精細(xì)化工工藝學(xué)課件

1、主講主講：劉秀奇劉秀奇 1.1 精細(xì)化工的定義精細(xì)化工的定義精細(xì)化工是生產(chǎn)精細(xì)化學(xué)品的工業(yè)。精細(xì)化工是生產(chǎn)精細(xì)化學(xué)品的工業(yè)。精細(xì)化學(xué)品這個(gè)名詞，沿用已久，原指原指產(chǎn)量小、純度高、價(jià)格貴的化工產(chǎn)品，如醫(yī)藥、染料、涂料等。但是，這個(gè)含義還沒有充分揭示精細(xì)化學(xué)品的本質(zhì)。歐美一些國(guó)家把產(chǎn)量小、按不同化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行生產(chǎn)和銷售的化學(xué)物質(zhì)，稱為精細(xì)化學(xué)品精細(xì)化學(xué)品(fine chemicals)；把產(chǎn)量小、經(jīng)過加工配制、具有專門功能或最終使用性能的產(chǎn)品,稱為專用化學(xué)品專用化學(xué)品(specialty chemicals)。中國(guó)、日本等則把這兩類產(chǎn)品統(tǒng)稱為精細(xì)化學(xué)品。 1.1 精細(xì)化工的定義精細(xì)化工的定義凡能增進(jìn)

2、或賦予一種(一類)產(chǎn)品以特定功能、或本身擁有特定功能的小批量、高純度化學(xué)品，稱精細(xì)化學(xué)品精細(xì)化學(xué)品。生產(chǎn)精細(xì)化學(xué)品的工業(yè)稱精細(xì)化學(xué)工業(yè)，簡(jiǎn)稱精細(xì)化工精細(xì)化工（fine chemical industry）。是當(dāng)今世界各國(guó)發(fā)展化學(xué)工業(yè)發(fā)展化學(xué)工業(yè)的戰(zhàn)略重點(diǎn)重點(diǎn)。是一個(gè)國(guó)家綜合技術(shù)水平綜合技術(shù)水平的重要標(biāo)志標(biāo)志之一。是以高新技術(shù)高新技術(shù)為依托。是高質(zhì)量、多品種、專用高質(zhì)量、多品種、專用或多功能多功能的精細(xì)化學(xué)品。特特征征 Heavy chemicals （大宗化學(xué)品）（大宗化學(xué)品）Fine chemicals（精細(xì)化學(xué)品）（精細(xì)化學(xué)品）Chemicals精細(xì)化學(xué)品可以分為三大類，即精細(xì)化學(xué)品可以分

3、為三大類，即精細(xì)有機(jī)化精細(xì)有機(jī)化學(xué)品學(xué)品、精細(xì)無機(jī)化學(xué)品精細(xì)無機(jī)化學(xué)品及及精細(xì)生物制品精細(xì)生物制品。日本把精細(xì)化學(xué)品分為日本把精細(xì)化學(xué)品分為51個(gè)類別。個(gè)類別。 我國(guó)：我國(guó)：1986年原化學(xué)工業(yè)部將精細(xì)化學(xué)品分年原化學(xué)工業(yè)部將精細(xì)化學(xué)品分為為11大類大類;目前可以把精細(xì)化學(xué)品分為目前可以把精細(xì)化學(xué)品分為18類。類。分別是分別是: Classification of fine chemicals1.醫(yī)藥和獸藥 10.試劑和高純物2.農(nóng)藥 11.食品和飼料 3.黏合劑 12.石油化學(xué)品4.涂料 13.造紙用化學(xué)品 5.染料和顏料 14.功能高分子6.表面活性劑和合成洗滌劑 15.化妝品 7.塑料、

4、合成纖維和橡膠的助劑 16.催化劑8.香料 17.生化酶 9.信息用材料（感光材料） 18.無機(jī)精細(xì)化學(xué)品（l）具有特定功能）具有特定功能 a、精細(xì)化工產(chǎn)品的應(yīng)用范圍狹窄，專用性強(qiáng)，通用、精細(xì)化工產(chǎn)品的應(yīng)用范圍狹窄，專用性強(qiáng)，通用 性弱性弱 b、針對(duì)特定消費(fèi)者、針對(duì)特定消費(fèi)者 c、用量小，效果顯著、用量小，效果顯著（2）多品種小批量）多品種小批量 （3）高技術(shù)密集度）高技術(shù)密集度 a、研究開發(fā)投資較高、研究開發(fā)投資較高 b、工藝流程長(zhǎng)，單元反應(yīng)多，原料復(fù)雜，中間過、工藝流程長(zhǎng)，單元反應(yīng)多，原料復(fù)雜，中間過 程控制要求嚴(yán)程控制要求嚴(yán) c、 情報(bào)密集信息快情報(bào)密集信息快（4）大量采用）大量采用復(fù)配

5、技術(shù)復(fù)配技術(shù) （5）產(chǎn)品附加值高產(chǎn)品附加值高 早期：以早期：以醫(yī)藥、染料、顏料醫(yī)藥、染料、顏料為代表。為代表。近代：石油化工興起、合成材料的發(fā)展，出現(xiàn)了穩(wěn)定劑、增塑劑近代：石油化工興起、合成材料的發(fā)展，出現(xiàn)了穩(wěn)定劑、增塑劑 等等。等等。伴隨著生活與食品質(zhì)量的要求，出現(xiàn)了食品添加劑等；工業(yè)的各伴隨著生活與食品質(zhì)量的要求，出現(xiàn)了食品添加劑等；工業(yè)的各種不同要求出現(xiàn)了不同的添加劑。種不同要求出現(xiàn)了不同的添加劑。當(dāng)前：進(jìn)一步研發(fā)更加先進(jìn)的產(chǎn)品。當(dāng)前：進(jìn)一步研發(fā)更加先進(jìn)的產(chǎn)品。生活實(shí)際是促使精細(xì)化工新產(chǎn)品、新種類出現(xiàn)的源動(dòng)力。生活實(shí)際是促使精細(xì)化工新產(chǎn)品、新種類出現(xiàn)的源動(dòng)力。譬如：譬如：最早，食品添加劑

6、以防止食品腐敗變質(zhì)為主；發(fā)展到中期最早，食品添加劑以防止食品腐敗變質(zhì)為主；發(fā)展到中期 是以能改善食品色、香、味為目標(biāo)；發(fā)展到則以改善食品是以能改善食品色、香、味為目標(biāo)；發(fā)展到則以改善食品 品質(zhì)、提高食品營(yíng)養(yǎng)為目標(biāo)。品質(zhì)、提高食品營(yíng)養(yǎng)為目標(biāo)。與一般化學(xué)品的生產(chǎn)不同的地方，它由三個(gè)與一般化學(xué)品的生產(chǎn)不同的地方，它由三個(gè)生產(chǎn)部分組成：生產(chǎn)部分組成：原料的合成原料的合成根據(jù)性質(zhì)和使用的要求制成成品根據(jù)性質(zhì)和使用的要求制成成品 符合使用要求和消費(fèi)心理學(xué)符合使用要求和消費(fèi)心理學(xué)合適的劑型是為了發(fā)揮該化學(xué)品的最佳療效，減少毒副作用，以及合適的劑型是為了發(fā)揮該化學(xué)品的最佳療效，減少毒副作用，以及便于使用、貯存

7、和運(yùn)輸。同一種藥物劑型不同，作用有時(shí)也不同。便于使用、貯存和運(yùn)輸。同一種藥物劑型不同，作用有時(shí)也不同。 種類繁多種類繁多用量不大用量不大品質(zhì)要求高品質(zhì)要求高品種非常多品種非常多經(jīng)常更換和更經(jīng)常更換和更新產(chǎn)品，需要新產(chǎn)品，需要跟隨市場(chǎng)需求跟隨市場(chǎng)需求技術(shù)開發(fā)成功技術(shù)開發(fā)成功率低，開發(fā)周率低，開發(fā)周期長(zhǎng)，研發(fā)投期長(zhǎng)，研發(fā)投資高。需要篩資高。需要篩選化學(xué)結(jié)構(gòu)，選化學(xué)結(jié)構(gòu)，考慮復(fù)配過程考慮復(fù)配過程和協(xié)同作用。和協(xié)同作用。品種繁多品種繁多用戶選擇性強(qiáng)用戶選擇性強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈 衣，衣，纖維助劑、染料。 食，食，食品添加劑（甜味劑、色素、香精、 味精、防腐劑）、化肥、農(nóng)藥。 住，住，裝飾材料助劑

