第一章 配方設計概論

1、精細化學品配方設計精細化學品配方設計教學大綱教學大綱n課程名稱：精細化學品配方技術課程名稱：精細化學品配方技術n英文名稱：英文名稱：TechnologyTechnology for Formulation of for Formulation of Fine Chemicals Fine Chemicals n學時：學時：32 32 學分：學分：2.02.0n適用專業(yè)：化學工程與工藝、應用化學等適用專業(yè)：化學工程與工藝、應用化學等 n課程性質：專業(yè)選修課程性質：專業(yè)選修n建議學修期別：大三建議學修期別：大三一、課程教學目標一、課程教學目標： “精細化學品配方設計精細化學品配方設計”是化學化工類

2、專是化學化工類專業(yè)本科生的一門專業(yè)選修課。業(yè)本科生的一門專業(yè)選修課。n通過本課程的教學，使學生學會根據科學通過本課程的教學，使學生學會根據科學研究或產品開發(fā)與技術改進的需要，組織研究或產品開發(fā)與技術改進的需要，組織開展和實施精細化學品配方的設計與研究開展和實施精細化學品配方的設計與研究工作。包括對相關文獻資料和市場信息的工作。包括對相關文獻資料和市場信息的利用，復配型化學品的配方設計原理，各利用，復配型化學品的配方設計原理，各類精細化學品的組分篩選與一般用量的確類精細化學品的組分篩選與一般用量的確定，精細化學品的劑型設計與加工工藝，定，精細化學品的劑型設計與加工工藝，產品規(guī)格的制定和應用說明等

3、。培養(yǎng)學生產品規(guī)格的制定和應用說明等。培養(yǎng)學生從事精細化學品開發(fā)的技能。從事精細化學品開發(fā)的技能。二、教學內容及基本要求二、教學內容及基本要求：n1. 精細化學品概論精細化學品概論n精細化學品的分類及含義，精細化工的生產特點及精細化學品的分類及含義，精細化工的生產特點及其在國民經濟中的作用，配方研究的重要性。其在國民經濟中的作用，配方研究的重要性。n2. 精細化學品的劑型加工精細化學品的劑型加工n精細化學品的常見劑型和常用助劑，各類劑型的應精細化學品的常見劑型和常用助劑，各類劑型的應用和加工成型工藝。用和加工成型工藝。n3. 配方技術的基礎理論配方技術的基礎理論n物質間的溶解與共混規(guī)律，表面活

4、性劑性能及其復物質間的溶解與共混規(guī)律，表面活性劑性能及其復配原理，乳化理論與技術，配方研究的一般方法配原理，乳化理論與技術，配方研究的一般方法 。n4. 洗滌劑的配方設計洗滌劑的配方設計n洗滌劑配方的基本概念，洗滌劑的配方結構與原料洗滌劑配方的基本概念，洗滌劑的配方結構與原料特性，常用洗滌劑的配方設計。特性，常用洗滌劑的配方設計。二、教學內容及基本要求二、教學內容及基本要求：n5. 化妝品的配方設計化妝品的配方設計n化妝品配方的基本概念，化妝品的配方結構與原化妝品配方的基本概念，化妝品的配方結構與原料特性，常用化妝品的配方設計。料特性，常用化妝品的配方設計。n6. 粘合劑的配方設計粘合劑的配方

5、設計n粘合劑配方的基礎理論，粘合劑的配方結構和組粘合劑配方的基礎理論，粘合劑的配方結構和組分作用，主要粘合劑的配方設計和應用舉例。分作用，主要粘合劑的配方設計和應用舉例。n7. 涂料產品的配方設計涂料產品的配方設計n涂料配方的設計原理，涂料的配方結構與原料特涂料配方的設計原理，涂料的配方結構與原料特性，常用涂料的配方設計。性，常用涂料的配方設計。n8. 計算機輔助配方設計計算機輔助配方設計n配方的最優(yōu)化設計原理，計算機在配方設計中的配方的最優(yōu)化設計原理，計算機在配方設計中的應用，計算機輔助配方優(yōu)化。應用，計算機輔助配方優(yōu)化。三、教學課時安排三、教學課時安排：內容內容 課時課時n精細化學品概論精

