全套課件·精細化工概論

1、精細化工概論第一章 緒 論 第一節(jié) 精細化工的定義與范疇 一般說來，精細化學品應具備如下特點： (1)品種多，產(chǎn)量小，主要以其功能進行交易； (2)多數(shù)采用間歇生產(chǎn)方式； (3)技術(shù)要求比較高，質(zhì)量指標高； (4)生產(chǎn)占地面積小，一般中小型企業(yè)即可生產(chǎn)； (5)整個產(chǎn)品產(chǎn)值中原材料費用的比率較低，商品性較強； (6)直接用于工農(nóng)業(yè)、軍工、宇航、人民生活和健康等方面，重視技術(shù)服務(wù)； (7)投資小，見效快，利潤大； (8)技術(shù)密集性高，競爭激烈。 第一節(jié) 精細化工的定義與范疇 如何區(qū)別精細化學品與專用化學品，可歸納成以下六點： (1)精細化學品多為單一化合物，可用化學式表示其成分，而專用化學品很少

2、是單一的化合物，常常是若干種化學品組成的復配物，通常不能用化學式表示其成分； (2)精細化學品一般為非最終使用性產(chǎn)品，用途較廣、專用化學品的加工度高，為最終使用性產(chǎn)品，用途針對性強； (3)精細化學品大體是用一種方法或類似的方法制造的，不同廠家的產(chǎn)品基本上沒有差別，而專用化學品的制造，各生產(chǎn)廠家互不相同，產(chǎn)品有差別，有時甚至完全不同； (4)精細化學品是按其所含的化學成分來銷售的，而專用化學品是按其功能銷售的； (5)精細化學品的生命期相對較長，而專用化學品的生命期較短，產(chǎn)品更新很快， (6)專用化學品的附加價值率、利潤率更高，技術(shù)密集性更強，更需依靠專利保護或?qū)夹g(shù)訣竅嚴加保密，新產(chǎn)品的生產(chǎn)

3、完全需依靠本企業(yè)的技術(shù)開發(fā)。 第二節(jié) 精細化工在現(xiàn)代化建設(shè)中的作用 一、精細化工不僅提供了質(zhì)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(shè)和空間技術(shù)的發(fā)展起著特別重要的作用。 三、開發(fā)精細化工產(chǎn)品，可以降低能源消耗和節(jié)省資源。 四、開發(fā)精細化工產(chǎn)品，可使原來的低檔產(chǎn)品變?yōu)楦邫n產(chǎn)品，顯著提高經(jīng)濟效益，進而提高產(chǎn)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(jīng)濟的良性循環(huán)，加速現(xiàn)代化建設(shè)的速度。 第三節(jié) 精細化工的發(fā)展趨勢 一、無機精細化工的發(fā)展趨勢 首先，要立足于本國的豐富的資源，積極發(fā)展系列化、多規(guī)格、多性能、高質(zhì)量的產(chǎn)品

4、。 第二，注意發(fā)展與信息科學、生命科學和材料科學有關(guān)的無機精細化工產(chǎn)品。 第三，注意開發(fā)新的工藝技術(shù)，大力發(fā)掘無機物潛在的特殊功能。 第四，充分認識我國是一個農(nóng)業(yè)大國，積極發(fā)展為農(nóng)業(yè)服務(wù)的以及農(nóng)產(chǎn)品加工工業(yè)需要的無機精細化工產(chǎn)品。 第五，面對現(xiàn)狀，積極研制當前急需的產(chǎn)品，解決燃眉之急，同時也為深入發(fā)展無機精細化工打好基礎(chǔ)。 第三節(jié) 精細化工的發(fā)展趨勢 二、有機精細化工的發(fā)展趨勢 1傳統(tǒng)精細化學品的更新?lián)Q代 (1)染料工業(yè) 重點是發(fā)展紡織印染需求量大的活性染料、分散染料、還原染料等，近期以“外引內(nèi)聯(lián)嫁接”的方法發(fā)展后加工技術(shù)為主。 (2)涂料工業(yè) 以發(fā)展?jié)M足建筑、汽車、電器、交通(船舶、路標)、

5、家具需要的高檔涂料，解決惡劣條件下的防腐難題，著重抓好低污染、節(jié)能型新品種的研制。主要有水性涂料、高固體分涂料、粉末涂料、光固化涂料等。 (3)粘合劑工業(yè) 重點是發(fā)展低毒(或無毒)、中低溫固化和高強耐候品種，開發(fā)功能型的新產(chǎn)品，尤其注重開發(fā)鞋用粘合劑。 (4)化學試劑 重點加強分離提純技術(shù)研究，注意試劑門類品種的開發(fā)，實現(xiàn)超凈高純試劑、生物技術(shù)試劑、臨床診斷試劑、有機合成試劑的產(chǎn)品系列化。(5)感光材料和磁記錄材料 瞄準世界先進水平，走“先仿后創(chuàng)”的路子。 第三節(jié) 精細化工的發(fā)展趨勢 2當前要優(yōu)先發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù) (1)新催化技術(shù) (2)新分離技術(shù) (3)增效復配技術(shù) (4)氣霧劑(CFC)無污

6、染替代技術(shù) (5)生物技術(shù) 精細化工概論第二章 無機精細化學品 第一節(jié) 超 細 化 目前，超細顆粒的制備途徑大體上有兩個方面：一是通過機械力將常規(guī)粉末材料進一步超細粉化；一是借助于各種化學和物理的方法，將新形成的分散狀態(tài)的原子或分子逐漸生長成或凝聚成所希望的超細顆粒。前者難以得到微米級以下的粉末，這有待于技術(shù)的進一步發(fā)展來實現(xiàn)；后者是當今超細化的主要方法，其最大優(yōu)點是容易制得超細粉末，具體方法很多，若按原料物質(zhì)的狀態(tài)分，可分為氣相法、液相法和固相法。第一節(jié) 超 細 化 一、氣相法 氣相法目前分為：物理氣相沉積(PVD)法和化學氣相沉積(CVD)法兩種。 PVD法是利用電弧、高頻電場或等離子體等

7、高溫熱源將原料加熱，使之氣化或形成等離子體，然后通過驟冷，使之凝聚成各種形態(tài)(如晶須、薄片、晶粒等)的超細粒子。其優(yōu)點是可以通過輸入惰性氣體和改變壓力，從而控制超細粒子的尺寸。該方法特別適合于制備由液相法和固相法難以直接合成的非氧化系(如金屬、合金、氮化物、碳化物等)的超細粉，粒徑通常在0.1以下，且分散性很好。其中真空蒸發(fā)法是目前在理論上研究最多和制造超細粉最常用的方法之一。 第一節(jié) 超 細 化 二、液相法 1、化學法 化學法是通過化學反應，如離子之間的反應或水解反應，生成草酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物、水合氧化物等有效成分的沉淀物，沉淀顆粒的大小和形狀可由反應條件來控制。然后再經(jīng)過濾、洗滌、干燥

8、、有時還需經(jīng)過加熱分解等工藝過程，最終得到超細粉體材料。必須注意的是加熱分解過程溫度的高低和加熱時間的長短，不僅影響顆粒的大小，還會影響顆粒的晶型，粉料的性能?；瘜W法包括許多具體方法，其中研究和應用較多的主要有沉淀法，純鹽法，水熱法。沉淀法又包括直接沉淀法、共沉淀法、均勻沉淀法、水解法、膠體化學法等，水熱法亦包括水熱氧化、水熱沉淀、水熱合成、水熱還原、水熱分解、水熱結(jié)晶等。沉淀法是工業(yè)化采用最多的方法；水熱法目前在我國仍屬試驗研究階段。第一節(jié) 超 細 化 沉淀法 沉淀法是在原料溶液中添加適當?shù)某恋韯乖先芤褐械年栯x子形成各種形式的沉淀物。如果原料溶液中有多種成分的陽離子，經(jīng)沉淀反應后，就可

