精细化工工艺学作业题

第一章 绪论1.精细化学品和精细化率的定义，我国精细化学品的分类如何？ 专业工具书：把产量小、纯度高的化学品泛称为精细化学品；日本：把凡具有专门功能、研究开发、制造及应用技术密集度高，配方技术能左右产品性能，附加值高，收益大，小批量，多品种的商品称为精细化学品； 美国：又称为专用化学品，指全面要求产品功能和性能的一类化学品 我国：把凡能增进或赋予一种（类）产品以特定功能，或本身拥有特定功能的小批量、高纯度的化学品，称为精细化学品。

精细化率（精细化工在整个化学工业中所占的比重） =（精细化工产值/化工产品总值）×100% 精细化率的高低成为衡量一个国家或地区化学工业发达程度和化工科技水平高低的重要标志。

分类：1986年3月6日 11大类 农药、染料、涂料（油漆、油墨）、颜料、试剂和高纯物、信息用化学品（感光材料、磁性材料、）、食品和饲料添加剂、粘合剂、催化剂和各种助剂、化学药品（原料药）和日用化学品、功能高分子材料（功能膜、偏光材料）。

2.简述精细化工和精细化学品的特点，精细化学品量和质的两个基本特性。

生产特性:小批量、多品种、复配型居多,技术密集度高,综合生流程和多功能生产装置,生产工艺多样化 经济特性:投资效率高,附加价值高,利润率高 商业特性:市场排他性,市场从属性,配有应用技术和技术服务产品特性:物理功能、化学功能和生物活性。

量：小批量、多品种质：特定功能、专用性质 3.通用化学品、精细化学品和专用化学品的区别。

通用化学品（Commodity Chemicals ） (非差别性、量大)：指从价廉，易得的天然资源开始，经一次或数次化学加工而制成的最基本的化工原料精细化学品。

（非差别性、量少）：化学试剂、染料、颜料、食品添加剂、催化剂、医药和农药的原药等。

以化合物的形式销售,强调产品的规格和纯度。

初级产品深加工制成。

专用化学品。

（差别性、量少）：指全面要求产品功能和性能的一类化学品，可按商品使用性质分为准商品，多用途功能化合物和最终用途化学品。

如化妆品、肥皂、洗衣粉、洗涤剂、农药。

以混合物形式销售,主要以复配显示专门功能为特点。

第二章 精细化工工艺学基础及技术开发1.简述精细化工工艺学的内涵和主要包括的内容。

精细化工工艺学是指从初级原料、次级原料到精细化工产品的加工方法和过程。

其方法和过程可以采用化学反应，也可采用复配技术，但这些方法和过程应该是技术上可行的、工艺上先进的、经济上合理的、环保上允许的。

对具体产品：选择和确定合成路线和工艺路线、该产品的主要应用及发展动向对单元反应：确定最佳工艺条件、合成技术和完成反应的方法2.精细化工工艺流程设计的四个重要部分原料预处理,反应过程,二级处理,产物后处理3.精细化工产品的研究方法，精细化学品配方研究和设计的基本原则和设计过程方法（我们如何去进行精细化工产品的配方研究与设计?)。

1合成和筛选具有特定功能的目标化合物2配方技术研究: 基本原则：从产品设计的用途出发，在要求产品配方的全部性能指标均应达到规定标准的前提下，使产品配方综合性能指标达到最优化。

3产品性能的检测:以产品的应用效果（性能）来衡量4 应用技术研究5工艺路线的选择和优化4.精细化工新产品发展的一般规律和精细化工过程开发的一般步骤和程序。

原型发展阶段，雏型发展阶段，性能发展阶段，功能扩展阶段精细化工过程开发的一般步骤是从一个新的技术思想的提出，再通过实验室研究、中间试验到实现工业化生产取得经济实效并形成一整套技术资料这一个全过程“设想”——————“现实”基础理论实验探索新方案的提出情报收集分析研究实验室研 究预设计中试设计与施工工业化生产经济技术评价初步评价建立模型概念设计大型冷模实验模型修改精细化工过程开发步骤示意图第三章 染料与颜料1.染料和颜料有何异同？染料的应用途径和染色过程以及固着方式。