6、細化學品概論 2n精細化學品的劑型加工精細化學品的劑型加工 4n配方技術的基礎理論配方技術的基礎理論 6n洗滌劑的配方設計洗滌劑的配方設計 4n化妝品的配方設計化妝品的配方設計 4n粘合劑的配方設計粘合劑的配方設計 4n涂料產品的配方設計涂料產品的配方設計 4n計算機輔助配方設計計算機輔助配方設計 4n合合 計計 32四、考核方法四、考核方法 以期末考查為主，兼顧平時課堂聽課情況。 五、教材及參考資料五、教材及參考資料n教材：熊遠欽編： 精細化學品配方設計 化學工業(yè)出版社 2011.09參考資料： 1. 張光華 精細化學品配方技術 中國石化出版社2. 唐麗華等 精細化學品復配原理與技術 中國石

7、化出版社 3. 徐燕莉編著 表面活性劑的功能 化工出版社 4.王慎敏主編 洗滌劑配方設計、制備工藝與配方實例 化工出版社 5. 董銀卯 等編著 化妝品配方設計 化工出版社 6. 武利民等 現(xiàn)代涂料配方設計 化學工業(yè)出版社參考書封面參考書封面第一章第一章 精細化學品概論精細化學品概論n精細化學品的兩種生產技術精細化學品的兩種生產技術: 1.在化合物分子水平上的精細合成與分離在化合物分子水平上的精細合成與分離 技術技術; 轉化率，收率，純度轉化率，收率，純度(含量含量) 2.精細化學品的復配技術精細化學品的復配技術. 配比，調配工藝，產品穩(wěn)定性，功能配比，調配工藝，產品穩(wěn)定性，功能n1.1.1精細

8、化學品的幾種定義精細化學品的幾種定義n從產品制造角度：從產品制造角度：技術高、品種多、產量少的技術高、品種多、產量少的 化工產品。化工產品。n產品附加值和應用：產品附加值和應用：附加值高、需要進行應用附加值高、需要進行應用 技術開發(fā)。技術開發(fā)。n產品的功能性：產品的功能性：分子結構單位上即具有特定的分子結構單位上即具有特定的 物理或化學功能。物理或化學功能。n1.1.2精細化學品的分類精細化學品的分類n 精細化工精細化工生產精細化工產品的工業(yè)生產精細化工產品的工業(yè)精細化工產品的門類：精細化工產品的門類：日本：類；美國：類；我國：類日本：類；美國：類；我國：類通常：產量小、純度高。通常：產量小、

9、純度高。日本：具有專門功能，研究開發(fā)制造及應用技術密集度高配方技術能左右產品性能，附加值高，日本：具有專門功能，研究開發(fā)制造及應用技術密集度高配方技術能左右產品性能，附加值高， 收益大，品種多的化學品。收益大，品種多的化學品。美國美國(克林克林)及歐洲：專用化學品及歐洲：專用化學品:全面要求產品功能和性能的化學品。全面要求產品功能和性能的化學品。我國：能增進或賦予一種產品以特定功能，或本身擁有特定功能的小批量、高純度的化學品我國：能增進或賦予一種產品以特定功能，或本身擁有特定功能的小批量、高純度的化學品第一節(jié)第一節(jié) 精細化學品的定義與分類精細化學品的定義與分類精細化學品的由來精細化學品這個名詞

10、精細化學品這個名詞, ,沿用已久沿用已久, ,原指產量小、原指產量小、純度高、價格貴的化工產品，如醫(yī)藥、染料、純度高、價格貴的化工產品，如醫(yī)藥、染料、涂料等。但是，這個含義還沒有充分揭示精細涂料等。但是，這個含義還沒有充分揭示精細化學品的本質。近年來，各國專家對精細化學化學品的本質。近年來，各國專家對精細化學品的定義有了一些新的見解，歐美一些國家把品的定義有了一些新的見解，歐美一些國家把產量小、按不同化學結構進行生產和銷售的化產量小、按不同化學結構進行生產和銷售的化學物質，稱為精細化學品學物質，稱為精細化學品(fine chemicals)(fine chemicals)；把產量小、經過加工配