9、以得到各種成分均一的混合沉淀物，這就是所謂的共沉淀法。利用該法可以制備含有兩種以上金屬元素的復合氧化物超細粉。如向BaCl2和TiCl4混合溶液中滴加草酸溶液，能沉淀出BaTiO(C2O4)24H2O，經(jīng)過濾、洗滌和加熱分解等處理，即可得到具有化學計量組成的、所需晶型的BaTiO3超細粉。 共沉淀法目前已廣泛應用于制備鈣鈦礦型、尖晶石型、PLZT、BaTiO3系材料、敏感材料、鐵氧體以及熒光材料的超細粉。在制備過程中，需要特別重視的是洗滌操作。 第一節(jié) 超 細 化 醇鹽法 所謂醇鹽法就是利用金屬醇鹽的水解制備超細粉體材料的一種方法。首要條件是要有金屬醇鹽化合物作為原料。 金屬醇鹽是金屬置換醇中

10、羥基的氫而生成的含MOC鍵的金屬有機化合物的總稱?；瘜W通式為M(OR)n，M為金屬，R代表烷基或烯丙基。 合成預定金屬元素醇鹽所用的方法，主要取決于金屬醇鹽中中心金屬原子的電負性。一般說來，常用的合成方法主要有六種： 金屬與醇直接反應或催化下的直接反應； 金屬鹵化物與醇或堿金屬醇鹽反應； 金屬氫氧化物或氧化物與醇反應； 金屬有機鹽與堿金屬醇鹽反應； 醇解法制備醇鹽； 電化學合成法。第一節(jié) 超 細 化 水熱法 指在水溶液中或大量水蒸氣存在下，以高溫高壓或高溫常壓所進行的化學反應過程。如在無機合成反應中，有一些反應從熱力學角度分析，認為是可以進行的反應，但在常溫常壓下實際的反應速度卻極慢，甚至喪失

11、其實用價值。而在水熱條件下，情況則立即得到明顯改善，有可能得到人們所需要的超細粉。 水熱反應用于制備無機材料超細粉及晶體材料。作為一種新技術(shù)，水熱反應引起世界各國科學家高度重視是近十多年的事情。初步研究認為，水熱條件(高溫高壓)下可以加速水溶液中的離子反應和促進水解反應，有利于原子、離子的再分配和重結(jié)晶等，因此具有很廣的實用價值。 第一節(jié) 超 細 化 2、物理法 物理法的主要過程是將溶解度大的鹽的水溶液霧化成小液滴，使其中的水分迅速蒸發(fā)，而使鹽形成均勻的球狀。如再將微細的鹽粒加熱分解，即可制得氧化物超細粉。該法與沉淀法比較，由于不需添加沉淀劑，可以避免隨沉淀劑可能帶入的雜質(zhì)。已用這類方法生產(chǎn)的

12、超細粉有PLZT、鐵氧體、氧化鋯、氧化鋁等。由于鹽類分解往往會產(chǎn)生大量的有害氣體，對環(huán)境造成污染，所以在很大程度上限制了這類方法的工業(yè)化生產(chǎn)。屬于這類方法的有：噴霧干燥法，噴霧熱解法，冷凍干燥法等。由于前兩法工業(yè)上使用較多、較普遍，其過程簡單、容易理解，所以下面僅介紹冷凍干燥法。 第二節(jié) 單 晶 化 一、從A12O3到藍寶石 生長藍寶石單晶體的方法很多，可用焰熔法、引上法(又叫提拉法)等方法來制取。但為了適應藍寶石晶片的形態(tài)，可采用導模法的生長技術(shù)，直接制得片狀藍寶石晶體。這樣可以避免單晶體材料在切割、研磨等過程中的大量浪費。用導模法生長片狀藍寶石單晶，是將氧化鋁原料放在鉬坩堝內(nèi)，置電爐中加熱

13、。為了防止鉬在高溫下的氧化，爐中通入保護性氣體(如氬氣)等。生長過程為：把原料熔融，在熔體中插入一個中間開有槽的導模，通過它就可以拉出片狀單晶體。改變槽的尺寸，就可以得到不同規(guī)格的片狀單晶體。 第三節(jié) 非 晶 化 一、堅硬耐蝕的“理想新金屬” 非晶態(tài)合金具有高強度、高韌性 一些非晶態(tài)合金的強度非常高，抗拉強度可達相應晶態(tài)合金的56倍，這使高強度鋼望塵莫及。但由于目前僅能制得條帶形或薄片形的非晶態(tài)合金，所以尚且還只能用于制作輪胎、傳送帶、水泥制品及高壓管道的增強材料，以及制作各種切削刀具和保安刀片等。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，非晶態(tài)合金只要能制得型材，依其優(yōu)異的機械性能，它不僅可以充分發(fā)揮高強度和高韌

14、性的作用，而且可望大大降低成本，由液體金屬一次直接成型，省去了鑄、鍛、軋、拉等工序，且邊角料也可全部回收，在能源和材料上都有很大的節(jié)省。第三節(jié) 非 晶 化 非晶態(tài)合金對酸、堿、鹽具有高的耐腐蝕性 非晶態(tài)合金的顯微組織均勻，沒有位錯、層錯、晶界等缺陷，使腐蝕液“無隙可鉆”，同時非晶態(tài)合金自身的活性很高，能夠在表面上迅速地形成均勻的鈍化膜，或者一旦鈍化膜局部破裂，也能立即自動修復。這使它的耐蝕性全面勝過不銹鋼。利用非晶態(tài)合金幾乎完全不受腐蝕的特性，可以制造耐腐蝕的管道和設(shè)備，電池的電極，以及用作海底電纜的屏蔽等。第三節(jié) 非 晶 化 非晶態(tài)合金具有磁導率和磁感應強度高、矯頑力和損耗低的特性 目前比較

15、成熟的非晶態(tài)軟磁合金主要有鐵基、鐵-鎳基和鈷基三大類。鐵基和鐵-鎳基軟磁合金的飽和磁感強度高，可代替配電變壓器和電機中的硅鋼片，使變壓器本身的電耗降低一半；使電機的鐵損降低75，節(jié)能意義極大。鈷基非晶態(tài)合金不僅初始導磁率高、電阻率高，而且磁致伸縮接近于零，是制作磁頭的理想材料。特別難得的是非晶態(tài)合金的硬度高，耐磨性也比坡莫合金好，因而使用壽命長。另外，非晶態(tài)合金的飽和磁感比鐵氧體高，用作磁頭可以明顯改善高頻響應和清晰度。第三節(jié) 非 晶 化 非晶態(tài)合金可用作催化劑 對于金屬催化劑，一般認為其活性的大小與晶體結(jié)構(gòu)及位錯等缺陷的密度有關(guān)。非晶態(tài)合金是從高溫熔融狀態(tài)急速冷卻制得的，它一方面在表面上保持