8、、涂料、顏料、油漆、 塑料。 行，行，橡膠助劑、油料添加劑、防凍劑。 健，健，藥品、保健品、除臭劑。 美，美，化妝品、洗滌劑、美容美發(fā)品、玻璃 擦凈劑、空氣清新劑。人民生活人民生活:社會(huì)發(fā)展社會(huì)發(fā)展: 工業(yè)，工業(yè)，煤、石油、天然氣的各種加工 助劑和催化劑，電子材料，礦 產(chǎn)品加工劑等。 農(nóng)業(yè)，農(nóng)業(yè)，農(nóng)藥、飼料添加劑、除草劑、 植物生長(zhǎng)劑、農(nóng)副產(chǎn)品加工藥 劑等。 國(guó)防，國(guó)防，化學(xué)武器、防化武器、導(dǎo)彈材 料、航空航天材料等。 高新科技，高新科技，信息材料、功能材料、人 造器官、基因工程材料等。精細(xì)化工工藝學(xué)是指從精細(xì)化工工藝學(xué)是指從初級(jí)原料初級(jí)原料、次級(jí)次級(jí)原料原料到到精細(xì)化工產(chǎn)品精細(xì)化工產(chǎn)品的加工

9、方法和過程。的加工方法和過程。 各個(gè)生產(chǎn)單元按照一定的目的要求，有各個(gè)生產(chǎn)單元按照一定的目的要求，有機(jī)地組合在一起，形成一個(gè)完整的生產(chǎn)工藝機(jī)地組合在一起，形成一個(gè)完整的生產(chǎn)工藝過程，并用圖形描繪出來，即過程，并用圖形描繪出來，即工藝流程圖工藝流程圖。 其方法和過程可以采用化學(xué)反應(yīng)，也可其方法和過程可以采用化學(xué)反應(yīng)，也可采用復(fù)配技術(shù)，但這些方法和過程應(yīng)該是采用復(fù)配技術(shù)，但這些方法和過程應(yīng)該是技技術(shù)上可行的術(shù)上可行的、工藝上先進(jìn)的工藝上先進(jìn)的、經(jīng)濟(jì)上合理的經(jīng)濟(jì)上合理的、環(huán)保上允許的環(huán)保上允許的。 工藝流程圖工藝流程圖圍繞工藝流程的四個(gè)重要部分：圍繞工藝流程的四個(gè)重要部分：1、生產(chǎn)準(zhǔn)備過程、生產(chǎn)準(zhǔn)備

10、過程精細(xì)化工生產(chǎn)的原料主要是各種有機(jī)精細(xì)化工生產(chǎn)的原料主要是各種有機(jī)化合物。根據(jù)化合物。根據(jù)生產(chǎn)目的生產(chǎn)目的的不同，原料要求的不同，原料要求等級(jí)也不盡一致?？刂谱≡系膩碓?、產(chǎn)等級(jí)也不盡一致?？刂谱≡系膩碓?、產(chǎn)地、純度等，是保障生產(chǎn)順利進(jìn)行的首要地、純度等，是保障生產(chǎn)順利進(jìn)行的首要條件。條件。 原料預(yù)處理：原料預(yù)處理： 預(yù)熱（冷）、汽化、干燥、粉碎、提純預(yù)熱（冷）、汽化、干燥、粉碎、提純精制、混合、配制、壓縮等。精制、混合、配制、壓縮等。2、化學(xué)反應(yīng)過程、化學(xué)反應(yīng)過程鑒于精細(xì)化學(xué)品的特點(diǎn)，精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)鑒于精細(xì)化學(xué)品的特點(diǎn)，精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)方式是多種多樣的。以合成為主的精細(xì)化學(xué)品生方式是多

11、種多樣的。以合成為主的精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)，需要明確采用何種產(chǎn)，需要明確采用何種合成路線合成路線，即選用什么原，即選用什么原料，經(jīng)由哪幾步單元反應(yīng)來制備目的產(chǎn)物。料，經(jīng)由哪幾步單元反應(yīng)來制備目的產(chǎn)物。 反應(yīng)過程中涉及的問題：反應(yīng)過程中涉及的問題： (1)(1)操作方式（連續(xù)、間歇）操作方式（連續(xù)、間歇） (2)(2)能量供給、移出方式能量供給、移出方式 (3)(3)催化反應(yīng)催化反應(yīng)3、產(chǎn)品后處理過程、產(chǎn)品后處理過程 經(jīng)反應(yīng)得到的物料，多數(shù)情況下經(jīng)反應(yīng)得到的物料，多數(shù)情況下不是單純的產(chǎn)物，而是含有部分原料、不是單純的產(chǎn)物，而是含有部分原料、催化劑殘?jiān)?、反?yīng)介質(zhì)（水或有機(jī)溶催化劑殘?jiān)?、反?yīng)介質(zhì)（水或有機(jī)

12、溶劑）等的混合物。因此必須將產(chǎn)物與劑）等的混合物。因此必須將產(chǎn)物與反應(yīng)物、反應(yīng)介質(zhì)等進(jìn)行分離。分離反應(yīng)物、反應(yīng)介質(zhì)等進(jìn)行分離。分離方法與反應(yīng)所得到物料的形態(tài)有關(guān)。方法與反應(yīng)所得到物料的形態(tài)有關(guān)。產(chǎn)物后處理：產(chǎn)物后處理： 產(chǎn)物處理（分離凈化）產(chǎn)物處理（分離凈化） 產(chǎn)品處理（作為下一工序原料、篩選、包裝、灌產(chǎn)品處理（作為下一工序原料、篩選、包裝、灌裝、計(jì)量、貯存、輸送等裝、計(jì)量、貯存、輸送等 ） 未反應(yīng)物循環(huán)利用（返回反應(yīng)過程或加工成副產(chǎn)未反應(yīng)物循環(huán)利用（返回反應(yīng)過程或加工成副產(chǎn)物）物） 副產(chǎn)物處理（設(shè)計(jì)制備、包裝、貯運(yùn)等）副產(chǎn)物處理（設(shè)計(jì)制備、包裝、貯運(yùn)等）三廢處理：（廢氣、廢液、廢渣）三廢處理

13、：（廢氣、廢液、廢渣） 所含有害物質(zhì)在排放前應(yīng)該達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；盡量所含有害物質(zhì)在排放前應(yīng)該達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；盡量綜合利用，變廢為寶；污染問題不解決，不允許綜合利用，變廢為寶；污染問題不解決，不允許投產(chǎn)。投產(chǎn)。 綠色精細(xì)化工綠色精細(xì)化工綠色精細(xì)化工指的是對(duì)環(huán)境無公綠色精細(xì)化工指的是對(duì)環(huán)境無公害的低污染或者無污染精細(xì)化學(xué)品工害的低污染或者無污染精細(xì)化學(xué)品工業(yè)，故又可以稱為清潔精細(xì)化工或環(huán)業(yè)，故又可以稱為清潔精細(xì)化工或環(huán)境友好精細(xì)化工。境友好精細(xì)化工。 1. 合成材料助劑合成材料助劑2. 表面活性劑表面活性劑3. 食品添加劑食品添加劑4. 膠黏劑膠黏劑5. 涂料涂料6. 香料香料7. 化妝品化妝品8.

