第一章配方設(shè)計(jì)概論

《精細(xì)化學(xué)品配方設(shè)計(jì)》

教學(xué)大綱課程名稱：精細(xì)化學(xué)品配方技術(shù)英文名稱：TechnologyforFormulationofFineChemicals學(xué)時(shí)：32學(xué)分：2.0適用專業(yè)：化學(xué)工程與工藝、應(yīng)用化學(xué)等課程性質(zhì)：專業(yè)選修建議學(xué)修期別：大三一、課程教學(xué)目標(biāo)：

“精細(xì)化學(xué)品配方設(shè)計(jì)”是化學(xué)化工類專業(yè)本科生的一門(mén)專業(yè)選修課。通過(guò)本課程的教學(xué)，使學(xué)生學(xué)會(huì)根據(jù)科學(xué)研究或產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與技術(shù)改進(jìn)的需要，組織開(kāi)展和實(shí)施精細(xì)化學(xué)品配方的設(shè)計(jì)與研究工作。包括對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)資料和市場(chǎng)信息的利用，復(fù)配型化學(xué)品的配方設(shè)計(jì)原理，各類精細(xì)化學(xué)品的組分篩選與一般用量的確定，精細(xì)化學(xué)品的劑型設(shè)計(jì)與加工工藝，產(chǎn)品規(guī)格的制定和應(yīng)用說(shuō)明等。培養(yǎng)學(xué)生從事精細(xì)化學(xué)品開(kāi)發(fā)的技能。二、教學(xué)內(nèi)容及基本要求：1.

精細(xì)化學(xué)品概論精細(xì)化學(xué)品的分類及含義，精細(xì)化工的生產(chǎn)特點(diǎn)及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用，配方研究的重要性。2.

精細(xì)化學(xué)品的劑型加工精細(xì)化學(xué)品的常見(jiàn)劑型和常用助劑，各類劑型的應(yīng)用和加工成型工藝。3.

配方技術(shù)的基礎(chǔ)理論物質(zhì)間的溶解與共混規(guī)律，表面活性劑性能及其復(fù)配原理，乳化理論與技術(shù)，配方研究的一般方法。4.洗滌劑的配方設(shè)計(jì)洗滌劑配方的基本概念，洗滌劑的配方結(jié)構(gòu)與原料特性，常用洗滌劑的配方設(shè)計(jì)。二、教學(xué)內(nèi)容及基本要求：5.

化妝品的配方設(shè)計(jì)化妝品配方的基本概念，化妝品的配方結(jié)構(gòu)與原料特性，常用化妝品的配方設(shè)計(jì)。6.

粘合劑的配方設(shè)計(jì)粘合劑配方的基礎(chǔ)理論，粘合劑的配方結(jié)構(gòu)和組分作用，主要粘合劑的配方設(shè)計(jì)和應(yīng)用舉例。7.

涂料產(chǎn)品的配方設(shè)計(jì)涂料配方的設(shè)計(jì)原理，涂料的配方結(jié)構(gòu)與原料特性，常用涂料的配方設(shè)計(jì)。8.

計(jì)算機(jī)輔助配方設(shè)計(jì)配方的最優(yōu)化設(shè)計(jì)原理，計(jì)算機(jī)在配方設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)輔助配方優(yōu)化。三、教學(xué)課時(shí)安排：

內(nèi)容課時(shí)精細(xì)化學(xué)品概論2精細(xì)化學(xué)品的劑型加工4配方技術(shù)的基礎(chǔ)理論6洗滌劑的配方設(shè)計(jì)4化妝品的配方設(shè)計(jì)4粘合劑的配方設(shè)計(jì)4涂料產(chǎn)品的配方設(shè)計(jì)4計(jì)算機(jī)輔助配方設(shè)計(jì)4合計(jì)32四、考核方法

以期末考查為主，兼顧平時(shí)課堂聽(tīng)課情況。五、教材及參考資料教材：熊遠(yuǎn)欽編：精細(xì)化學(xué)品配方設(shè)計(jì)化學(xué)工業(yè)出版社