16、了液態(tài)時原子的混亂排列，有利于對反應物的吸附，另一方面表面保持均勻的液態(tài)結(jié)構(gòu)，不會出現(xiàn)偏析、相分凝等不利于催化的現(xiàn)象。這已在CO氫化反應催化和電解催化等過程中得到證實，非晶態(tài)合金比對應的晶態(tài)合金的活性高出幾十倍，甚至幾百倍。但是，也存在一些問題，如許多化學反應是放熱反應，溫度升高會使非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)，使催化活性下降；還有，目前的非晶態(tài)合金大多數(shù)為薄帶狀，若能生產(chǎn)出粉末狀用作催化劑才是理想的。第三節(jié) 非 晶 化 非晶態(tài)合金具有超導電特性 非晶態(tài)合金可以用作不脆的超導材料：其熱膨脹系數(shù)小，適合于制作精密零件等。 非晶態(tài)合金的制備，最重要的條件是要有足夠快的冷卻速度，并冷卻到材料的再結(jié)晶溫度以下。但

17、在一定的快速冷卻條件下，也并不是所有的材料都可以成為非晶態(tài)材料。例如，普通的氧化物玻璃即使在緩慢冷卻時也能得到非晶態(tài)，而大多數(shù)純金屬即使在106 Ks的冷卻速度下也無法非晶化。可見，要使一種材料非晶化，還得考慮材料本身的內(nèi)在因素，這主要和材料各組元的化學本質(zhì)及各組元的含量有關(guān)。第三節(jié) 非 晶 化 二、半導體材料的新秀 非晶硅的制備：由非晶態(tài)合金的制備可知，要獲得非晶態(tài)，需要有高的冷卻速率，而對冷卻速率的具體要求則隨材料而定。硅要求有極高的冷卻速率，用液態(tài)快速冷卻淬火的方法目前還無法得到非晶態(tài)。近年來，發(fā)展了許多氣相淀積非晶態(tài)硅膜的技術(shù)，其中包括真空蒸發(fā)、輝光放電，濺射及化學氣相淀積等方法。一般

18、所用的主要原料是單硅烷(SiH4)、二硅烷(Si2H6)、四氟化硅(SiF4)等，純度要求很高。非晶硅膜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與制備工藝的關(guān)系非常密切，目前認為以輝光放電法制備的非晶硅膜質(zhì)量最好，設(shè)備也并不復雜。 第三節(jié) 非 晶 化 三、積極開發(fā)非晶態(tài)無機鹽 非晶態(tài)碳酸鈣已經(jīng)制備成功，可以說是碳酸鈣的一個新品種。據(jù)報道，非晶態(tài)碳酸鈣在室溫、真空下放置30天，或在空氣中放置3天后，仍為非晶態(tài)；但在空氣中放置4天就出現(xiàn)結(jié)晶相，放置時間越長，結(jié)晶度越高，所以應在真空或惰性氣氛中保存。非晶態(tài)CaCO3具有比表面積大、溶解度高等特點。利用其比表面積大，可用作吸附劑、生物陶瓷、新型化合物等；利用其溶解度高，可用作食

19、品和醫(yī)藥制品，更容易被人體吸收。開發(fā)更多這類產(chǎn)品顯然也是很有意義的。第四節(jié) 表面改性化 一、 無機改性 表面改性處理現(xiàn)已是無機顏料制備工藝過程中重要的工藝步驟之一。鈦白是最重要的無機顏料品種，其產(chǎn)量約占無機顏料總產(chǎn)量的一半以上，未經(jīng)處理的鈦白粉在油漆中使用時，由于其表面的光化學活性作用，會加速對形成漆膜的高分子化合物降解的催化作用，從而加速成膜物質(zhì)的粉化。為了解決這一問題，現(xiàn)普遍地在分散的二氧化鈦粒子表面包覆一層或多層Al2O3、Al2O3-SiO2、Al2O3-SiO2-TiO2等無機氧化物。表面改性劑的用量，一般占鈦白顏料總量的25。如果能同時控制改性劑中的微量鐵含量，通過這樣處理后的鈦白

20、粉不僅用途廣，而且在白度、著色力、分散性、耐候性等方面都有較好的效果，因此很受用戶歡迎。經(jīng)過這樣處理后的鈦白粉稱為通用型鈦白粉 第四節(jié) 表面改性化 二、 有機改性 常用的有機改性劑可以分為兩大類：表面活性劑和偶聯(lián)劑。 屬于表面活性劑的品種有脂肪酸、樹脂酸及其鹽類，陰離子表面活性劑，木質(zhì)素等。使用量一般為粉體重量的0.110。涂覆的方法有以下三種； (1)將表面活性劑粉碎或磨碎，直接與粉體進行簡單的物理混合。該操作是在帶夾套加熱的高速捏合機中進行，簡單方便，出料后就可直接包裝，適應性較廣。 (2)用一種合適的惰性溶劑(也可以是水)，先對表面活性劑進行溶解或分散，再與粉體混合，達充分混合后，再將溶

21、劑蒸發(fā)掉。這樣處理后的表面活性劑與粉體之間就不是簡單的機械混合，而是其緊緊地包裹在粉體顆粒的表面上。一般情況下效果較好。 (3)此法主要適用于碳化法生產(chǎn)的碳酸鈣顆粒的表面處理，叫做濕法表面處理，又分為碳化前加入表面活性劑和碳化后加入表面活性劑兩種操作。第四節(jié) 表面改性化 三、 復合改性 表面改性處理除需嚴格的工藝程序和科學配方外，表面改性劑的選擇是改性能否成功的關(guān)鍵。一定要根據(jù)使用的具體環(huán)境和要求改善的性能來選擇改性劑。所選擇的改性劑不一定僅限于一種，多數(shù)情況下可選用幾種，復合使用，取長補短，以期取得更理想的效果。如前面所述，鈦白粉的改性處理就是采用硅、鋁等元素化合物的水溶膠進行復合處理。特別

22、是用于高聚物的各種各樣的填料、粉體助劑，為了提高其耐熱性、耐候性和化學穩(wěn)定性，往往先用無機改性劑進行包膜，而為了提高其親油性，增強與聚合物的親和力，往往需要再用有機改性劑表面活性劑或偶聯(lián)劑作進一步表面改性，從而取得更為理想的綜合效果。第五節(jié) 薄 膜 化化 薄膜技術(shù)目前還是一門正在發(fā)展的邊緣學科，其中不少問題還正在探討之中。薄膜的性能多種多樣，有電性能、力學性能、光學性能、磁學性能、催化性能、超導性能等。因此，薄膜不僅在工業(yè)上有著廣泛的應用，特別是在現(xiàn)代電子工業(yè)領(lǐng)域中也占有極其重要的地位，也是世界各國在這一領(lǐng)域競爭的主要內(nèi)容，并且從一個側(cè)面代表了一個國家的科技水平。 現(xiàn)有的制膜工藝已經(jīng)很多，有涂

23、布法、溶膠凝膠法、化學溶液鍍膜法、氧化法、離子成膜法、物理蒸發(fā)法、化學堆積法、分子束外延法等等。如何選擇方法，則要根據(jù)具體情況而定。有時制取某一種薄膜有幾種方法可供選擇，但主要應根據(jù)薄膜的功能要求和工藝繁簡程度等因素綜合考慮來決定。第六節(jié) 纖 維 化 目前的無機纖維就其形態(tài)而言大致可分為：單晶纖維、短纖維及連續(xù)纖維三類。若按其晶相可分為：單晶、多晶、無定形及多相四種。 單晶纖維也稱晶須，它沒有晶格缺陷，抗張強度很高，是作為高強度復合材料、補強材料的理想物質(zhì)，而且不隨溫度的變化而影響其性質(zhì)。 短纖維是研究開發(fā)較多的品種，也是種類和用量較多的品種，可作為隔熱、隔音、過濾輕質(zhì)材料。 連續(xù)纖維也稱長纖