14、其它其它 產(chǎn)品附加值產(chǎn)品附加值：產(chǎn)品產(chǎn)值中扣去原材料、稅金、產(chǎn)品產(chǎn)值中扣去原材料、稅金、設(shè)備和廠房的折舊費(fèi)后剩余部分的價(jià)值，包設(shè)備和廠房的折舊費(fèi)后剩余部分的價(jià)值，包括：利潤(rùn)、工人的工資、動(dòng)力消耗以及技術(shù)括：利潤(rùn)、工人的工資、動(dòng)力消耗以及技術(shù)開發(fā)費(fèi)用。開發(fā)費(fèi)用。反映：反映：勞動(dòng)、技術(shù)利用情況以及利潤(rùn)是否高。勞動(dòng)、技術(shù)利用情況以及利潤(rùn)是否高。投資效率：投資效率：=（附加值（附加值/固定資產(chǎn)）固定資產(chǎn)）100% 基于以上特點(diǎn)精細(xì)化工一般適合鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)生基于以上特點(diǎn)精細(xì)化工一般適合鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)生產(chǎn)。產(chǎn)。 復(fù)配技術(shù)主要用于化工。比如化妝品和食品生產(chǎn)中，某一復(fù)配技術(shù)主要用于化工。比如化妝品和食品生產(chǎn)中，某一種添

15、加劑達(dá)不到預(yù)期效果，就添加一些復(fù)合成分，來達(dá)到產(chǎn)種添加劑達(dá)不到預(yù)期效果，就添加一些復(fù)合成分，來達(dá)到產(chǎn)品的效果。品的效果。 復(fù)配組分的協(xié)同作用：復(fù)配組分的協(xié)同作用：添加劑復(fù)配后各組分的特性起互補(bǔ)、協(xié)調(diào)作用，產(chǎn)生效果相加的效應(yīng)。 許多食品添加劑具有多功能性，要了解選定的食品添加劑其功能的主次以及物理化學(xué)特性。復(fù)配過程中，首先確定其主要功能是什么，以它為主選定適宜復(fù)配體和添加量。 復(fù)配成分的配比：復(fù)配成分的配比：不同配比能產(chǎn)生不同類型的復(fù)合添加劑。 在使用復(fù)配乳化劑時(shí)，要使各組分的配比保證乳液類型的要求。一、定義及類別一、定義及類別 在工業(yè)生產(chǎn)中，為在工業(yè)生產(chǎn)中，為改善生產(chǎn)工藝條件改善生產(chǎn)工藝條件，

16、或或提高產(chǎn)品質(zhì)量提高產(chǎn)品質(zhì)量，或使，或使產(chǎn)品賦予某種特性產(chǎn)品賦予某種特性而而在產(chǎn)品的生產(chǎn)加工過程中添加的輔助化學(xué)品在產(chǎn)品的生產(chǎn)加工過程中添加的輔助化學(xué)品稱為稱為助劑助劑。也稱。也稱“添加劑添加劑”或或“配合劑配合劑”。 廣泛應(yīng)用：廣泛應(yīng)用：塑料、橡膠、合成纖維等合成材塑料、橡膠、合成纖維等合成材料部門，及紡織、印染、農(nóng)藥、造紙、皮革、料部門，及紡織、印染、農(nóng)藥、造紙、皮革、食品、飼料、水泥、油田、機(jī)械、電子和冶食品、飼料、水泥、油田、機(jī)械、電子和冶金等部門。金等部門。 在在橡膠橡膠和和塑料塑料兩大合成材料及其兩大合成材料及其制品生產(chǎn)、加工、使用過程中所添加制品生產(chǎn)、加工、使用過程中所添加的各種

17、輔助化學(xué)品統(tǒng)稱為的各種輔助化學(xué)品統(tǒng)稱為橡塑助劑或橡塑助劑或橡塑添加劑。橡塑添加劑。 它已形成精細(xì)化工中一重要的分它已形成精細(xì)化工中一重要的分支，產(chǎn)量逐年增加。支，產(chǎn)量逐年增加。 其中橡塑助劑中的其中橡塑助劑中的填充劑填充劑（包括（包括增強(qiáng)劑）消耗量最大，占總量增強(qiáng)劑）消耗量最大，占總量50%，其次是其次是增塑劑增塑劑，約占，約占30%。 助劑的用量雖少但作用不小。目前助劑助劑的用量雖少但作用不小。目前助劑隨著合成材料應(yīng)用領(lǐng)域及技術(shù)要求的不斷擴(kuò)隨著合成材料應(yīng)用領(lǐng)域及技術(shù)要求的不斷擴(kuò)大也在日益發(fā)展中。大也在日益發(fā)展中。 品種繁多品種繁多而而效能各異效能各異這是它的特點(diǎn)，所這是它的特點(diǎn)，所以適當(dāng)?shù)倪x

18、用助劑及其配方，也是塑料、橡以適當(dāng)?shù)倪x用助劑及其配方，也是塑料、橡膠工業(yè)中一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。膠工業(yè)中一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。 二、二、 橡塑助劑分類橡塑助劑分類(1)加工性能(2)力學(xué)性能(3)光學(xué)性能(4)抗老化性能(5)表面性能(6)降低成本 (7)其他性能 潤(rùn)滑劑、脫模劑、觸變劑、增塑劑、潤(rùn)滑劑、脫模劑、觸變劑、增塑劑、熱穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定劑 潤(rùn)滑劑：潤(rùn)滑劑：降低物料之間及物料與加工設(shè)備表面摩擦降低物料之間及物料與加工設(shè)備表面摩擦力，降低熔體流動(dòng)阻力、粘度，避免熔體與設(shè)備粘力，降低熔體流動(dòng)阻力、粘度，避免熔體與設(shè)備粘附，提高制品表面光潔度等作用。附，提高制品表面光潔度等作用。常用為飽和烴、常用為

19、飽和烴、鹵代烴、脂肪酸、金屬皂類等。鹵代烴、脂肪酸、金屬皂類等。 脫模劑：脫模劑：是一種用在兩個(gè)彼此易于粘著的物體表面是一種用在兩個(gè)彼此易于粘著的物體表面的一個(gè)界面涂層，使物體表面易于脫落、光滑及潔的一個(gè)界面涂層，使物體表面易于脫落、光滑及潔凈。凈。常用為蠟、聚乙烯醇、金屬硬脂酸鹽。常用為蠟、聚乙烯醇、金屬硬脂酸鹽。 觸變劑：觸變劑：物料受到剪切時(shí)，稠度變小，停止剪切時(shí)，物料受到剪切時(shí)，稠度變小，停止剪切時(shí)，稠度又增加的性質(zhì)即是觸變性。受力變稀，靜置變稠度又增加的性質(zhì)即是觸變性。受力變稀，靜置變稠?？梢宰龇懒魈蕜?。稠。可以做防流淌劑。如如氣相二氧化硅、石棉、高氣相二氧化硅、石棉、高嶺土等。嶺土

20、等。加工性能助劑加工性能助劑力學(xué)性能力學(xué)性能增韌劑、填充劑、偶聯(lián)劑增韌劑、填充劑、偶聯(lián)劑 增韌劑：增韌劑：能與聚合物反應(yīng)，固化成其能與聚合物反應(yīng)，固化成其中一部分，提高聚合物柔韌性和耐低中一部分，提高聚合物柔韌性和耐低溫性能。溫性能。如不飽和聚酯樹脂、聚酰胺如不飽和聚酯樹脂、聚酰胺樹脂、縮醛樹脂、聚砜樹脂等。樹脂、縮醛樹脂、聚砜樹脂等。 偶聯(lián)劑：偶聯(lián)劑：改善基體樹脂對(duì)填料的浸潤(rùn)改善基體樹脂對(duì)填料的浸潤(rùn)性，使得基體樹脂依靠化學(xué)鍵和填料性，使得基體樹脂依靠化學(xué)鍵和填料相連接，提高復(fù)合材料的彎曲程度、相連接，提高復(fù)合材料的彎曲程度、沖擊強(qiáng)度、耐水性、電性能等。沖擊強(qiáng)度、耐水性、電性能等。常用常用為為

21、硅烷偶聯(lián)劑。硅烷偶聯(lián)劑。光學(xué)性能光學(xué)性能著色劑（顏料、染料、增白劑）著色劑（顏料、染料、增白劑）著色劑：著色劑：使制品著色的有機(jī)、無機(jī)、使制品著色的有機(jī)、無機(jī)、天然、合成的色料。天然、合成的色料?？估匣阅芸估匣阅芸寡鮿岱€(wěn)定劑、紫外線吸抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、殺菌劑、防霉劑收劑、殺菌劑、防霉劑抗靜電劑、耐磨劑、防霧滴劑、抗靜電劑、耐磨劑、防霧滴劑、柔軟劑柔軟劑 抗靜電劑：抗靜電劑：可減少或消除成品表面靜電荷的形成的助劑。表面性能表面性能降低成本降低成本其他性能其他性能 填料、稀釋劑填料、稀釋劑填料填料：可改善某些塑料物理性能但主要作：可改善某些塑料物理性能但主要作用還是降低成本。