11、制、具有專門功能或最把產量小、經過加工配制、具有專門功能或最終使用性能的產品終使用性能的產品, ,稱為專用化學品稱為專用化學品(specialty chemicals)(specialty chemicals)。中國、日本等則把。中國、日本等則把這兩類產品統(tǒng)稱為精細化學品。這兩類產品統(tǒng)稱為精細化學品。 我國精細化工產品的種類我國精細化工產品的種類n1.1.農藥；農藥；2.2.染料；染料；. .涂料涂料( (包括油漆包括油漆和油墨和油墨) )；. .顏料；試劑和高純顏料；試劑和高純品；信息用化學品品；信息用化學品( (包括感光材包括感光材料、磁性材料等料、磁性材料等) )；食品和飼料；食品和飼料

12、添加劑；黏合劑；催化劑和添加劑；黏合劑；催化劑和各種助劑；化學原料藥和日用各種助劑；化學原料藥和日用化學品；功能高分子材料?；瘜W品；功能高分子材料。精細化學品商品農藥農藥顏料顏料涂料涂料試劑和高純品試劑和高純品信息用化學品信息用化學品食品和飼料添加劑食品和飼料添加劑黏合劑黏合劑催化劑和各種助劑催化劑和各種助劑染料染料化學原料藥和日用化學品化學原料藥和日用化學品功能高分子材料功能高分子材料助劑又分為印染助劑、塑料助劑、助劑又分為印染助劑、塑料助劑、橡膠助劑、水處理劑、纖維抽絲橡膠助劑、水處理劑、纖維抽絲用油劑、有機抽提劑、高分子聚用油劑、有機抽提劑、高分子聚合物添加劑、表面活性劑、農藥合物添加劑

13、、表面活性劑、農藥用助劑、混凝土添加劑、機械及用助劑、混凝土添加劑、機械及冶金用助劑、油品添加劑、炭黑冶金用助劑、油品添加劑、炭黑( (橡膠制品的補強劑橡膠制品的補強劑) )、吸附劑、吸附劑、電子用化學品、造紙用化學品及電子用化學品、造紙用化學品及其他助劑等個門類。其他助劑等個門類。各種助劑各種助劑(1)(1)催化劑催化劑 分為煉油用、石油化工用、有機化工用、合成氨用、分為煉油用、石油化工用、有機化工用、合成氨用、硫酸用、環(huán)保用和其他用途的催化劑硫酸用、環(huán)保用和其他用途的催化劑(2)(2)印染助劑印染助劑 含柔軟劑、勻染劑、分散劑、抗靜電劑、纖維用阻燃含柔軟劑、勻染劑、分散劑、抗靜電劑、纖維用

14、阻燃劑等劑等(3)(3)塑料助劑塑料助劑 含增塑劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、阻燃劑含增塑劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、阻燃劑(4)(4)橡膠助劑橡膠助劑 含促進劑、防老劑、塑解劑、再生膠活化劑等含促進劑、防老劑、塑解劑、再生膠活化劑等各種助劑細分各種助劑細分(5)(5)水處理劑水處理劑 含水質穩(wěn)定劑、緩蝕劑、軟水劑、殺菌滅藻劑、絮凝含水質穩(wěn)定劑、緩蝕劑、軟水劑、殺菌滅藻劑、絮凝劑等劑等(6)(6)纖維抽絲用油劑纖維抽絲用油劑 滌綸長絲用，滌綸短絲用、錦綸用、晴綸用、丙綸用、滌綸長絲用，滌綸短絲用、錦綸用、晴綸用、丙綸用、玻璃絲用油劑等玻璃絲用油劑等(7)(7)有機抽提劑有機抽提劑 吡咯烷酮系列、脂肪烴系列、乙睛

15、系列、糠醛系列等吡咯烷酮系列、脂肪烴系列、乙睛系列、糠醛系列等(8)(8)高分子聚合物添加劑高分子聚合物添加劑 含引發(fā)劑、阻聚劑、終止劑、調節(jié)劑、活化劑等含引發(fā)劑、阻聚劑、終止劑、調節(jié)劑、活化劑等各種助劑細分各種助劑細分(續(xù)續(xù))(9)(9)表面活性劑表面活性劑 除家用洗滌劑以外的陽性、陰性、中性和非離子型表除家用洗滌劑以外的陽性、陰性、中性和非離子型表面活性劑面活性劑(10)(10)皮革助劑皮革助劑 含合成鞣劑、涂飾劑、加脂劑、光亮劑等含合成鞣劑、涂飾劑、加脂劑、光亮劑等(11)(11)農藥用助劑農藥用助劑 含乳化劑、增效劑等含乳化劑、增效劑等(12)(12)油田用化學品油田用化學品 含油田用