24、維，是引人注目的無機纖維，除碳纖維和玻璃纖維外，最受重視的是氧化鋁纖維和碳化硅纖維。尤其是氧化鋁纖維，具有高溫下抗張強度極佳的優(yōu)點，可與玻璃、陶瓷或金屬制成復合材料，用途甚廣。第六節(jié) 纖 維 化 高性能無機纖維主要是指碳纖維、硼纖維、碳化纖維和氧化鋁纖維，用于樹脂、金屬和陶瓷基體的增強，其高的比強度和比模量使復合材料具有比純金屬更佳的物理性能，尤其是碳化纖維和氧化鋁纖維的復合材料在軍事和空間技術(shù)方面起著無可比擬的作用。 以金屬(如鋁、鎂、鈦或其合金)為基體，用纖維、晶須或纖維粉粒增強復合而成的復合材料，其強度可增至鋁的10倍，硬度為鋼的2倍，密度只有鋼的13。它比高聚物基體復合材料具有更高的強

25、度、硬度和熱穩(wěn)定性。用它制造飛機，將比現(xiàn)在的飛機飛得更高、更快、更靈活。 若以陶瓷為基體，以連續(xù)或不連續(xù)或晶須為增強材料制成的陶瓷復合材料，比普通陶瓷具有更高的強度和可靠性，主要用于高性能軍事設(shè)備、宇航引擎、切削工具及耐磨的機械部件。 第六節(jié) 纖 維 化 高性能增強纖維復合材料具有以下優(yōu)點。 (1)比強度和比剛度高。這是由于空間技術(shù)發(fā)展對材料性能提出了更高要求所確定的。這樣不僅可以減輕飛行器的重量，宇航飛行器的重量每減少lkg，就可節(jié)約500kg的發(fā)射燃料；而且飛行器將飛得更高更快。 (2)高溫性能好，可以在l000左右的高溫下穩(wěn)定有效地工作。 (3)抗疲勞和抗熱震性良好，可以使突發(fā)事故的破壞

26、性減到最小，而且可以防止由于熱應力急劇增大而引起材料的破壞。 (4)使用壽命長?？梢赃M行局部修補，這是單一材料不可能達到的。 第六節(jié) 纖 維 化 一、 氧化鋁纖維 Al2O3短纖維具有超高溫絕熱的特點，最高使用溫度可達14821650 ，其成品形式有紙、氈、散裝纖維、板材、真空成型制品等，有十分顯著的節(jié)能效果，越來越受到人們的歡迎。其用途主要有： (1)作為增強纖維可用于金屬、塑料、橡膠和陶瓷中?？梢杂糜谠鰪姷慕饘倩|(zhì)有鋁、鎂、銅、鐵、鎳、鈦以及各種合金。由于它不易與熔融金屬反應，因此特別適用于強化金屬，提高復合材料在高溫下的比強度、比彈性、抗疲勞強度、耐蝕性等特點。第六節(jié) 纖 維 化 (2)

27、作為耐火絕熱材料，由于氧化鋁纖維質(zhì)輕、導熱性低、熱容小、熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性高，可以制成各種板材、多用氈等產(chǎn)品，廣泛用于高溫爐、電爐、原子反應堆等處。例如，多用氈用于高溫爐，間歇操作時可節(jié)能2050，連續(xù)操作時可節(jié)能4070，可見是非常理想的保溫材料。另外，還可以制成耐高溫和突然閃熱的防護服布、耐火護墻板，以及能經(jīng)受多次1200淬火的澆注材料等。 (3)作為過濾材料，用不同的氧化鋁纖維可制成過濾管和過濾片，用于油水乳劑和油水混合液，甚至乳膠液的分離，也可用于過濾除去固體顆粒。 (4)作為催化劑載體，氧化鋁纖維氈可作為鉑催化劑的載體。這種催化劑可將汽車和摩托車尾氣中的一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳，減少

28、對環(huán)境的污染；同時，由于用氧化鋁做載體，還可大大提高其使用壽命 第六節(jié) 纖 維 化 二、碳化硅纖維 碳化硅纖維與金屬或陶瓷制成的復合材料，其主要用途有以下方面。 (1)用作航天工業(yè)材料。碳化硅纖維復合樹脂用于制作飛機的主體和機翼，其重量減輕23；用于制作火箭的外殼，不僅重量輕、強度高，而且熱膨脹系數(shù)也大大減少。 (2)用作體育器材。由于該材料質(zhì)輕、強度高、耐熱性能好，可以廣泛用于制造賽艇、賽車、摩托車和輕快自行車；也可制造網(wǎng)球拍、跳桿等。 (3)用作醫(yī)療器材。由于該材料的X射線透過性強、材質(zhì)強度高，用于制造X光機的部件和人造關(guān)節(jié)。 (4)用于特殊的地下電纜、輸水管道、橋梁等的工程材料。 (5)

29、用于高科技領(lǐng)域。第七節(jié) 磷的化合物 一、氯化磷酸三鈉 1、氯化磷酸三鈉的物理化學性質(zhì)和主要用途：氯化磷酸三鈉是一種帶結(jié)晶水的復鹽，通用的表達式為4(Na3PO411H2O)NaOCl，純品為無色透明結(jié)晶，一般外觀為白色針狀結(jié)晶或白綿糖狀粉末，易吸潮、易結(jié)塊，產(chǎn)品穩(wěn)定性差，有微氯味。在受熱及暴露于非常干燥的空氣中時，易風化失去結(jié)晶水及活性氯。該物質(zhì)無毒。 2、 氯化磷酸三鈉生產(chǎn)方法 氯化磷酸三鈉的制備方法很多，概括起來可分為兩類：一類是磷酸三鈉和次氯酸的水溶液混合，反應生成一種復合物，再冷卻結(jié)晶，分離，干燥得產(chǎn)品。 第七節(jié) 磷的化合物 二、 六偏磷酸鈉 1、六偏磷酸鈉的物理化學性質(zhì)及主要用途 六

30、偏磷酸鈉屬于縮聚磷酸鹽。它是Na2OP2O，摩爾比近于1的玻璃狀縮聚磷酸鹽，外觀為無色透明狀或白色粒狀結(jié)晶，密度2.484gcm3 ，熔點616(同時分解)，該物質(zhì)易溶于水，不溶于有機溶劑，吸濕性能強，露置空氣中能吸取水分而呈粘膠狀物。 2. 六偏磷酸鈉的制法 以純堿(或燒堿)和磷酸為原料，先制取含有2個結(jié)晶水的磷酸二氫鈉，再將磷酸二氫鈉加熱，脫去結(jié)晶水和結(jié)構(gòu)水，生成偏磷酸鈉，然后使偏磷酸鈉聚合,直到生成六偏磷酸鈉。 第七節(jié) 磷的化合物 三、 聚磷酸銨 1、 聚磷酸銨的物理化學性質(zhì)和主要用途 聚磷酸銨屬聚磷酸鹽，短鏈聚磷酸銨具有一定的吸濕性，其吸濕性隨氨化程度增加和聚合度增高而降低。長鏈聚磷酸

