精细化工概论,重要概念分析

精细化学品(Fine chemicals)即精细化工产品

具有深度加工、技术密集度高、小批量生产、高附加价值、一般具有特定功能的化学品。通用化工产品(Heavy chemicals)或大宗化学品

一些应用范围广泛，生产中化工技术要求较高，产量大的产品，例如石油化工中的塑料、合成纤维及橡胶。

精细化学品的定义

目前得到多数国家公认的定义：

对于基本化学工业生产的初级或次级化学品经过深加工而制取的具有特一定或特定用途、小批量生产的系列产品，称为精细化学品。

精细化学品化学——研究精细化学品的组成、结构、性质、变化、制备及应用的科学。

精细化工——是“精细化学品生产工业”的简称，属化学工程学范畴。

当任意两相接触时, 两相之间决非是一个没有厚度的纯

几何面,实际存在厚度的过渡区, 这一过渡区通常称之为界面

(其中一相是气体时，称为表面)。

表面分子不稳定，它有向液体内部迁移的趋势，即有缩小表面积的趋势，这个力简称表面张力

某些物质能使溶剂的表面张力降低的性质称为表面活性。具有表面活性的物质叫表面活性物质

4）表面活性剂定义：加入很少量即能降低溶剂（一般为水）的表面张力，改变体系界面状态，以达到实际应用要求的一类物质。

固体表面能：表面上的质点受到不平衡的作用力，要将内部质点迁移到表面时，要克服向内的引力，即要增强新表面，必须反抗内部引力的作用。

分散指不溶性微粒分布在液体或半固体中组成的粗分散体系，也称悬浮液。粒子为1-10um 为胶体分散。

分散相、连续相和分散剂三部分构成

（1）固液界面吸附，降低自由能；

（2）庞大亲水集团造成空间阻碍，防止微粒重新靠近合并。

（3）增大浓度，电性排斥作用。

两种互不相容的液体，一相以微滴的形式分散在另一相中,形成的多相分散体系，称为乳状液

为使该混合体系稳定，加入起帮助分散和稳定作用

的第三组分称作乳化剂，表面活性剂是常用的乳化

剂。

（2）乳化剂的作用; 降低界面张力, 增加界面强度, 产生界面电荷

多重乳液：是一种O/W型（水包油型）和W/O型(油包水型共

存的乳状液复杂体系。

主要用于化妆品中。

(W/O）/W型

(O/W）/O型

微乳液:是指一种液体以粒径在10-100nm的液珠分散

在另一不相溶的液体中形成的透明和半透明的分散

体系。

泡沫，是气体分散在液体或熔融固体中形成的热力学不稳定粗

分散物系。

消泡包括破泡和抑泡两种

化学方法：消泡剂

物理方法：搅动、加热或冷却，离心，超声波处理等

吸附铺展在液膜上使液膜局部表面张力降低，导致膜变薄

增溶方式：胶束内核增溶表面活性剂分子间的增溶方式表) 胶束表面的吸附增溶聚氧乙烯链间的增溶

洗涤作用包括两个基本作用：一是降低污垢与基质的结合力二是有防止污垢再沉积的能力柔软平滑性

作用机理：纤维在使用阳离子表面活性剂为主要成分的油剂后，表面活性剂的亲水端排列在纤维的表面，亲油端朝向空气，纤维表面具有一层油膜，从而产生柔软平滑作用。

抗静电性

表面活性剂抗静电原理在于：

疏水端吸附在材料表面，亲水端朝向空气。亲水性膜吸收空气中的水分，因此好像物体表面多了一层水层，产生的静电易于传递到大气中，从而降低了物体表面的电荷。

杀菌性，机理:与蛋白质发生作用具有杀菌作用，在细菌表面形成一层憎水基朝外定向排列的致密单分子层，组织营养和水分进入菌体，影响微生物正常代谢，从而死亡。

缓蚀和防锈作用机理:

