。因此，一般水解液应控制在2.0～2.5之间，以保持其稳定性，以便与耐火材料混合后保持一定的作业时间(施工或成型时间)。但成型后又必须使硅酸乙酯水解液由溶胶转变成凝胶，使成型体发生凝结与硬化，这就需要加一种迟效性促硬剂。由于硅酸乙酯水解液呈酸性，促硬剂(又称凝胶剂)可采用碱性化合物。可作为迟效促硬剂的物质有轻烧MgO粉、铝酸钙水泥(CaO•Al₂O₃、CaO•2Al₂O₃)和聚磷酸钠等。用轻烧氧化镁粉时，可先将氧化镁粉加入水和甘油的混合物中混合均匀后再加入耐火混合料中，以改变MgO粉加入量和甘油含量来控制凝胶时间。可作为凝胶剂的有机物质有：脂肪族胺或杂环胺，如单乙醇胺，环己胺、二环己基胺、对氧氮己环和氮杂环己烷等。加入有机胺类化合物时其凝胶控制方法为：(1)调整水／乙醇溶液中的水含量；(2)调整胺的加入量；(3)加入稀释剂(如异丙醇)调整。硅酸乙酯水解液可作精密铸造型模耐火材料的结合剂，也可作粘土质、高铝质、刚玉质、含锆英石质、莫来石质、碳化硅等制品和浇注料的结合剂。