31、銨產(chǎn)品為白色粉狀晶體，疏松不結(jié)塊，不吸潮，流動性能好。聚磷酸銨高溫下分解，約在350、聚磷酸銨的分解壓力為o.1MPa時，放出氨，生成非揮發(fā)性磷氧化物或聚磷酸等的薄膜，使膜下物質(zhì)與空氣中氧隔絕，故聚磷酸銨具有阻燃性。 2. 聚磷酸銨生產(chǎn)方法 聚磷酸銨按其所用的原料不同有不同的制法。工業(yè)上常以磷酸氫二銨(或磷酸二氫銨)和五氧化二磷為基本原料，在過量氨的存在下,進行高溫縮聚反應。第七節(jié) 磷的化合物 四、 磷酸二氫鋁 1、 磷酸二氫鋁的物理化學性質(zhì)及主要用途 磷酸二氫鋁的分子式為A1(H2PO4)3，分子量為317.94，其產(chǎn)品為無色無味極粘稠的液體或白色粉狀結(jié)晶，該物質(zhì)易溶于水。 2. 磷酸二氫鋁

32、的生產(chǎn)方法 工業(yè)上制取磷酸二氫鋁通常以磷酸和氫氧化鋁為原料，采用中和法生產(chǎn)。其反應式可表示為： 3H3PO4 + Al(OH)3 Al(H2PO4)3+3H2O第九節(jié) 鎢、鉬的化合物 一、 二硫化鎢 二硫化鎢的制備方法：元素合成法是基于金屬鎢粉和硫磺直接反應原理，具體方法將金屬鎢粉和硫磺粉的混合物先在110250反應，而后升溫至550650時發(fā)生反應，最后用蒸發(fā)法除去所得到的片狀晶體結(jié)構(gòu)的二硫化鎢粉末中的游離硫，就得到純度99.9、粒度(0.12)的二硫化鎢粉末。也可由三氧化鎢制備二硫化鎢，將三氧化鎢、硫磺和炭黑混合物，在(9001400)溫度下反應(6l0)h，然后再添加硫磺,繼續(xù)高溫處理，

33、則可得到較好的產(chǎn)品純度在98以上二硫化鎢。第九節(jié) 鎢、鉬的化合物 二、 鉬酸鋅 白色鉬酸鹽防銹顏料的生產(chǎn)常用濕法生產(chǎn)，其方法是先將氧化鋅和三氧化鉬按等摩爾加入反應釜，而后加水，總用水量為顏料總質(zhì)量的3.3倍。先攪拌進行打漿，同時升溫到70，再加入碳酸鈣(或滑石粉)，加完繼續(xù)攪拌1h；用壓濾機過濾，所得濾餅送入干燥設(shè)備在110下烘干。適當破碎后，再送入煅燒爐在550下煅燒8h。冷卻后煅燒后的物料再粉碎，最后過篩包裝。 第十節(jié) 鋰的化合物 一、 碳酸鋰 碳酸鋰一般是采用鋰礦直接制成的。采用的天然鋰礦經(jīng)選礦后送入回轉(zhuǎn)爐中，在(9601100)下進行煅燒，煅燒后物料冷卻到(95120)時進行粉碎，過篩

34、，然后加過量3540的濃硫酸(93酸)混合后送入焙燒爐中進行酸化焙燒，使礦料中的鋰以硫酸鋰的狀態(tài)存在。用水浸取燒結(jié)的塊料，制成水溶性硫酸鋰。其浸取液用碳酸鈣中和其中過量的硫酸至pH為6.06.5，經(jīng)過濾，濾液用石灰乳除Mg2+，用碳酸鈉除Ca2+，然后再過濾，在濾液中加入少量硫酸及過氧化氫，中和至鐵、鋁生成氫氧化物沉淀為止，同時用炭黑脫色。然后濃縮料液并進行過濾，制成飽和硫酸鋰溶液，再加入飽和的碳酸鈉溶液。若在90下，則碳酸鋰沉淀，過濾分離后得到的產(chǎn)品純度為80以上的碳酸鋰，重復用熱水洗滌后，可得到9697的碳酸鋰產(chǎn)品，最后經(jīng)干燥、包裝，即得成品。 第十節(jié) 鋰的化合物 二、 硅酸鋰 因為硅酸鋰

35、和石英砂熔融而制成的硅酸鋰玻璃在水中不溶解，因此，常規(guī)的可溶性硅酸鹽制造方法不能制得硅酸鋰水溶液。工業(yè)上常用的方法是活性硅酸一氫氧化鋰法。此法是利用一定濃度的活性硅酸溶液與氫氧化鋰粉末或水溶液反應，可得到具體透明性、長期貯存穩(wěn)定性以及粘結(jié)力優(yōu)良的硅酸鋰水溶液。第十節(jié) 鋰的化合物 三、 溴化鋰 2. 溴化鋰的生產(chǎn)方法 工業(yè)上，溴化鋰采用中和法生產(chǎn)，即用氫氧化鋰和氫溴酸發(fā)生中和反應而制得。采用該方法工藝簡單，產(chǎn)品質(zhì)量好。該法的反應可表示為： LiOH + HBr LiBr + H2O 生產(chǎn)中，將40的氫溴酸和55的氫氧化鋰加入反應釜，將反應后的溶液濃縮，過濾即可得到溴化鋰成品。該法需用氫氧化鋰和氫

36、溴酸，生產(chǎn)成本較高。國內(nèi)已開發(fā)了一種新工藝尿素還原法。即采用溴與碳酸鋰在還原劑（尿素）的作用下反應而制得溴化鋰。 第十一節(jié) 阻燃材料 一、銻化合物阻燃劑 銻化合物阻燃劑有氧化銻、硫化銻、鹵化銻、銻酸鈉、銻酸鉀等，其中使用最廣的是三氧化二銻。但是，三氧化二銻本身不含阻燃元素，單獨使用沒有阻燃效果，通常作為輔助劑，與其他阻燃劑并用，產(chǎn)生協(xié)同效果。若與含溴或含氯化合物的鹵素阻燃劑并用，則產(chǎn)生很顯著的協(xié)同和增效作用，可以大大減少含鹵阻燃劑用量。 三氧化二銻和聚合物具有很好的混溶性，不但阻燃性能好，而且也是研究應用較廣的阻燃劑，現(xiàn)在已成為很多家用電器阻燃劑配方的主要成分。缺點是有一定的毒性，在燃燒時產(chǎn)生

37、大量的黑煙；加入到透明制品中時，制品變得不透明；價格較貴。為了克服三氧化二銻的價高等缺點，現(xiàn)正在開發(fā)銻復合阻燃劑、超微細三氧化二銻、以及五價銻的膠體氧化銻阻燃劑。第十一節(jié) 阻燃材料 二、鋁化合物阻燃劑 鋁化合物阻燃劑主要是指氫氧化鋁，是無機阻燃劑中用量最大的品種。氫氧化鋁作為阻燃劑使用主要優(yōu)點是安全性、熱穩(wěn)定性好，不產(chǎn)生腐蝕性氣體；無毒，有消煙作用，對環(huán)境無影響；作為塑料的填料，用于電纜電器，具有優(yōu)異的抗電弧性和抗磁性；應用面廣，且可與其他阻燃劑協(xié)同增效；原料豐富，價格便宜。近年來，隨著微細化、表面處理等新技術(shù)的應用。使氫氧化鋁在高聚物中的應用范圍繼續(xù)擴大。 三、 硼化合物阻燃劑 硼化合物阻燃