22、用還是降低成本。發(fā)泡劑、阻燃劑發(fā)泡劑、阻燃劑發(fā)泡劑：發(fā)泡劑：受熱時(shí)會(huì)分解放出氣體的有機(jī)化合物，這些氣體留在塑料基材中便成為有許多細(xì)微泡沫結(jié)構(gòu)的泡沫塑料。三、應(yīng)用原則三、應(yīng)用原則 配伍性耐久性適應(yīng)性協(xié)同性用途性四、助劑的發(fā)展四、助劑的發(fā)展1.1. 大噸位的品種趨于大型化和集中生大噸位的品種趨于大型化和集中生產(chǎn)。產(chǎn)。2.2. 品種構(gòu)成發(fā)生重大變化。品種構(gòu)成發(fā)生重大變化。3.3. 幾個(gè)活躍的研究領(lǐng)域：幾個(gè)活躍的研究領(lǐng)域：穩(wěn)定化助劑、穩(wěn)定化助劑、阻燃劑、偶聯(lián)劑、硫化體系助劑等。阻燃劑、偶聯(lián)劑、硫化體系助劑等。1.概念概念： 凡添加到橡塑材料中能使其凡添加到橡塑材料中能使其玻璃玻璃化溫度降低化溫度降低，

23、塑性增加塑性增加，更易于加工更易于加工的的助劑即為增塑劑。助劑即為增塑劑。2.特點(diǎn)特點(diǎn)：它們通常是：它們通常是高沸點(diǎn)高沸點(diǎn)，較難揮發(fā)液較難揮發(fā)液體體或或低熔點(diǎn)固體低熔點(diǎn)固體，一般，一般不與橡塑材料發(fā)不與橡塑材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生化學(xué)反應(yīng)。 3.3. 增塑劑的分子結(jié)構(gòu)中包含有極性部分增塑劑的分子結(jié)構(gòu)中包含有極性部分（酯基、氯原子、苯環(huán)等）和非極性部（酯基、氯原子、苯環(huán)等）和非極性部分（主要是較長(zhǎng)的烷鏈）。它能分（主要是較長(zhǎng)的烷鏈）。它能使塑料使塑料變軟并降低脆性變軟并降低脆性。改變?cè)鏊軇┑挠昧磕?。改變?cè)鏊軇┑挠昧磕苷{(diào)節(jié)塑料的柔軟度，另外還可簡(jiǎn)化塑料調(diào)節(jié)塑料的柔軟度，另外還可簡(jiǎn)化塑料的加工過程的加工過

24、程。一、增塑劑的發(fā)展一、增塑劑的發(fā)展1.增塑劑的發(fā)展與增塑劑的發(fā)展與PVC密切的關(guān)系。密切的關(guān)系。1953年德國(guó)年德國(guó)法本公司法本公司將將聚氯聚氯乙烯（簡(jiǎn)稱乙烯（簡(jiǎn)稱PVC）工業(yè)化以來，增塑劑工業(yè)才得到急速發(fā)展。）工業(yè)化以來，增塑劑工業(yè)才得到急速發(fā)展?，F(xiàn)代增塑劑主要用于現(xiàn)代增塑劑主要用于PVC制品中，用量占總增塑劑的制品中，用量占總增塑劑的80%85%。2.隨著隨著PVC生產(chǎn)和石油化工的發(fā)展，目前增塑劑己經(jīng)成為石油化生產(chǎn)和石油化工的發(fā)展，目前增塑劑己經(jīng)成為石油化工的基礎(chǔ)，以工的基礎(chǔ)，以鄰苯二甲酸酯類鄰苯二甲酸酯類為中心、多品種、大生產(chǎn)的化工為中心、多品種、大生產(chǎn)的化工行業(yè)，其品種和產(chǎn)量在各種助

25、劑中居首位。行業(yè)，其品種和產(chǎn)量在各種助劑中居首位。 并非每種塑料都要添加增塑劑，如聚丙烯和聚并非每種塑料都要添加增塑劑，如聚丙烯和聚乙烯，它們不用增塑劑就能制造出薄膜，另有些樹乙烯，它們不用增塑劑就能制造出薄膜，另有些樹脂，如不添加增塑劑就不能制造出軟質(zhì)制品，如聚脂，如不添加增塑劑就不能制造出軟質(zhì)制品，如聚氯乙烯和聚苯乙烯等。氯乙烯和聚苯乙烯等。 二、增塑劑的分類二、增塑劑的分類相溶性：主增塑劑輔助增塑劑功能：適用型專用型1分子結(jié)構(gòu)：?jiǎn)误w型聚合型23化學(xué)結(jié)構(gòu)：酯類環(huán)氧類含氯類45作用方式：內(nèi)增塑劑外增塑劑 主增塑劑：主增塑劑：能與樹脂充分相容，它能與樹脂充分相容，它的分子能進(jìn)入分子鏈內(nèi)部的非結(jié)

26、晶的分子能進(jìn)入分子鏈內(nèi)部的非結(jié)晶區(qū)也能進(jìn)入結(jié)晶區(qū)。因此不會(huì)滲出區(qū)也能進(jìn)入結(jié)晶區(qū)。因此不會(huì)滲出而形成液滴、液膜等，也不會(huì)噴霜，而形成液滴、液膜等，也不會(huì)噴霜，可單獨(dú)使用?？蓡为?dú)使用。 輔助增塑劑：輔助增塑劑：不能進(jìn)入分子鏈內(nèi)部不能進(jìn)入分子鏈內(nèi)部的結(jié)晶區(qū)，只能與主增塑劑配合使的結(jié)晶區(qū)，只能與主增塑劑配合使用。價(jià)格低廉，起到降低成本的作用。價(jià)格低廉，起到降低成本的作用，如氯化石蠟，又稱增量劑。用，如氯化石蠟，又稱增量劑。定義：定義：能夠與樹脂發(fā)生聚合反應(yīng)而起到增能夠與樹脂發(fā)生聚合反應(yīng)而起到增 塑目的，是聚合反應(yīng)中的一種組份。塑目的，是聚合反應(yīng)中的一種組份。兩種方式兩種方式: 一種為進(jìn)入聚合物分子結(jié)構(gòu)

27、中，降低聚一種為進(jìn)入聚合物分子結(jié)構(gòu)中，降低聚合物分子鏈的有規(guī)度（結(jié)晶度）。合物分子鏈的有規(guī)度（結(jié)晶度）。 另一種為在聚合物分子鏈上引入支鏈，另一種為在聚合物分子鏈上引入支鏈，由于支鏈的存在，降低了聚合物鏈與鏈由于支鏈的存在，降低了聚合物鏈與鏈之間的作用力，也降低了分子鏈間的有之間的作用力，也降低了分子鏈間的有規(guī)性，從而使分子鏈之間的互相移動(dòng)成規(guī)性，從而使分子鏈之間的互相移動(dòng)成為可能，增加了塑性。為可能，增加了塑性。內(nèi)增塑劑：內(nèi)增塑劑：三、理想增塑劑的要求三、理想增塑劑的要求1. 增塑劑和聚合物有良好的相溶性增塑劑和聚合物有良好的相溶性2. 塑化效率高塑化效率高3. 低揮發(fā)性低揮發(fā)性4. 耐寒性

28、好耐寒性好5. 耐老化性好耐老化性好6. 耐久性好耐久性好7. 電絕緣性好電絕緣性好三、理想增塑劑的要求三、理想增塑劑的要求8 8、具有難燃性能、具有難燃性能9 9、要求盡可能是無色、無臭、無味、要求盡可能是無色、無臭、無味、 無毒無毒1010、耐霉菌性好、耐霉菌性好1111、配置增塑劑糊的黏度穩(wěn)定性好、配置增塑劑糊的黏度穩(wěn)定性好1212、良好耐化學(xué)藥品和耐污染性好、良好耐化學(xué)藥品和耐污染性好1313、價(jià)格低廉、價(jià)格低廉四、增塑機(jī)理四、增塑機(jī)理1. 玻璃化溫度與熔點(diǎn)玻璃化溫度與熔點(diǎn)2. 分子間作用力（范德華力和氫分子間作用力（范德華力和氫健）?。?. 結(jié)晶性結(jié)晶性 例：鄰苯二甲酸二丁酯例：鄰苯

29、二甲酸二丁酯高分子聚合物的玻璃化溫度高分子聚合物的玻璃化溫度特性：特性：高聚物由高聚物由高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)的溫度高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)的溫度，指無定型聚合物由玻，指無定型聚合物由玻璃態(tài)向高彈態(tài)或者由后者向前者的轉(zhuǎn)變溫度，是無定型聚合物大分璃態(tài)向高彈態(tài)或者由后者向前者的轉(zhuǎn)變溫度，是無定型聚合物大分子鏈段自由運(yùn)動(dòng)的最低溫度，通常用子鏈段自由運(yùn)動(dòng)的最低溫度，通常用Tg表示。表示。 沒有很固定的數(shù)值，往往隨著測(cè)定的方法和條件而改變。高聚沒有很固定的數(shù)值，往往隨著測(cè)定的方法和條件而改變。高聚物的一種重要的工藝指標(biāo)。物的一種重要的工藝指標(biāo)。在此溫度以上，高聚物表現(xiàn)出彈性；在在此溫度以上，高聚物表現(xiàn)出彈性；在此