2011.09

參考資料(續(xù))參考資料：1.張光華精細(xì)化學(xué)品配方技術(shù)中國(guó)石化出版社2.唐麗華等精細(xì)化學(xué)品復(fù)配原理與技術(shù)中國(guó)石化出版社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(shè)計(jì)、制備工藝與配方實(shí)例化工出版社5.董銀卯等編著化妝品配方設(shè)計(jì)化工出版社6.武利民等現(xiàn)代涂料配方設(shè)計(jì)化學(xué)工業(yè)出版社參考書(shū)封面第一章精細(xì)化學(xué)品概論精細(xì)化學(xué)品的兩種生產(chǎn)技術(shù):1.在化合物分子水平上的精細(xì)合成與分離技術(shù);

轉(zhuǎn)化率，收率，純度(含量)2.精細(xì)化學(xué)品的復(fù)配技術(shù).

配比，調(diào)配工藝，產(chǎn)品穩(wěn)定性，功能1.1.1精細(xì)化學(xué)品的幾種定義Ａ．從產(chǎn)品制造角度：技術(shù)高、品種多、產(chǎn)量少的化工產(chǎn)品。Ｂ．產(chǎn)品附加值和應(yīng)用：附加值高、需要進(jìn)行應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)。Ｃ．產(chǎn)品的功能性：分子結(jié)構(gòu)單位上即具有特定的物理或化學(xué)功能。1.1.2精細(xì)化學(xué)品的分類精細(xì)化工－－生產(chǎn)精細(xì)化工產(chǎn)品的工業(yè)

精細(xì)化工產(chǎn)品的門(mén)類：

日本：３０類；美國(guó)：３８類；我國(guó)：１１類通常：產(chǎn)量小、純度高。日本：具有專門(mén)功能，研究開(kāi)發(fā)制造及應(yīng)用技術(shù)密集度高配方技術(shù)能左右產(chǎn)品性能，附加值高，收益大，品種多的化學(xué)品。美國(guó)(克林)及歐洲：專用化學(xué)品:全面要求產(chǎn)品功能和性能的化學(xué)品。我國(guó)：能增進(jìn)或賦予一種產(chǎn)品以特定功能，或本身?yè)碛刑囟üδ艿男∨俊⒏呒兌鹊幕瘜W(xué)品第一節(jié)精細(xì)化學(xué)品的定義與分類精細(xì)化學(xué)品的由來(lái)精細(xì)化學(xué)品這個(gè)名詞,沿用已久,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(méi)有充分揭示精細(xì)化學(xué)品的本質(zhì)。近年來(lái)，各國(guó)專家對(duì)精細(xì)化學(xué)品的定義有了一些新的見(jiàn)解，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(finechemicals)；把產(chǎn)量小、經(jīng)過(guò)加工配制、具有專門(mén)功能或最終使用性能的產(chǎn)品,稱為專用化學(xué)品(specialtychemicals)。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。

我國(guó)精細(xì)化工產(chǎn)品的種類1.農(nóng)藥；2.染料；３.涂料(包括油漆和油墨)；４.顏料；５．試劑和高純品；６．信息用化學(xué)品(包括感光材料、磁性材料等)；７．食品和飼料添加劑；８．黏合劑；９．催化劑和各種助劑；１０．化學(xué)原料藥和日用化學(xué)品；１１．功能高分子材料。精細(xì)化學(xué)品商品農(nóng)藥顏料涂料試劑和高純品信息用化學(xué)品食品和飼料添加劑黏合劑催化劑和各種助劑染料化學(xué)原料藥和日用化學(xué)品功能高分子材料助劑又分為印染助劑、塑料助劑、橡膠助劑、水處理劑、纖維抽絲用油劑、有機(jī)抽提劑、高分子聚合物添加劑、表面活性劑、農(nóng)藥用助劑、混凝土添加劑、機(jī)械及冶金用助劑、油品添加劑、炭黑(橡膠制品的補(bǔ)強(qiáng)劑)、吸附劑、電子用化學(xué)品、造紙用化學(xué)品及其他助劑等１９個(gè)門(mén)類。各種助劑(1)催化劑