38、劑的品種較多，有硼酸鋅、硼酸鋇、偏硼酸銨、五硼酸銨、偏硼酸鈉、硼酸鈉、硼酸、硼砂等。硼化物阻燃劑廣泛應用于油漆、涂料、纖維、塑料、橡膠、聚酯、紙張、木材等方面。 精細化工概論第三章 工業(yè)表面活性劑 第一節(jié) 概 述 一、 表面活性劑的定義及其結(jié)構(gòu)特點和分類 1、 表面活性劑的定義 表面活性劑是指在溶劑中加入很少量即能顯著降低溶劑表面張力，改變體系界面狀態(tài)的物質(zhì)。表面活性劑可以產(chǎn)生潤濕或反潤濕，乳化或破乳，分散或凝集，起泡或消泡，增溶等一系列作用。素有工業(yè)味精之美稱，廣泛應用于洗滌劑、紡織、皮革、造紙、塑料、橡膠、農(nóng)藥、冶金、礦業(yè)、醫(yī)藥、建筑、化妝品等工業(yè)。它是精細化工最重要的產(chǎn)品之一。第一節(jié) 概

39、 述 2、 表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點 表面活性劑具有如下結(jié)構(gòu)特點： （1）雙親性 表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)具有不對稱的極性的特點，分子中同時含有親水性的極性基團和親油性的非極性基團親水基和親油基，因此，表面活性劑具有既親水又親油的雙親性。 （2）溶解性 表面活性劑至少應溶于液相中的某一相。 （3）表面吸附 表面活性劑的溶解，使溶液表面自由能降低，產(chǎn)生表面吸附，在達到平衡時，表面活性劑在界面上的濃度大于溶液整體中的濃度。 （4）界面定向 吸附在界面上的表面活性劑分子，定向排列成分子膜，覆蓋于界面上。 （5）形成膠束 當表面活性劑在溶劑中的濃度達到一定值時，其分子會產(chǎn)生聚集生成膠束，這一濃度的極限值稱為臨

40、界膠束濃度（簡稱CMC）。 （6）多功能性 表面活性劑在其溶液中顯示多種復合功能。如清洗、發(fā)泡、潤濕、乳化、增溶、分散等。 第一節(jié) 概 述 3、 表面活性劑的分類 （1）陰離子表面活性劑 這類表面活性劑在水溶液中能解離出帶負電荷的親水性基團，按其親水基又可分為： 羧酸鹽型 R-COONa 硫酸酯型 R-OSO3Na 磺酸鹽型 R-SO3Na 磷酸酯型 R-OPO3Na 在陰離子表面活性劑中，最重要的是直鏈烷基苯磺酸鹽，它是洗滌劑和清洗劑中最重要的表面活性劑。隨著生產(chǎn)技術(shù)的進步，脂肪醇醚和脂肪醇硫酸鹽的產(chǎn)量也有了大幅上升。第一節(jié) 概 述 （2）陽離子型表面活性劑 這類表面活性劑在水溶液中能解離出

41、帶正電荷的親水性基團。又可分為： 胺鹽型 R-NH2HCl R-NH(CH3)HCl 季銨鹽型 R N+(CH3)3Cl R-N(CH3)2HCl 其它型 陽離子表面活性劑中最重要的是雙十八烷基雙甲基氯化銨(C18H37)2 N+(CH3)2Cl，季銨鹽氮原子上的正電荷為分子提供了水溶性，它主要用作紡織品的柔軟劑和抗靜電劑。 第一節(jié) 概 述 （3）兩性離子表面活性劑 這類表面活性劑在它的分子中同時含有可溶于水的正電性和負電性基團。在酸性溶液中，正電性基團呈陽離子性質(zhì)，顯示陽離子型表面活性劑性質(zhì)；在堿性溶液中，則負電性基團呈陰離子性質(zhì)，顯示陰離子表面活性劑性質(zhì)；而在中性溶液中，則呈非離子性質(zhì)。它

42、主要包括以下三類： 氨基酸型 RNHCH2CH2COOH 甜菜堿型 RN+(CH3)2CH2COO 味唑啉型 第一節(jié) 概 述 （4）非離子型表面活性劑 這類表面活性劑溶于水后不離解成離子，因而沒有帶電荷的基團，但同樣具有親水性和親油性。按其親水基結(jié)構(gòu)可分為以下四類： 醚型 RO (C2H4O)n H 其親水基為氧乙烯基 (OCH2 CH2 )n 酯型 多元醇的脂肪酸酯 HCOH HCOH 醚酯型 多元醇脂肪酸酯的氧乙烯醚RCOOR(OCH2CH2 )n OH 多元醇型 RRCOOCH2(CHOH)3H （5）特殊表面活性劑第一節(jié) 概 述 表3-1 表 面 活 性 劑 的 分 類 第一節(jié) 概 述

43、 第一節(jié) 概 述 二、表面活性劑的活性原理及活性作用 1、表面活性劑的活性原理 （1）具有雙親媒性結(jié)構(gòu) 物質(zhì)的性質(zhì)是由分子結(jié)構(gòu)決定的，表面活性劑的分子具有不對稱的雙親媒性結(jié)構(gòu)，即所有表面活性劑分子結(jié)構(gòu)中都含有長的非極性鏈，一般是長碳鏈的碳氫化合物；它能溶于油而不溶于水，分子的這一端被稱為親油端或疏水端，另一端則是水溶性的，被 稱為親水端。所以表面活性劑分子具有親水和親油的雙重性質(zhì)。 第一節(jié) 概 述 第一節(jié) 概 述 （2）表面張力 通常，把垂直作用于液體表面上任一單位長度，并與液面相切的收縮表面的力稱為表面張力。表面張力的單位用N/m表示。表面活性劑最大特性之一就是即使在較低濃度下也能顯著降低溶

44、劑的表面張力。圖3-2為表面活性劑的濃度變化及其活動情況圖。 第一節(jié) 概 述 表面活性劑形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度（CMC）。高于或低于臨界膠束濃度時，水溶液的表面張力及其他許多物理性質(zhì)都有很大的差異。因此，表面活性劑溶液只有當其濃度稍大于臨界膠束濃度時，才能充分顯示其作用。表面活性劑濃度與溶液性質(zhì)的關(guān)系如圖3-3所示。第一節(jié) 概 述 （3）界面電荷 從電化學可知，一般在兩個相接觸面上的電荷分布是不均勻的，特別是溶劑中加了表面活性劑以后，由于活性劑的吸附而產(chǎn)生界面電荷的變化。這種變化對界面張力、接觸角等界面現(xiàn)象，或者分散體系特有的凝聚、分散、沉降和擴散等現(xiàn)象有相當明顯影響。 （4）膠束

45、和增溶 加入表面活性劑能使一些不溶于水或微溶于水的有機物在水溶液中的溶解度增大，由于這種現(xiàn)象是在CMC濃度以上發(fā)生的，所以和膠束的形成有密切關(guān)系。一般認為，膠束內(nèi)部與液狀烴近似，若在CMC濃度以上的溶液中加入難溶于水的有機物質(zhì)時，有機物就會溶解成透明水溶液，這種現(xiàn)象稱為增溶現(xiàn)象。這是由于有機物質(zhì)進入與它本身性質(zhì)相同的膠束內(nèi)部而變成在熱力學上穩(wěn)定的各向同性溶液的結(jié)果。不同表面活性劑的增溶能力亦不同。 第一節(jié) 概 述 2、表面活性劑的活性作用 (1)潤濕和滲透作用 （2）乳化和分散作用 （3）發(fā)泡和消泡作用 （4）洗滌作用 （5） 增溶作用 第一節(jié) 概 述 三、 表面活性劑的親水、親油平衡值 表面