染料的分类（应用性质和化学结构）和命名方法。

染料：是能使其它物质获得鲜明、均匀、坚牢色泽的有色有机化合物。

染料通过被染色纤维吸附或与之发生化学结合或机械固着使纤维材料或其他物质染色，其自身颜色不代表织物上的颜色。

传统用途是对纺织品着色或染色。

染料可溶于水或有机溶剂，有的可在染色时转变成可溶状态颜料：是不溶于水和其他有机溶剂的有色物质，能以高度分散微粒状态而使被着色物着色，对所有的着色对象均无亲和力。

颜料常和具有黏合性能的高分子材料合用，靠黏合剂、树脂等其他成膜物质与着色对象结合在一起。

传统用途：对非纺织品进行着色。

染料的应用途径染色：染料由外部进到被染物内部而使被染物获得颜色，如各种纤维、织物、皮革的染色。

着色：在物体形成最后固体状态之前，将其分散于组成物之中，成型后即得有色物体，如塑料、橡胶及合成纤维的原浆着色。

涂色：借助于涂料作用，使染料附于物体表面而使物体表面着色，如涂料、印花油漆等。

染色过程：吸附，扩散，固着染料在被染物内固着，不同的染料与不同的被染物，固着原理不同，染料的固着存在三种类型:1.纯粹化学性固色:2.物理化学性固着:3. 机械固着（物理性）一是按照染料的应用性质分类；1. 酸性染料、酸性媒介染料和酸性络合染料 2. 中性染料 3. 阳离子染料 4. 活性染料 5. 直接染料 . 6，分散染料 7. 还原染料 8. 冰染染料 9. 硫化染料二是根据染料的化学结构分类： 偶氮染料 2. 蒽醌染料 3. 醌亚胺染料 4. 稠环酮类染料 5. 靛族染料6. 酞菁染料7. 芳甲烷染料 .8 硝基和亚硝基染料 9. 硫化染料 10. 芪（1,2-二苯乙烯）染料 11. 活性染料 12. (多)甲川和氮杂甲川染料 此外，还有氮蒽、氧氮蒽、硫氮蒽、噻唑、喹啉等结构的染料我国染料三段命名法，规定如下： 第一段为冠称，表示染料根据应用方法或性质分类的名称，为了使染料名称能细致地反应出染料在应用方面的特征，将冠称分为31类，如酸性、弱酸性等 。

第二段为色称，表示染料在被染物上色泽的名称，色泽的形容词采用“嫩”、“艳”、“深”三字。

第三段是尾称(字尾)，以英文字母结合阿拉伯数字补充说明染料的色光、形态、2.光与颜色之间有何关系？染料的经典发色理论——发色团学说，何谓深色（浅色）、浓色（减色）效应？ 自然可见光： 400-760 nm ；波长越短，能量越高，颜色越浅。

反之亦然。

互补光： 若两种不同波长的光混在一起能变成白光，则称其为互补光。

如红与青绿色光等，具体见颜色环。

1876 年德国人维特(O.N.Witt)提出发色团与助色团论。

认为：有机化合物的颜色是双键引起的，其结构中至少需要有某些不饱和基团存在时才能发色，这些基团称之为发色基团，主要的发色基团有-N=N-、=C=C=、-N=O 、NO2、=C=O 等，含有发色团的分子称为发色体或色原体。

增加染料结构中共轭双键的数量，其颜色加深，羰基数目增加颜色也加深。

当引入另外一些基团时，也使发色体颜色加深，这些基团称为助色团，如氨基、羟基和它们的取代基、卤代基等。

价键理论认为有机共轭分子的结构，可以看作π电子成对方式不同，能量基本相同的共轭结构，其基态和激发态是不同电子结构共振体的杂化体，共振体愈多，其杂化后的基态和激发态能级差愈小，吸收光的波长愈长。