16、破乳劑、鉆井防塌劑、泥漿用助劑等；含油田用破乳劑、鉆井防塌劑、泥漿用助劑等；各種助劑細分各種助劑細分(續(xù)續(xù))(13)(13)混凝土用添加劑混凝土用添加劑 含減水劑、防水劑、脫模劑、泡沫劑含減水劑、防水劑、脫模劑、泡沫劑(加氣混凝土用加氣混凝土用)、嵌縫油劑嵌縫油劑;(l4)(l4)機械、冶金用助劑機械、冶金用助劑 含防銹劑、清洗劑、電鍍用助劑、各種焊接用助劑、含防銹劑、清洗劑、電鍍用助劑、各種焊接用助劑、滲炭劑、汽車等機動車用防凍劑等；滲炭劑、汽車等機動車用防凍劑等；(15)(15)油用添加劑油用添加劑 含防水、增粘、耐高溫等各類添加劑、汽油抗震、含防水、增粘、耐高溫等各類添加劑、汽油抗震、液

17、壓傳動、變壓器油、剎車油添加劑等，液壓傳動、變壓器油、剎車油添加劑等，各種助劑細分各種助劑細分(續(xù)續(xù))(16)(16)炭黑炭黑( (橡膠制品的補強劑橡膠制品的補強劑) ) 分高耐磨、半補強、色素炭黑、乙炔炭黑等；分高耐磨、半補強、色素炭黑、乙炔炭黑等；(17)(17)吸附劑吸附劑 稀土分于篩系列、氧化鋁系列、天然沸石系列、稀土分于篩系列、氧化鋁系列、天然沸石系列、二氧化硅系列、活性白土系列等；二氧化硅系列、活性白土系列等；(18)(18)電子工業(yè)專用化學品電子工業(yè)專用化學品 含氟化物、助焊劑、石墨乳等；含氟化物、助焊劑、石墨乳等；各種助劑細分各種助劑細分(續(xù)續(xù))(19)(19)紙張用添加劑紙張

18、用添加劑 含增白劑、補強劑、防水劑、填充劑等；含增白劑、補強劑、防水劑、填充劑等；(20)(20)其它助劑其它助劑 如玻璃防霉劑、乳膠凝固劑等如玻璃防霉劑、乳膠凝固劑等 上述分類主要是從原化學工業(yè)部上述分類主要是從原化學工業(yè)部的管轄范圍所作之規(guī)定，并未包含精的管轄范圍所作之規(guī)定，并未包含精細化工的全部內容，例如醫(yī)藥制劑、細化工的全部內容，例如醫(yī)藥制劑、酶、化妝品、精細陶瓷等。酶、化妝品、精細陶瓷等。 各種助劑細分各種助劑細分(續(xù)續(xù))染料、顏料的應用性能染料、顏料的應用性能與外界條件的關聯(lián)圖與外界條件的關聯(lián)圖第二節(jié)第二節(jié) 精細化學品及精細化工的特點精細化學品及精細化工的特點1.2.1 1.2.1

19、 精細化學品的屬性精細化學品的屬性 生產量不大；制造技術高；應用需要專門的知生產量不大；制造技術高；應用需要專門的知識；產品的市場壽命短、更新快；附加值高。識；產品的市場壽命短、更新快；附加值高。精細化工生產所用的原料同有機合成所用的原料一樣，主要以煤、石油、天然氣和農副產品為主。精細化工的特點精細化工的特點生產流程：一般包括化學合成、制劑復配和商生產流程：一般包括化學合成、制劑復配和商品化四個生產過程；產量小、品種多；技術密集；品化四個生產過程；產量小、品種多；技術密集；裝置多功能通用；品種系統(tǒng)性配套。裝置多功能通用；品種系統(tǒng)性配套。精細化工的主要特點是：（1）具有特定的功能和實用性特征。（