46、活性劑的親水親油平衡值（hydrophile lipophile balance ，HLB）是表示表面活性劑的親水性、親油性好壞的指標。HLB值越大，該表面活性劑的親水性越強；HLB值越小，該表面活性劑的親油性越強。表面活性劑的HLB是選擇和評價表面活性劑使用性質(zhì)的重要指標，它有兩種表示法：一種以符號表示，親水性最強的為HH，強的為H，中等的為N；親油性強的為L，最強的為LL。另一種以數(shù)值表示，HLB值為40的是親水性最強的，而為1的是親水性最弱的表面活性劑。表面活性劑HLB值的范圍與其在水中溶解的情況見表3-2，HLB值和表面活性劑用途的關(guān)系見圖3-4。第一節(jié) 概 述 第一節(jié) 概 述 表面活

47、性劑的親水親油平衡值HLB是一個經(jīng)驗值。也可將HLB值作為結(jié)構(gòu)因子的總和來處理，把表面活性劑結(jié)構(gòu)分解為一些基團，并可認為每一個基團對HLB值均有確定的貢獻。由實驗得出各種基團的HLB數(shù)值，稱為HLB基團數(shù)值。列于表3-3中。第一節(jié) 概 述 四、表面活性劑的工業(yè)應用 1、 洗滌劑 （1）纖維工業(yè)用洗滌劑 （2）家庭用洗滌劑 （3）除纖維工業(yè)之外的其他工業(yè)用洗滌劑 第一節(jié) 概 述 2、 潤濕劑、滲透劑 （1）溶液的性質(zhì)與滲透劑的種類 當被滲透的溶液種類不同時，所用的滲透劑也不相同。多數(shù)情況下，溶液的pH值即酸堿性對選擇滲透劑十分重要。作為強堿性溶液的滲透劑，不能有酯鍵(COOR)，因為酯鍵會被堿皂

48、化分解。作為強酸性溶液的滲透劑，不能用硫酸酯鹽型的表面活性劑，因其會使?jié)B透劑分解。對含大量無機鹽的溶液，因滲透劑難溶于其中，必項用特別易溶的滲透劑。對含氧化劑的溶液，應選擇耐氧化性的滲透劑。滲透劑的種類與溶液的pH值之間的關(guān)系如表3-4所示。第一節(jié) 概 述 第一節(jié) 概 述 （2） 中性溶液的滲透劑 在弱酸至弱堿性范圍內(nèi)使用的滲透劑稱為普通滲透劑。在陰離子系列中，滲透劑OT、十二烷基苯磺酸鈉、月桂基硫酸脂鈉、烷基萘磺酸鈉、油酸丁酯的硫酸化物等都是常用的滲透劑。特別是滲透劑OT，它是最富有滲透性的產(chǎn)品。其分子結(jié)構(gòu)為： （3） 特殊滲透劑 對于高濃度鹽類溶液、強堿性溶液、強氧化劑溶液，由于滲透劑易在

49、溶液中分解或難于溶解，因此要采用特殊滲透劑。第一節(jié) 概 述 3 、 乳化劑、分散劑、增溶劑 （1）在纖維工業(yè)中的應用 （2）在合成樹脂工業(yè)中的應用 4、 發(fā)泡劑與消泡劑 （1）發(fā)泡劑與泡沫穩(wěn)定劑 （2）消泡劑 5、 纖維柔軟整理劑 6、 抗靜電劑 7、 殺菌劑 8、 勻染劑 9、 防水整理劑 10、 絮凝劑 第二節(jié) 陰離子表面活性劑 一、 羧酸鹽型陰離子表面活性劑 1、 脂肪酸鹽 最常用的脂肪酸鹽陰離子表面活性劑俗稱皂類，是應用最多的表面活性劑之一。肥皂是直鏈C9C21烴基羧酸鹽，它的分子式是RCOOM+，M通常是Na+、K+或NH4+。肥皂是由天然動植物油脂或它的脂肪酸與堿皂化制得。 第二節(jié)

50、 陰離子表面活性劑 2、 脂肪醇聚烷氧基醚羧酸鹽 脂肪醇聚烷氧基醚羧酸鹽的典型代表是脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鹽，它的分子式是R(OC2H4)nOCH2COOM，R是C10C18烷基或烷基芳基，n是大于1的整數(shù)，它是非離子表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚進行陰離子化后的產(chǎn)品。 脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鹽的堿穩(wěn)定性、潤濕、去污力良好，是紡織工業(yè)的良好助劑，用于棉花與羊毛的漂煮、洗凈。它也是制備化妝品的良好表面活性劑。 第二節(jié) 陰離子表面活性劑 二、 硫酸酯型陰離子表面活性劑 1、 脂肪醇硫酸鹽 脂肪醇硫酸鹽（簡稱AS）是硫酸的半酯鹽，其通式是ROSO3M，R是C12C18的烴基，C12C14的醇最理想；M為堿金

51、屬、銨或有機胺鹽，如二乙醇胺或三乙醇胺。 脂肪醇硫酸鹽有良好的去污、乳化、分散、潤濕、泡沫性能，在硬水中穩(wěn)定，是生產(chǎn)合成洗 滌劑、洗發(fā)香波、牙膏、地毯香波、化妝品的主要表面活性劑，也可作紡織工業(yè)用助劑和聚合反應的乳化劑。 第二節(jié) 陰離子表面活性劑 2、 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽（簡稱AES）是近15年來發(fā)展較快的硫酸酯鹽，其通式為RO(CH2CH2O)nSO3M，R是C12C18烴基，通常是C12C14烴基，n=3，M是鈉、鉀、銨或胺鹽。由化學式可以看出，AES與AS不同，其親水基團是由SO3M和聚氧乙烯醚中的O基兩部分組成，因而具有更優(yōu)越的溶解性和表面活性。 脂肪醇聚氧

52、乙烯醚的硫酸化機理與伯醇硫酸化相似，包括一個亞穩(wěn)態(tài)的中間產(chǎn)物的快速生成過程。 第二節(jié) 陰離子表面活性劑 3、 烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鹽 烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鹽的分子式是RC6H4(OC2H4)nOSO3M，R是C8C12烴基，通常是壬基，氧乙烯基的聚合度n=4。當n4，則硫酸酯鹽的水溶性下降；n4，則硫酸酯鹽的抗硬水性增大，但泡沫性開始減弱。烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鹽的商業(yè)產(chǎn)品是30%60%濃度的水溶液。 烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鹽具有良好的去污、潤濕、乳化、發(fā)泡性能。由于它的生物降解性能比脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽差，它的用途僅限于工業(yè)，可用作紡織工業(yè)助劑、聚合反應的乳化劑，以及配制工業(yè)清洗劑與機車用的洗

53、滌劑。 第二節(jié) 陰離子表面活性劑 三、磺酸鹽型陰離子表面活性劑 1、 烷基苯磺酸鹽（TPS） 從生產(chǎn)量和消耗量來看，烷基苯磺酸鹽僅次于肥皂，在合成表面活性劑中占第一位。早期生產(chǎn)烷基苯磺酸鹽是用丙烯齊聚生成四聚丙烯，后者再與苯發(fā)生烷基化反應得到支鏈十二烷基苯，然后再進行磺化、中和而成。這種烷基苯磺酸鹽（簡稱TPS）的結(jié)構(gòu)如下： 第二節(jié) 陰離子表面活性劑 2、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽（AES） 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽（AES）采用C12C14的椰油醇為原料，有時也用C12C16醇，與24mol環(huán)氧乙烷縮合，再進一步進行硫酸化，中和時與FAS（脂肪醇硫酸鹽）相似，可用氫氧化鈉、氨或乙醇胺。 現(xiàn)在AES