所以在染料分子中，往往增加双键、芳环来增加共轭结构，使染料的颜色蓝移（深色效应）能增加染料吸收波长的效应称为深色效应。

把增加染料吸收强度的效应叫浓色效应。

反之，把降低吸收波长的基础理论实验探索新方案的提出情报收集分析研究实验室研 究预设计中试设计与施工工业化生产经济技术评价初步评价建立模型概念设计大型冷模实验模型修改精细化工过程开发步骤示意图颜色的影响效应称为浅色效应。

把降低吸收强度的效应叫减色效应。

3.简述染料结构与颜色之间的关系（理解并掌握）。

（1）共轭双键长度与颜色的关系共轭双键的数目越多，π→π*跃迁所需的能量越低，选择吸收光的波长移向长波方向，产生不同程度的深色效应。

分子结构中萘环代替苯环或偶氮基个数增加，颜色加深。

共轭双键系统愈长颜色愈深。

芳环越多，共轭系统也越长；电子叠合轨道越多，越易激发；激化能降低，颜色加深。

在偶氮染料中，单偶氮染料大都为黄色、红色，少数为紫色、蓝色，而双偶氮染料大多数由红色至蓝色，多偶氮染料的色泽可以加深到绿色和黑色。

2）取代基对颜色的影响共轭系统中引入－NH2、－NR2、－OH、－OR等供电子基团时，基团的孤对电子与共轭系统中的π电子相互作用，降低了分子激化能，使颜色加深。

吸电子基团如硝基、羰基、氰基等，对共轭体系的诱导效应，可使染料分子的极性增加，从而使激发态分子变得稳定，也可降低激化能而发生颜色蓝移。

在染料分子两端同时存在给电子和吸电子取代基时，颜色作用更明显。

3）分子的平面结构与颜色的关系当分子内共轭双键的全部组成原子在同一平面时，π电子的叠合程度最大，平面结构受到破坏，π电子的叠合程度就降低，激化能增高，产生浅色效应，同时吸收系数也降低。

4）金属络合物对颜色的影响当将金属离子引入染料分子时，金属离子一方面以共价键与染料分子结合，又与具有未共用电子对的原子形成配位键，从而影响共轭体系电子云的分布，改变了激发态和基态的能量，通常使颜色加深变暗。

作为染料内络合用的金属离子通常有Fe、Al、Cr、Cu、Co等。

不同的金属离子由于对共轭系统π电子云的影响不同，所以同一染料与不同金属离子生成的络合物具有不同的颜色，4）介质酸碱性对颜色的影响染料在介质的作用下发生离子化生成电荷，使共轭体系内供电子基团的供电子性或吸电子基团的吸电子性获得加强，产生深色效应；反之离子化的结果使供电子基的供电子能力丧失则产生浅色效应。

（pH指示剂原理4.偶氮染料生产的基本反应和主要工序。

在偶氮染料的生产中，重氮化与偶合反应是两个基本反应和主要工序。

芳香族伯胺与亚硝酸作用生成重氮盐的反应称为重氮化反应重氮盐和酚类、芳胺作用生成偶氮化合物的反应称为偶合反应5.何谓活性染料？活性染料在结构上有何特点？活性染料分子由哪几部分构成？活性染料主要有哪几类活性基？简述活性染料的染色机理。

6.何谓直接染料、冰染染料和还原染料？何谓色基和色酚？还原染料主要有哪些类型？在染纤维素纤维时，不需媒染剂的帮助即能上染，故称为直接染料冰染染料是由重氮组分的重氮盐和偶合组分在纤维上形成的不溶性偶氮染料。

活性染料又称反应性染料，它是一种在化学结构上带有活性基团的水溶性染料还原染料是含有两个或两个以上共轭羰基的多环芳香族化合物。

酸性染料是一类在酸性介质中上染蛋白质纤维或锦纶的染料。

分散染料是专用于聚酯合成纤维染色的染料功能染料（Functional Dyes）亦称专用染料（Special Dyes）, 是一类具有特殊功能性或特殊专用性的染料，这种特殊的功能通常都与近代高新技术领域关联的光、电、热、化学、生化等性质相关偶合组分称为色酚（Naphthol）；色酚分子结构中不含磺酸基或羧基等水溶性基团，但可溶于碱性水介质中。