30、溫度以下，高聚物表現(xiàn)出脆性此溫度以下，高聚物表現(xiàn)出脆性。在用作塑料、橡膠、合成纖維等。在用作塑料、橡膠、合成纖維等時(shí)必須加以考慮。時(shí)必須加以考慮。 如聚氯乙烯的玻璃化溫度是如聚氯乙烯的玻璃化溫度是80。但是，它不是制品工作溫度。但是，它不是制品工作溫度的上限。比如，橡膠的工作溫度必須在玻璃化溫度以上，否則就失的上限。比如，橡膠的工作溫度必須在玻璃化溫度以上，否則就失去高彈性。去高彈性。玻璃化溫度（玻璃化溫度（Tg）：）：是表征聚合物性能的一個(gè)重要指標(biāo)，從分子運(yùn)是表征聚合物性能的一個(gè)重要指標(biāo)，從分子運(yùn)動(dòng)的角度看，它是鏈段開始動(dòng)的角度看，它是鏈段開始“凍結(jié)凍結(jié)”的溫度。的溫度。1.一般常見的熱塑性

31、高分子聚合物的玻璃化溫度（Tg）是 于室溫的，因此常溫下，聚合物處于玻璃樣的脆性狀態(tài)。 加入增塑劑以后，聚合物的玻璃化溫度可以 到使用溫度以 ，這是聚合物材料就呈現(xiàn)出較好的柔韌性、可塑性、回彈性和耐沖擊強(qiáng)度，可以制成各種有實(shí)用價(jià)值的產(chǎn)品。增塑劑本身玻璃化溫度越低，則其使塑化物的玻璃化溫度下降的效果越好，塑化效率也越高。 高分子聚合物的玻璃化溫度高分子聚合物的玻璃化溫度高高下降下降下下高分子聚合物的熔點(diǎn)高分子聚合物的熔點(diǎn)結(jié)晶聚合物的熔融過程，呈現(xiàn)一個(gè)較結(jié)晶聚合物的熔融過程，呈現(xiàn)一個(gè)較寬的熔融溫度范圍，即存在一個(gè)寬的熔融溫度范圍，即存在一個(gè)“熔熔限限”；一般將其最后完全熔融時(shí)的溫；一般將其最后完全

32、熔融時(shí)的溫度稱為度稱為熔點(diǎn)熔點(diǎn)Tm。熔點(diǎn)是固體將其物態(tài)由固態(tài)轉(zhuǎn)變（熔熔點(diǎn)是固體將其物態(tài)由固態(tài)轉(zhuǎn)變（熔化）為液態(tài)的溫度。化）為液態(tài)的溫度。分子間作用力分子間作用力1.物質(zhì)在聚集狀態(tài)下，物質(zhì)在聚集狀態(tài)下，分子之間較弱的引分子之間較弱的引力力，范德華力，作用范圍為幾十納米。，范德華力，作用范圍為幾十納米。2.比較強(qiáng)的作用力是氫鍵產(chǎn)生的力，當(dāng)含比較強(qiáng)的作用力是氫鍵產(chǎn)生的力，當(dāng)含有有-OH或或-NH的分子，如聚酰胺、聚乙的分子，如聚酰胺、聚乙烯醇、纖維素等，在分子間或分子內(nèi)部烯醇、纖維素等，在分子間或分子內(nèi)部能形成氫鍵，由于氫鍵產(chǎn)生的力能阻礙能形成氫鍵，由于氫鍵產(chǎn)生的力能阻礙增塑劑分子插入聚合物分子鏈之

33、間，當(dāng)增塑劑分子插入聚合物分子鏈之間，當(dāng)氫鍵沿著聚合物分子鏈的分布越密時(shí)，氫鍵沿著聚合物分子鏈的分布越密時(shí)，對(duì)增塑劑插入的對(duì)抗力也越強(qiáng)。另一方對(duì)增塑劑插入的對(duì)抗力也越強(qiáng)。另一方面，當(dāng)升高溫度時(shí)，由于分子的熱運(yùn)動(dòng)面，當(dāng)升高溫度時(shí)，由于分子的熱運(yùn)動(dòng)妨礙了聚合物分子取向時(shí)，氫鍵的作用妨礙了聚合物分子取向時(shí)，氫鍵的作用能相應(yīng)削弱。能相應(yīng)削弱。高分子聚合物的結(jié)晶高分子聚合物的結(jié)晶定義：空間有規(guī)結(jié)構(gòu)的聚合物分子鏈在適當(dāng)定義：空間有規(guī)結(jié)構(gòu)的聚合物分子鏈在適當(dāng)?shù)臈l件下，一部分高分子鏈可以從卷繞雜亂的條件下，一部分高分子鏈可以從卷繞雜亂的狀態(tài)變成緊密折疊成行的有規(guī)則排列狀態(tài)，的狀態(tài)變成緊密折疊成行的有規(guī)則排列狀

34、態(tài)，這種活動(dòng)狀態(tài)稱這種活動(dòng)狀態(tài)稱結(jié)晶結(jié)晶。結(jié)晶度的含義結(jié)晶度的含義: 所謂結(jié)晶度就是結(jié)晶的程度，就是結(jié)晶部分的重量或體積占全體重量或體結(jié)晶部分的重量或體積占全體重量或體積的百分?jǐn)?shù)。積的百分?jǐn)?shù)。一般聚合物結(jié)晶過程，必須具備兩個(gè)條件即：熱力學(xué)條件熱力學(xué)條件分子鏈需具有化學(xué)和幾何結(jié)構(gòu)的規(guī)整性即鏈的對(duì)稱性、鏈的規(guī)則性。動(dòng)力學(xué)條件動(dòng)力學(xué)條件給予充分的條件適宜的溫度和充分的時(shí)間。高分子聚合物的結(jié)晶高分子聚合物的結(jié)晶 聚合物的分子鏈非常長(zhǎng)，所以并不是碳聚合物的分子鏈非常長(zhǎng)，所以并不是碳鏈的各部分均可結(jié)晶。一部分結(jié)晶，而可能鏈的各部分均可結(jié)晶。一部分結(jié)晶，而可能其余部分非結(jié)晶。結(jié)晶部分稱結(jié)晶區(qū)，未結(jié)其余部分非

35、結(jié)晶。結(jié)晶部分稱結(jié)晶區(qū)，未結(jié)晶區(qū)稱非結(jié)晶區(qū)或無定形區(qū)。晶區(qū)稱非結(jié)晶區(qū)或無定形區(qū)。 增塑劑分子插入結(jié)晶區(qū)要比插入非結(jié)晶增塑劑分子插入結(jié)晶區(qū)要比插入非結(jié)晶區(qū)難得多。區(qū)難得多。鄰苯二甲酸二丁酯鄰苯二甲酸二丁酯無色油狀液體，可燃，有芳香氣味。蒸汽壓無色油狀液體，可燃，有芳香氣味。蒸汽壓 1.58kPa/200，閃點(diǎn)閃點(diǎn)172，熔點(diǎn)，熔點(diǎn)-35，沸點(diǎn)，沸點(diǎn)340，溶解性：水中溶解度，溶解性：水中溶解度0.04% (25)。易溶于乙醇、乙醚、丙酮和苯。易溶于乙醇、乙醚、丙酮和苯。 鄰苯二甲酸二丁酯是聚氯乙烯最常用的增塑劑，可使制品具有良鄰苯二甲酸二丁酯是聚氯乙烯最常用的增塑劑，可使制品具有良好的柔軟性，但

36、耐久性差。是硝基纖維素的優(yōu)良增塑劑，凝膠化能力好的柔軟性，但耐久性差。是硝基纖維素的優(yōu)良增塑劑，凝膠化能力強(qiáng)，用于硝基纖維素涂料，有良好的軟化作用。穩(wěn)定性、黏結(jié)性和防強(qiáng)，用于硝基纖維素涂料，有良好的軟化作用。穩(wěn)定性、黏結(jié)性和防水性均優(yōu)于其他增塑劑。也可用作聚醋酸乙烯、硝基纖維素、乙基纖水性均優(yōu)于其他增塑劑。也可用作聚醋酸乙烯、硝基纖維素、乙基纖維素及氯丁橡膠、丁腈橡膠的增塑劑。維素及氯丁橡膠、丁腈橡膠的增塑劑。五、增塑劑雜質(zhì)對(duì)性能的影響五、增塑劑雜質(zhì)對(duì)性能的影響1.1. 有雜質(zhì)易使增塑劑變色、發(fā)臭、出有雜質(zhì)易使增塑劑變色、發(fā)臭、出汗、黏度增加等。使用于塑料或橡汗、黏度增加等。使用于塑料或橡膠中