54、也逐步進入重垢洗滌劑的領(lǐng)域。這是由于在洗衣粉或洗滌精之類的配方中已出現(xiàn)了降低磷酸鹽含量的傾向。AES可認為是家用洗滌劑配方中最重要的表面活性劑之一。它很可能會大量與非離子表面活性劑復配后使用。在未來的一段時間內(nèi)。AES是市場需求增長得最快的一種陰離子表面活性劑。第二節(jié) 陰離子表面活性劑 3、仲烷烴磺酸鹽（SAS） 仲烷烴磺酸鹽是較新的商品表面活性劑。由二氧化硫及空氣作用于C12C18的正烷烴制得。其通式為： SAS與LAS（直鏈烷基苯磺酸鈉）有類似的發(fā)泡性和洗滌性能，且水溶性好。SAS目前只在西歐生產(chǎn)。其主要用途是復配成液狀洗滌劑，如液體家用餐具洗滌劑。這一工藝最早是由西德赫斯脫公司開發(fā)的，商

55、品牌號為Hastapm SAS60，該產(chǎn)品中含有60%的有效成份。SAS的缺點是用它作為主要組份的洗衣粉易發(fā)粘，不松散。因此，只用于液體配方中。 第二節(jié) 陰離子表面活性劑 4、-烯烴磺酸鹽(AOS) -烯烴是采用石蠟油裂解或齊勒格乙烯齊聚制得的。粗分后得到的C12C18-烯烴，用空氣稀釋后的三氧化硫進行磺化，然后再進行中和而制得。 總體來說，AOS與LAS的性能相似，但AOS對皮膚的刺激性稍弱，生化降解的速度也稍快。由于生產(chǎn)工藝簡便，原料成本低廉。AOS一直有很大的吸引力。過去對生產(chǎn)工藝的控制有一定的困難，近年來設(shè)備的改進已基本上解決這個問題。從1980年開始AOS的生產(chǎn)和應用均有上升的趨勢。

56、AOS的主要用途是配制液狀洗滌劑和化妝品。第二節(jié) 陰離子表面活性劑 5、脂肪醇硫酸鹽(FAS) 工業(yè)上，F(xiàn)AS通常用氯磺酸或三氧化硫?qū)⒅敬减セ?，得到的脂肪醇單酯進一步用氫氧化鈉或醇胺中和而成。 FAS的應用性能主要由脂肪醇鏈中的長度以及陽離子的性質(zhì)來決定。在各種不同的FAS中，碳鏈為C12C14的發(fā)泡能力最強，其低溫洗滌性能也最佳。隨著洗滌溫度的提高，達到最佳洗滌性能所需鏈長也必須增加，乳化能力也隨著鏈長的增加而提高。 天然脂肪醇都是直鏈醇。與仲醇或支鏈醇的硫酸鹽相比，F(xiàn)AS的洗滌和發(fā)泡性能都比后者強。其潤濕性能較低。 FAS的主要用途是配制液狀洗滌劑、餐具洗滌劑、各種香波、牙膏、紡織用潤濕

57、和洗滌劑，以及用于化工中的乳化、聚合。此外，粉狀的FAS可用于配制粉狀清洗劑、農(nóng)藥用潤濕粉劑。 第二節(jié) 陰離子表面活性劑 6、酯、酰胺的磺酸鹽 比較重要的品種有丁二酸雙酯磺酸鹽、N-油酰基-N-甲基?；撬猁}，它們都是較重要的紡織印染助劑。 對丁二酸雙酯磺酸鹽來說，隨著酯基上烷基結(jié)構(gòu)不同，性能也有差異。最常見的是滲透劑T，其生產(chǎn)原料為順丁烯二酸酐和仲辛醇，首先制成酯，再用亞硫酸氫鈉發(fā)生雙鍵加成而進行磺化。 第二節(jié) 陰離子表面活性劑 四、磷酸酯型陰離子表面活性劑 磷酸酯陰離子表面活性劑有磷酸單酯和雙酯。烷基磷酸酯不耐酸、硬水，它的鈣和鎂鹽是不溶的。酸式磷酸酯在水中的溶解度較低。但其堿金屬鹽的溶解度

58、則較大。它們的表面活性作用很好。為改善其性能，R基也可用聚氧乙烯醚基。第三節(jié) 陽離子表面活性劑 一、胺鹽型陽離子表面吸附劑 長鏈脂肪烴的單胺、二胺和多胺屬于此類表面活性劑。脂肪伯胺和烷基丙二胺是常用的緩蝕劑。脂肪胺類在吸收酸中的質(zhì)子后形成的銨鹽能定向排列在金屬或管道內(nèi)壁與酸液的界面上，這種緊密排列的脂肪鏈基團形成一種厚度只有12個分子的保護薄膜，使金屬免受酸的腐蝕。除脂肪伯胺外，N-烷基丙二胺也有廣泛的應用，與此類似的還有醚胺。它們可由脂肪胺或醇與丙烯腈加成后再加氫還原而成。 第三節(jié) 陽離子表面活性劑 二、季銨鹽陽離子表面活性劑 季銨鹽是陽離子表面活性劑中最重要的一類，有強堿性，它使表面活性劑

59、有強親水性，能溶于水與堿液。它的結(jié)構(gòu)式是： 其中R1是高碳烷基（C12C18），R2可以是高碳烷基或甲基，R3是甲基，R4可以是甲基、芐基、烯丙基等。季銨鹽由脂肪叔胺再進一步烷基化而成。常用的烷基化劑為氯甲烷或磷酸二甲酯。它們的種類繁多，產(chǎn)量在各種陽離子表面活性劑中占首位。在工業(yè)上有實用價值的季銨鹽有下列三類：長碳鏈季銨鹽、咪唑啉季銨鹽和吡啶季銨鹽。第三節(jié) 陽離子表面活性劑 第三節(jié) 陽離子表面活性劑 三、 其它陽離子表面活性劑 氧化叔胺R(CH3)2NO，也稱為胺氧化物，它是烷基二甲基叔胺或烷基二羥乙基叔胺的氧化物，烷基為C16C18烴基。氧化叔胺的胺氧基是極性的，易于結(jié)合H+，形成羥基銨離子

60、R(CH3)2N+OH，因此它在酸性溶液中是陽離子，在中性與堿性溶液中是非離子，在酸液中與陰離子表面活性劑相遇，會產(chǎn)生沉淀物。在中性與堿性溶液中能與陰離子表面活性劑混合使用。 第四節(jié) 兩性離子表面活性劑 一、味唑啉型兩性表面活性劑 咪唑啉型是兩性表面活性劑中產(chǎn)量和商品種類最多，應用最廣的一種，制備這類表面活性劑，首先是由脂肪酸與多胺縮合，脫去2mol水而形成2-烷基-2-咪唑啉，脂肪酸通常為C12C18的脂肪酸，多胺通常是羥乙基乙二胺、二亞甲基二胺等。然后在2烷基-2-咪唑啉的基礎(chǔ)上引入羧基成為羧酸咪唑啉型，引入磺酸基成為磺酸咪唑啉型。 咪唑啉羧酸鹽的典型代表是2-烷基-1-（-2-羥乙基）-