20、2）技術密集程度高。（3）小批量，多品種。（4）生產流程復雜，設備投資大，對資金需求量大。（5）實用性、商品性強，市場競爭激烈，銷售利潤高，附加值高的特點。（6）產品周期短，更新?lián)Q代快，多采用間歇式生產工藝。1.2.2 精細化學品的特點精細化學品的特點 品種多、批量小、多劑型品種多、批量小、多劑型 多流程和多功能裝置多流程和多功能裝置 高技術密集度、高附加值高技術密集度、高附加值 強商品性、強市場性強商品性、強市場性1. 小批量、多品種、多劑型小批量、多品種、多劑型 3. 高技術密集度高技術密集度2. 采用間歇式、多流程和多功能生產裝置采用間歇式、多流程和多功能生產裝置一、精細化學品的生產特性

21、一、精細化學品的生產特性各行各行(產產)業(yè)技業(yè)技術和術和資本資本密集密集度之度之比較比較二、精細化學品的經濟特性二、精細化學品的經濟特性1. 1. 投資效率高投資效率高 總體而言，化學工業(yè)屬于資本型工業(yè)，資本密集總體而言，化學工業(yè)屬于資本型工業(yè)，資本密集度高，精細化工投資少、投資效率高，資本密集度僅為度高，精細化工投資少、投資效率高，資本密集度僅為化學工業(yè)平均指數的化學工業(yè)平均指數的0.30.30.50.5。日本日本: : 化學工業(yè)平均投資效率為化學工業(yè)平均投資效率為87.687.6，化肥工業(yè)，化肥工業(yè)6262，化學纖維化學纖維94.394.3，感光材料，感光材料170.9170.9，醫(yī)藥工業(yè)

22、，醫(yī)藥工業(yè)241.4241.4%100固定資產附加價值投資效率2. 2. 附加價值高附加價值高值產原材料費原材料費率100 %100 值產附加價值附加價值率 附加價值是指在產品的產值中扣除原材料、稅附加價值是指在產品的產值中扣除原材料、稅金、設備和廠房的折舊費后剩余部分的價值金、設備和廠房的折舊費后剩余部分的價值精細化學品的經濟特性精細化學品的經濟特性以氮肥為基數的有關行業(yè)的附加價值指數以氮肥為基數的有關行業(yè)的附加價值指數（有關行業(yè)附加價值氮肥附加價值）（有關行業(yè)附加價值氮肥附加價值）以氮肥為基數的附加價值指數以氮肥為基數的附加價值指數3. 3. 利潤率高利潤率高 精細化學品是以終端產品的形成

23、提供給用戶，精細化學品是以終端產品的形成提供給用戶，以其應用價值定價，因而獲利率很高。以其應用價值定價，因而獲利率很高。石油化工原料石油化工原料1 1美元美元合成材料，增值合成材料，增值 8 8美元美元塑塑 料，料，5 5 美元美元合成纖維，合成纖維，10 10 美元美元精細化學品，精細化學品，106 106 美元美元加工精細化學品的經濟特性精細化學品的經濟特性%100資金占用量銷售利潤利潤率美國精細化學品獲利比較美國精細化學品獲利比較19651994美國精細化學品廠家獲利率比較圖美國精細化學品廠家獲利率比較圖1.市場從屬性市場從屬性2.市場排他性市場排他性3.技術服務和商品信譽支撐性技術服務

24、和商品信譽支撐性三、精細化學品的商業(yè)特性三、精細化學品的商業(yè)特性應用研究的四個任務：應用研究的四個任務： 進行加工技術的研究，提出最佳配方和工藝條件，進行加工技術的研究，提出最佳配方和工藝條件，開拓應用領域。開拓應用領域。 進行技術服務，指導用戶正確使用，并把使用中進行技術服務，指導用戶正確使用，并把使用中出現(xiàn)的問題反饋回來，不斷進行改進。出現(xiàn)的問題反饋回來，不斷進行改進。 培訓用戶掌握加工應用技術。培訓用戶掌握加工應用技術。 編制各種應用技術資料。編制各種應用技術資料。1.2.3 精細化學品在國民經濟中的作用精細化學品在國民經濟中的作用 目前發(fā)達國家的大型石化企業(yè)大量采用高新技術，目前發(fā)達國