37、給性能帶來不良影響。膠中給性能帶來不良影響。2.2. 主要雜質(zhì)有：水分、酸分、重金屬、主要雜質(zhì)有：水分、酸分、重金屬、無機(jī)物、著色物質(zhì)、低沸組分等。無機(jī)物、著色物質(zhì)、低沸組分等。六、增塑劑的選擇六、增塑劑的選擇 一般從增塑劑的性能和市場(chǎng)情一般從增塑劑的性能和市場(chǎng)情況（包括商品質(zhì)量、供求情況、價(jià)況（包括商品質(zhì)量、供求情況、價(jià)格）以及制品的性能要求等綜合方格）以及制品的性能要求等綜合方面來考慮。面來考慮。增塑劑增塑劑適用場(chǎng)所適用場(chǎng)所不適用場(chǎng)所不適用場(chǎng)所鄰苯二甲酸二辛酯鄰苯二甲酸二辛酯（DOPDOP）通用目的配料通用目的配料要求電性能用的配料要求電性能用的配料供接觸食品用的配料供接觸食品用的配料溫度

38、很高或很低溫度很高或很低防火要求高防火要求高鄰苯二甲酸二異辛鄰苯二甲酸二異辛酯（酯（DIOPDIOP）要求比要求比DOPDOP價(jià)格低來取代價(jià)格低來取代DOPDOP溫度很高或很低溫度很高或很低防火要求高防火要求高電性能，耐熱性電性能，耐熱性及塑化要求低于及塑化要求低于DOPDOP鄰苯二甲酸二丁酯鄰苯二甲酸二丁酯（DOSDOS）要求高柔韌性和高相容性要求高柔韌性和高相容性溫度很高或很低溫度很高或很低防火要求高防火要求高電性能，耐熱性電性能，耐熱性及塑化要求低及塑化要求低葵二酸二辛酯葵二酸二辛酯揮發(fā)度比揮發(fā)度比DBSDBS好好DBSDBS應(yīng)用的配料應(yīng)用的配料用于低溫電纜用于低溫電纜價(jià)廉產(chǎn)品價(jià)廉產(chǎn)品要

39、求阻燃性要求阻燃性環(huán)氧化油及其酯類環(huán)氧化油及其酯類與高分子量增塑劑同，與高分子量增塑劑同，但抗萃取性能要求略低但抗萃取性能要求略低低溫性較好低溫性較好要求穩(wěn)定性很高要求穩(wěn)定性很高適宜的加工性能適宜的加工性能溫度很低溫度很低氯化石蠟氯化石蠟價(jià)格低的配料價(jià)格低的配料要求阻燃性好的配料要求阻燃性好的配料做主增塑劑做主增塑劑七、增塑劑的主要品種七、增塑劑的主要品種（1）鄰苯二甲酸酯類：）鄰苯二甲酸酯類： 這類是最重要且產(chǎn)量和用量最大的種類，約占增塑劑總量的80%85%，與其他增塑劑相比，這類增塑劑具有相溶性好且適用性廣，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，原料易得且成本較低的優(yōu)點(diǎn)。屬通用增塑劑，常被用做主增塑

40、劑。CCOOR1R2R1R2C1C13OO特點(diǎn)：色澤淺，毒性低，電性能好，發(fā)揮性小，氣味少，耐低溫等特點(diǎn)。鄰苯二甲酸酯類 主要品種介紹鄰苯二甲酸二辛酯 （DOP）鄰苯二甲酸二丁酯 （DBP）鄰苯二甲酸二庚酯 （DHP）鄰苯二甲酸丁基芐基酯 （BBP）鄰苯二甲酸二異癸酯 (DIDP)鄰苯二甲酸二異壬酯 （DINP） 七、增塑劑的主要品種七、增塑劑的主要品種（2）脂肪酸二元酸酯類：）脂肪酸二元酸酯類：式中n一般為211，即由丁二酸至十三烷二酸。R1與R2一般為C4C11烷基或環(huán)烷基，R1與R2可以相同也可以不同。R1R2OOOOCC(CH2)n特點(diǎn)：特點(diǎn)：脂肪族二元酸酯的產(chǎn)量約為增塑劑總脂肪族二元

41、酸酯的產(chǎn)量約為增塑劑總產(chǎn)量的產(chǎn)量的5%左右，左右，多用作低溫增塑劑多用作低溫增塑劑。它與聚氯乙烯的相容性較差，故只能它與聚氯乙烯的相容性較差，故只能用做耐寒的副增塑劑，與鄰苯二甲酸用做耐寒的副增塑劑，與鄰苯二甲酸酯類并用。酯類并用。主要品種主要品種: 癸二酸二丁酯（癸二酸二丁酯（DBS） 己二酸二辛酯（己二酸二辛酯（DOA） 癸二酸二辛酯（癸二酸二辛酯（DOS）其中其中DOS占占90%以上。以上。用途：用途： DOS耐寒性最好，但價(jià)格昂貴，限制了使用。DOA的耐寒性和塑化效率優(yōu)于DOP，可賦予制品優(yōu)良的低溫柔軟性，并具有一定的光熱穩(wěn)定性和耐水性。DOA無毒，可用于食品包裝材料。DOA多與主增塑

42、劑并用于耐寒的農(nóng)業(yè)用薄膜、電線、薄板、人造革、戶外用水管和冷凍食品的包裝薄膜。七、增塑劑的主要品種七、增塑劑的主要品種（3）磷酸酯類：）磷酸酯類：它與大多數(shù)樹脂都有良好的相容性并且有顯著的阻燃性作用，即是增塑劑，又是阻燃劑即是增塑劑，又是阻燃劑，而且其揮發(fā)性較低，耐久性較好，但有毒且價(jià)格較貴。R1R2OOOOPR3R1R2R3（4）環(huán)氧化物類：）環(huán)氧化物類： 它主要是含環(huán)氧結(jié)構(gòu)的化合物，主要添加于PVC材料中，它既能吸收PVC在分解時(shí)放出的氯化氧，又能與PVC相容，所以它是增塑劑又是穩(wěn)定劑增塑劑又是穩(wěn)定劑，若與金屬鹽穩(wěn)定性同時(shí)使用，則其穩(wěn)定作用更加突出。特點(diǎn)：耐寒性較好，毒性較小，但耐揮發(fā)、耐

43、溶劑、抽出性等較差，除環(huán)氧化油以外的其它環(huán)氧增塑劑的抗遷移性較差。C HC HO()（5）聚酯類：）聚酯類： 主要指分子量在8008000之間的飽和二元酸與二元醇的縮聚產(chǎn)物，按所用的飽和二元酸又分為戊二酸類、己二酸類、壬二酸類等。 一般塑化效率都較低，黏度大，加工性和低溫性都不好，但揮發(fā)性低，遷移性小，耐油和耐肥皂水抽出，因此是很好的耐久性增塑劑。 通常需要同鄰苯二甲酸酯類的主增塑劑并用。HOH(OR1OOCR2CO)n式中R1、R2分別代表二元酸和二元醇的烴基。（6）含氯增塑劑）含氯增塑劑 （7）其它增塑劑其它增塑劑 含氯化合物作為增塑劑最重要的是氯化石蠟，其次為含氯脂肪酸酯等。它們最大的優(yōu)

44、點(diǎn)是具有良好的電絕緣性和阻燃性；其缺點(diǎn)是與PVC的相容性差，熱穩(wěn)定性也不好，因而一般作輔助增塑劑用。 常用還有烷基磺酸苯酸類（機(jī)械性能好，耐皂化，遷移性低，電性能好），多元醇酯類（耐寒）；檸檬酸酯（無毒）、丁烷三羧酸酯（耐熱性和耐久性好）、氧化脂肪族二元酸酯（耐寒性、耐水性好）、環(huán)烷酸酯（耐熱性好）等。 表面活性劑表面活性劑： 20世紀(jì)50年代開始隨著石油化學(xué)工業(yè)飛速發(fā)展起來的，與合成塑料、合成纖維一并興起的一種新型化學(xué)品，素有“工業(yè)味精工業(yè)味精”之稱。其用量雖小，但收效甚大，往往起到意想不到的效果。廣泛應(yīng)用于紡織、化妝品、制藥、食品、船舶、土建、采礦及洗滌劑等各個(gè)領(lǐng)域，許多工業(yè)部門必要化學(xué)助