阳离子表面活性剂可以定向吸附在金属表面形成亲油基朝外的膜层，将水和其他腐蚀性介质隔绝在外。

阴离子表面活性剂能将一些腐蚀性介质包容到胶束内部，使其不能与金属表面接触，也起到缓蚀作用。

胶束（micelles)：当溶液内表面活性剂分子数目不断增

加时，其疏水部分相互吸引，缔合在一起，亲水部分向着

水，几十个或更多分子缔合在一起形成缔合的粒子，称为

胶束。

临界胶束浓度（CMC）：

表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。

C < CMC

分子在溶液表面定向排列，表面张力迅速降低

C ＝CMC

溶液表面定向排列已经饱和，表面张力达到最小值。开始形成小胶束

C > CMC

溶液中的分子的憎水基相互吸引，分子自发聚集，形成球状、层状胶束，将憎水基埋在胶束内部

CMC越小表示该表面活性剂的活性越大。

影响CMC的因素

(1)亲水基的类型

(2)疏水基团（碳氢链）的长度

(3)化学组成：碳氢链的分支

极性基团的位置

碳氢链上的取代基

亲水亲油平衡值(HLB)是表示表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力。HLB值愈大，亲水性愈强；HLB值愈小，亲油性愈强。

数值范围：HLB值范围为1~40，其中非离子表面活性剂HLB值范围为1~20。

克拉夫脱点是离子型表面活性剂的一种特性常数

临界溶解温度，也称克拉夫脱点

浊点是非离子表面活性剂的一种特性常数。

非离子型表面活性剂在水溶液中的溶解度随温度升高而下降，使溶液变浊，称此开始变浊时的温度就称为浊点非离子型表面活性剂应在浊点以下使用。

特种表面活性剂

含氟表面活性剂是指碳氢链中的氢原子部分或全部被氟原子取代后形成的碳基链或氧杂碳氟链表面活性剂

“三高二憎”：高表面活性、高热稳定性、高化学惰性；同时具有憎水、憎油性。

防水、防油防污处理剂。

洗涤助剂有以下的一些作用

（1）增强表面活性，增加污垢的分散、乳化、增溶，防止污垢再沉积。

（2）软化硬水，防止表面活性剂水解，提高洗涤液碱性，并有碱性缓冲作用。（3）改善泡沫性能，增加物料溶解度，提高产品黏度

（4）降低皮肤的刺激性，并对纺织品起柔软、抑菌、杀菌、抗静电、整饰等作用。

（5）改善产品外观，赋予产品美观的色彩和优雅的香气，从而使消费者喜爱选用，提高商品的商业价值

胶黏剂又称黏合剂，简称胶（bonding agent/adhesive），

是使同种或不同种的固体材料粘接在一起的物质。

胶黏剂的组成

（1）胶黏剂的基料

①起主要作用

②基本条件：良好润湿性能；优良综合力学性能

③一般是固体或黏稠的液体

④品种多：聚合物类、橡胶类、无机物三大类

(2)辅助材料，

按基料分类

有机胶黏剂,天然胶合成胶

无机胶黏剂硅酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硼酸盐、金属氧化物

按用途分类:结构胶,非结构胶,特种胶,密封胶

粘接机理

1）机械理论认为粘接力是由于胶黏剂渗入被粘物表面的缝隙或凹陷处，经固化后产生啮合连接。缺点：机械结合理论不能解释胶粘剂对非多孔性表面的粘合。

2）吸附理论由Mclaren提出的，他认为形成胶接的过程有两个阶段:迁移吸附。

当两理想平面相距1nm，物理吸附的范德华力吸引力可达10-100MPa；0.3~0.4nm，可达100-1000MPa。

3扩散理论胶黏剂与被粘材料接触时，其分子互相扩散，在界面发生互溶，导致界面的消失和过渡层的产生，两聚合物的胶结是在过渡层中进行的

4静电理论苏联学者根据在暗室中胶粘剂层从被粘物表面高速剥离时的放电现象，提出胶粘剂与被粘物之间存在双电层，粘附力主要由双电层的静电引力所引起。

缺点：

➢无法解释用炭黑作填料的胶粘剂及导电胶的胶接现象

➢无法解释由两种以上互溶高聚物构成的胶接体系的胶接现象