25、家的大型石化企業(yè)大量采用高新技術，在節(jié)能、技改、降低成本的同時調整產品結構向下在節(jié)能、技改、降低成本的同時調整產品結構向下游深度加工，向產品精細化、功能化，向綜合生產的方游深度加工，向產品精細化、功能化，向綜合生產的方向發(fā)展，走高附加值的生產路線，來發(fā)展精細化工產品。向發(fā)展，走高附加值的生產路線，來發(fā)展精細化工產品。其發(fā)展趨勢是化學工業(yè)內部行業(yè)結構、產品結構逐漸向其發(fā)展趨勢是化學工業(yè)內部行業(yè)結構、產品結構逐漸向高技術化、精細化、專用化方向發(fā)展。高技術化、精細化、專用化方向發(fā)展。 發(fā)展精細化工產品已成為發(fā)達國家生產經營發(fā)展戰(zhàn)略發(fā)展精細化工產品已成為發(fā)達國家生產經營發(fā)展戰(zhàn)略重心。今后世界精細化工的

26、發(fā)展速度將高于一般化工產品，重心。今后世界精細化工的發(fā)展速度將高于一般化工產品，精細化工率將不斷提高。七十年代發(fā)達國家精細化工率為精細化工率將不斷提高。七十年代發(fā)達國家精細化工率為35354040，八十年代為，八十年代為45455555，九十年代達到，九十年代達到55556363，預計二十一世紀初將達到預計二十一世紀初將達到60606767。我國現(xiàn)在的精細化工。我國現(xiàn)在的精細化工產值率僅為產值率僅為4141，相當數量需要進口。，相當數量需要進口。 一、精細化工不僅提供了質優(yōu)的半導體材料、一、精細化工不僅提供了質優(yōu)的半導體材料、磁性材料等，而且還提供了大量用于集成電路加磁性材料等，而且還提供了大

27、量用于集成電路加工的超純化學試劑和超純電子氣體。工的超純化學試劑和超純電子氣體。 二、精細化工對國防建設和空間技術的發(fā)展二、精細化工對國防建設和空間技術的發(fā)展起著特別重要的作用。起著特別重要的作用。 三、開發(fā)精細化工產品，可以降低能源消耗三、開發(fā)精細化工產品，可以降低能源消耗和節(jié)省資源。和節(jié)省資源。 四、開發(fā)精細化工產品，可使原來的低檔產四、開發(fā)精細化工產品，可使原來的低檔產品變?yōu)楦邫n產品，顯著提高經濟效益，進而提高品變?yōu)楦邫n產品，顯著提高經濟效益，進而提高產品在國際市場上的競爭能力，并增加外匯收入，產品在國際市場上的競爭能力，并增加外匯收入，實現(xiàn)國民經濟的良性循環(huán)。實現(xiàn)國民經濟的良性循環(huán)。精

28、細化工在國民經濟中的作用精細化工在國民經濟中的作用發(fā)達國家精細化工率發(fā)展狀況發(fā)達國家精細化工率發(fā)展狀況發(fā)達國家精細化工率發(fā)展狀況發(fā)達國家精細化工率發(fā)展狀況2004年度世界化工年度世界化工50強中的精細化工企業(yè)強中的精細化工企業(yè)美國美國化學工程新聞化學工程新聞公布的最新公布的最新2004年度世界年度世界化工化工50強排行榜，強排行榜，2004年年美國化學公司共有美國化學公司共有13家進入家進入50強，占總銷售收入的強，占總銷售收入的30.8%。歐洲。歐洲21家，約占家，約占世界總量的世界總量的44.6%。日本有。日本有9家，占世界總量份額家，占世界總量份額14.2%，歐、美、日以外，歐、美、日以外地區(qū)有地區(qū)有7家入圍，家入圍，7家公司總計銷售收入家公司總計銷售收入493億美元，占世界總量的億美元，占世界總量的10%。第三節(jié)第三節(jié) 化學品配方研究的重要性化學品配方研究的重要性 有些化學合成產品要求被加工成各種不同的劑有些化學合成產品要求被加工成各種不同的劑型；型； 采用單一的化合物難以滿足用戶的應用要求；采用單一的化合物難以滿足用戶的應用要求； 經過復配得到的產品具有增效、改性和擴大應經過復配得到的產品具有增效、改性和擴大應用范圍的功能，往往超過單一化合物。用范圍的