45、劑。 目前，表面活性劑年產(chǎn)量為幾千萬噸，50%以上用于纖維工業(yè)，20%以上用于洗滌劑工業(yè)。一、表面張力一、表面張力凝聚體與凝聚體之間的接觸面稱為界面界面，或相界面相界面，也可通稱為表面表面。但我們這里的表面通常代表凝聚體與氣體分代表凝聚體與氣體分子之間的接觸面。子之間的接觸面。自然界存在五種相界面：氣液，氣固，液液，液固，固固。表面出現(xiàn)的一些特殊現(xiàn)象，稱為“表面現(xiàn)象”。圖1 氣液兩相界面表面張力：表面張力：垂直作用于液體表面上任垂直作用于液體表面上任一單位長(zhǎng)度，與液面相切的收縮表面一單位長(zhǎng)度，與液面相切的收縮表面的力。的力。 通常水銀、水、無機(jī)酸等無通常水銀、水、無機(jī)酸等無機(jī)物對(duì)空氣機(jī)物對(duì)空氣

46、的表面張力大的表面張力大，醇、酮、醛等，醇、酮、醛等有機(jī)物表面張有機(jī)物表面張力小。力小。那么，各物質(zhì)的水溶液水溶液，它們的表面張力又如何呢？C1231. 無機(jī)酸、堿、鹽等2. 有機(jī)酸、醇、醛等3. 肥皂、長(zhǎng)鏈烷基、苯磺酸鈉等(表面 活性劑）定義定義： 某種物質(zhì)當(dāng)它溶于水時(shí)（即使?jié)舛群苄。?，能顯著降低水同空氣的表面張力或水同其它物質(zhì)的界面張力，則稱該物質(zhì)為表面活性劑表面活性劑。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 水溶性表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)都水溶性表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)都具有具有不對(duì)稱的、極性不對(duì)稱的、極性的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。 表面活性劑是表面活性劑是由兩種截然不同的粒子形成由兩種截然不同的粒子形成的分子，一種粒子具有的分子

47、，一種粒子具有極強(qiáng)的親油性極強(qiáng)的親油性，另，另一種則具有一種則具有極強(qiáng)的親水性極強(qiáng)的親水性。溶解于水中以。溶解于水中以后，表面活性劑能降低水的表面張力，并后，表面活性劑能降低水的表面張力，并提高有機(jī)化合物的可溶性。提高有機(jī)化合物的可溶性。表面活性劑范圍十分廣泛：發(fā)泡效果，表面表面活性劑范圍十分廣泛：發(fā)泡效果，表面改性，清潔，乳液，流變學(xué)，環(huán)境和健康保護(hù)。改性，清潔，乳液，流變學(xué)，環(huán)境和健康保護(hù)。表面活性劑在許多行業(yè)配方中被用作性能添表面活性劑在許多行業(yè)配方中被用作性能添加劑，如個(gè)人和家庭護(hù)理，以及無數(shù)的工業(yè)應(yīng)用加劑，如個(gè)人和家庭護(hù)理，以及無數(shù)的工業(yè)應(yīng)用中：金屬處理、工業(yè)清洗、石油開采、農(nóng)藥等。

48、中：金屬處理、工業(yè)清洗、石油開采、農(nóng)藥等。親油基親水基親水基親油基親油基親水基親水基親油基親油基親油基親水基親水基親水基親油基圖圖2 表面活性劑結(jié)構(gòu)表面活性劑結(jié)構(gòu)CH2CH2CH2CH2CH2CH（1）親油基（疏水基）親油基（疏水基）由長(zhǎng)烴鏈組成（CH2CH2CH2CH2）的，鏈有長(zhǎng)有短，有的有支鏈。有的有雜原子有的有雜原子(CH2)XOCH2 或或 環(huán)狀原子團(tuán)。環(huán)狀原子團(tuán)。(CH2)x（2）親水基）親水基容易溶于水或易被水所潤(rùn)濕的原子團(tuán)，如磺酸基、羥基、羧基等。思考哪部分是親水基哪部分是親油基？思考哪部分是親水基哪部分是親油基？CH3(CH2)9CH2COOCH2CH2COOCH2CH2CO

49、OCHCH3CH3(CH2)9(CH2)9+3Na+CH2COONa3CH3(CH2)9+ 甘油CH2OHCHOHCH2OH 甘油三酯甘油三酯月桂酸鈉月桂酸鈉 丙三醇丙三醇圖圖3 表面活性劑在溶劑表面的定向排列和界表面活性劑在溶劑表面的定向排列和界面吸附面吸附 當(dāng)溶液達(dá)到臨界膠束濃度時(shí)，溶液的表面張力降至最低值當(dāng)溶液達(dá)到臨界膠束濃度時(shí)，溶液的表面張力降至最低值 ，此時(shí)再提高表面活性劑濃度，溶液表面張力不再降低而是大量形此時(shí)再提高表面活性劑濃度，溶液表面張力不再降低而是大量形成膠團(tuán)，此時(shí)溶液的表面張力就是該表面活性劑能達(dá)到的最小表成膠團(tuán)，此時(shí)溶液的表面張力就是該表面活性劑能達(dá)到的最小表面張力，用

50、面張力，用cmc表示。表示。表面活性劑分子在溶劑中締合形成膠束的最低濃度即為臨界表面活性劑分子在溶劑中締合形成膠束的最低濃度即為臨界膠束濃度（膠束濃度（critical micelle concentration / cmc） 表面活性劑的表面活性源于其分子的兩親結(jié)構(gòu)，親水基團(tuán)使表面活性劑的表面活性源于其分子的兩親結(jié)構(gòu)，親水基團(tuán)使分子有進(jìn)入水的趨向，而疏水基團(tuán)則竭力阻止其在水中溶解而從分子有進(jìn)入水的趨向，而疏水基團(tuán)則竭力阻止其在水中溶解而從水的內(nèi)部向外遷移，有逃逸水相的傾向，而這兩個(gè)傾向平衡的結(jié)水的內(nèi)部向外遷移，有逃逸水相的傾向，而這兩個(gè)傾向平衡的結(jié)果使表面活性劑在水分子表面富集，親水基伸向水

51、中，疏水基伸果使表面活性劑在水分子表面富集，親水基伸向水中，疏水基伸向空氣，其結(jié)果是水表面好像被一層非極性的碳?xì)滏溗采w，從向空氣，其結(jié)果是水表面好像被一層非極性的碳?xì)滏溗采w，從而導(dǎo)致水的表面張力下降。而導(dǎo)致水的表面張力下降。 表面活性劑在界面富集吸附一般的單分子層，當(dāng)表面吸附達(dá)表面活性劑在界面富集吸附一般的單分子層，當(dāng)表面吸附達(dá)到飽和時(shí)，表面活性劑分子不能在表面繼續(xù)富集，而疏水基的疏到飽和時(shí)，表面活性劑分子不能在表面繼續(xù)富集，而疏水基的疏水作用仍竭力促使分子逃離水環(huán)境，于是表面活性劑分子則在溶水作用仍竭力促使分子逃離水環(huán)境，于是表面活性劑分子則在溶液內(nèi)部自聚，即疏水基在一起形成內(nèi)核，親水基

52、朝外與水接觸，液內(nèi)部自聚，即疏水基在一起形成內(nèi)核，親水基朝外與水接觸，形成最簡(jiǎn)單的形成最簡(jiǎn)單的膠團(tuán)膠團(tuán)。而開始。而開始形成膠團(tuán)時(shí)的表面活性劑的濃度稱之形成膠團(tuán)時(shí)的表面活性劑的濃度稱之為臨界膠束濃度，簡(jiǎn)稱為臨界膠束濃度，簡(jiǎn)稱cmc。 a 圖：濃度很低，水和空氣幾乎直接接觸，r下降很小，接近純水。 b圖：c表面活性劑分子很快聚集在液面上，從而r急劇下降，同時(shí)表面活性劑分子相互把疏水基靠近，形成小形膠束。 c圖：當(dāng)c再時(shí)，最終在水的表面形成單分子膜，此時(shí)r降到最低值。 d圖：再增加c，r不再下降，呈水平狀態(tài)，溶液中表面活性劑分子形成膠束。臨界膠束濃度（臨界膠束濃度（CMC）： 表面活性劑形成膠束的最

53、低濃度。表面活性劑形成膠束的最低濃度。 離子型離子型CMC：10-410-2 mol/L 綜上所述，只有當(dāng)表面活性劑濃度稍大綜上所述，只有當(dāng)表面活性劑濃度稍大于臨界膠束濃度時(shí)，才能充分顯示其作用。于臨界膠束濃度時(shí)，才能充分顯示其作用。圖圖5 膠束結(jié)構(gòu)的變化形態(tài)膠束結(jié)構(gòu)的變化形態(tài)大小大小-1100nm 單體單體二（三）聚體二（三）聚體膠團(tuán)膠團(tuán)棒狀膠團(tuán)棒狀膠團(tuán)棒狀膠團(tuán)的八角團(tuán)棒狀膠團(tuán)的八角團(tuán)H2O層狀膠團(tuán)層狀膠團(tuán)1.0-3.5nmH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2O水柱的八角堆積水柱的八角堆積H2O微乳狀液微乳狀液表面活性劑結(jié)晶表面活性劑結(jié)晶油油醇醇 CMC是可測(cè)的，嚴(yán)格來說應(yīng)是臨界膠束濃度

54、的范圍。 由于表面活性劑溶液的物理性質(zhì)如電阻率 、滲透壓、冰點(diǎn)、蒸汽壓、粘度、密度、增溶性、洗滌性、光散射及顏色等對(duì)CMC都有顯著變化，通過測(cè)各物性轉(zhuǎn)折點(diǎn)可測(cè)CMC。表面活性劑降低水表面張力的基本性質(zhì)的直接效用直接效用：濕潤(rùn)、滲透、乳化、分散、增溶、發(fā)泡、消泡和洗滌。表面活性劑降低水表面張力的基本性質(zhì)的間接效用間接效用：平滑柔軟、勻染、抗靜電、殺菌、防銹等。1、陰離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑 分類：分類：脂肪酸鹽、磺酸鹽、硫酸酯鹽和磷酸酯鹽四大類脂肪酸鹽、磺酸鹽、硫酸酯鹽和磷酸酯鹽四大類脂肪酸鹽脂肪酸鹽(RCOO-M+) ：RCOONa RCOO-+Na+ 脂肪酸鹽表面活性劑是歷史上開

55、發(fā)最早的陰離子表面活性劑，也是重要的洗滌劑，目前仍是皮膚清潔劑的重要品種。 如：肥皂1、陰離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑 磺酸鹽磺酸鹽(R-SO3-M+)： 水中電離后生成陰離子為磺酸根水中電離后生成陰離子為磺酸根(R-SO3)的表面活性劑的表面活性劑稱為稱為磺酸鹽型陰離子表面活性劑磺酸鹽型陰離子表面活性劑，包括烷基苯磺酸鹽、，包括烷基苯磺酸鹽、-烯烯烴磺酸鹽、烷基磺酸鹽、烴磺酸鹽、烷基磺酸鹽、-磺基單羧酸酯、脂肪酸磺烷基酯、磺基單羧酸酯、脂肪酸磺烷基酯、琥珀酸酯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、石油磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸琥珀酸酯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、石油磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽、烷基甘油醚磺酸鹽等多種類型

56、，如：洗衣粉、洗衣液。鹽、烷基甘油醚磺酸鹽等多種類型，如：洗衣粉、洗衣液。硫酸酯鹽硫酸酯鹽 1、陰離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑 一種二元酸與醇類發(fā)生酯化反應(yīng)時(shí)可以生成硫酸單酯和硫酸雙酯。硫酸單酯和堿中和生成的鹽叫硫酸酯鹽。 ROH+HOSO2-OH=RO-SO2-OH+H2O (醇) (硫酸) (硫酸單酯) RO-SO2-OH+NaOH=RO-SO2-ONa+H2O (硫酸酯鹽) 如：香波、浴用品、地毯清洗劑如：香波、浴用品、地毯清洗劑 磷酸酯鹽磷酸酯鹽 1、陰離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑 烷基磷酸酯鹽包括烷基磷酸單、雙酯鹽，工業(yè)上從降低成本考慮，產(chǎn)物通常為單酯鹽和雙酯鹽的混合

57、物。 如：化纖產(chǎn)品的抗靜電劑 2、陽離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑 用作織物柔軟劑、油漆油墨印刷助劑、殺菌劑、瀝青乳化劑。 因?yàn)橐话慊|(zhì)的表面帶有負(fù)離子，當(dāng)帶正電的陽離子表面活性劑與基質(zhì)接觸時(shí)就會(huì)與其表面的污物結(jié)合，而不去溶解污物所以一般不做洗滌劑。 陽離子表面活性劑在水溶液中電離時(shí)生成的表面活性離子帶正電荷，其疏水基與陰離子表面活性劑相似。陽離子表面活性劑的親水基離子中含有氮原子，根據(jù)氮原子在分子中的位置不同分為胺鹽、季銨鹽和雜環(huán)型三類。 2、非離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑 溶于水中不離解為離子，不帶電荷。溶于水中不離解為離子，不帶電荷。 聚乙二醇型聚乙二醇型 R-O(CH2C

58、H2O)nH，也稱聚氧乙烯型和聚環(huán)氧乙烷型，環(huán)氧乙烷的聚合鏈來做親水基。多元醇型多元醇型 R-COOCH2C(CH2OH)3，多元醇型是靠多元醇的多個(gè)羥基與水的親和力平實(shí)現(xiàn)親水的。3、兩性離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑 廣義：同時(shí)具有陽離子、陰離子或同時(shí) 具有非陽離子或非陰離子的。 一、潤(rùn)濕和滲透作用（潤(rùn)濕劑和滲透劑）一、潤(rùn)濕和滲透作用（潤(rùn)濕劑和滲透劑）1、潤(rùn)濕作用、潤(rùn)濕作用潤(rùn)濕：固體表面和液體接觸時(shí)，原來的潤(rùn)濕：固體表面和液體接觸時(shí)，原來的固固氣界面消失，形成新的固氣界面消失，形成新的固液界面。液界面。潤(rùn)濕作用潤(rùn)濕作用：用水潤(rùn)濕某種固體，若加入少：用水潤(rùn)濕某種固體，若加入少量表面活性劑，

59、潤(rùn)濕就比較容易進(jìn)行。量表面活性劑，潤(rùn)濕就比較容易進(jìn)行。2、滲透作用、滲透作用滲透作用滲透作用：借助表面活性劑而使水滲透至：借助表面活性劑而使水滲透至物體內(nèi)部。物體內(nèi)部。圖圖6潤(rùn)濕及潤(rùn)濕角潤(rùn)濕及潤(rùn)濕角潤(rùn)濕角潤(rùn)濕角：在固、液、氣三相交界處，自三相交點(diǎn)處作氣液界面的切線，此切線與液固交界線之間的夾角。 （b）比（）比（a）潤(rùn)濕的好，）潤(rùn)濕的好，角越小，潤(rùn)角越小，潤(rùn)濕越好，濕越好，越接近越接近180，越難潤(rùn)濕。，越難潤(rùn)濕。（a）（b）（c） 圖圖 7液體對(duì)固體表面能否潤(rùn)濕取決于幾液體對(duì)固體表面能否潤(rùn)濕取決于幾個(gè)表面張力的大小。個(gè)表面張力的大小。二、乳化與分散作用（乳化劑和分散劑）二、乳化與分散作用（乳

60、化劑和分散劑）互不相溶的兩類溶液相中的互不相溶的兩類溶液相中的一相以微一相以微粒狀態(tài)分散于另一相中粒狀態(tài)分散于另一相中，則形成乳液，則形成乳液或乳濁液或乳濁液 。乳化作用乳化作用：加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣?，?qiáng)烈攪拌下，油被分散在水中，形成乳狀液，該過程稱為乳化。O/W & W/O oil/water 天然原油中的小水滴分散作用分散作用： 能使固體微粒（0.1至數(shù)十微米）均勻分散在另一液體中的物質(zhì)稱分散劑，這種作用為分散。三、起泡與消泡作用三、起泡與消泡作用 1、起泡作用起泡作用 日常生活中常見的肥皂泡，實(shí)際上是肥皂（表面活性劑）分子的親水基向著內(nèi)部、疏水基向著外部（空氣）排列，最后形成的雙分子膜結(jié)