分為煉油用、石油化工用、有機(jī)化工用、合成氨用、硫酸用、環(huán)保用和其他用途的催化劑(2)印染助劑含柔軟劑、勻染劑、分散劑、抗靜電劑、纖維用阻燃劑等(3)塑料助劑含增塑劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、阻燃劑(4)橡膠助劑含促進(jìn)劑、防老劑、塑解劑、再生膠活化劑等各種助劑細(xì)分(5)水處理劑含水質(zhì)穩(wěn)定劑、緩蝕劑、軟水劑、殺菌滅藻劑、絮凝劑等(6)纖維抽絲用油劑滌綸長(zhǎng)絲用，滌綸短絲用、錦綸用、晴綸用、丙綸用、玻璃絲用油劑等(7)有機(jī)抽提劑吡咯烷酮系列、脂肪烴系列、乙睛系列、糠醛系列等(8)高分子聚合物添加劑含引發(fā)劑、阻聚劑、終止劑、調(diào)節(jié)劑、活化劑等各種助劑細(xì)分(續(xù))(9)表面活性劑除家用洗滌劑以外的陽(yáng)性、陰性、中性和非離子型表面活性劑(10)皮革助劑

含合成鞣劑、涂飾劑、加脂劑、光亮劑等(11)農(nóng)藥用助劑含乳化劑、增效劑等(12)油田用化學(xué)品含油田用破乳劑、鉆井防塌劑、泥漿用助劑等；各種助劑細(xì)分(續(xù))(13)混凝土用添加劑含減水劑、防水劑、脫模劑、泡沫劑(加氣混凝土用)、嵌縫油劑;(l4)機(jī)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、滲炭劑、汽車等機(jī)動(dòng)車用防凍劑等；(15)油用添加劑含防水、增粘、耐高溫等各類添加劑、汽油抗震、液壓傳動(dòng)、變壓器油、剎車油添加劑等，各種助劑細(xì)分(續(xù))(16)炭黑(橡膠制品的補(bǔ)強(qiáng)劑)

分高耐磨、半補(bǔ)強(qiáng)、色素炭黑、乙炔炭黑等；(17)吸附劑稀土分于篩系列、氧化鋁系列、天然沸石系列、二氧化硅系列、活性白土系列等；(18)電子工業(yè)專用化學(xué)品含氟化物、助焊劑、石墨乳等；各種助劑細(xì)分(續(xù))(19)紙張用添加劑含增白劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、防水劑、填充劑等；(20)其它助劑如玻璃防霉劑、乳膠凝固劑等

上述分類主要是從原化學(xué)工業(yè)部的管轄范圍所作之規(guī)定，并未包含精細(xì)化工的全部?jī)?nèi)容，例如醫(yī)藥制劑、酶、化妝品、精細(xì)陶瓷等。

各種助劑細(xì)分(續(xù))染料、顏料的應(yīng)用性能

與外界條件的關(guān)聯(lián)圖第二節(jié)精細(xì)化學(xué)品及精細(xì)化工的特點(diǎn)1.2.1精細(xì)化學(xué)品的屬性生產(chǎn)量不大；制造技術(shù)高；應(yīng)用需要專門(mén)的知識(shí)；產(chǎn)品的市場(chǎng)壽命短、更新快；附加值高。精細(xì)化工生產(chǎn)所用的原料同有機(jī)合成所用的原料一樣，主要以煤、石油、天然氣和農(nóng)副產(chǎn)品為主。精細(xì)化工的特點(diǎn)生產(chǎn)流程：一般包括化學(xué)合成、制劑復(fù)配和商品化四個(gè)生產(chǎn)過(guò)程；產(chǎn)量小、品種多；技術(shù)密集；裝置多功能通用；品種系統(tǒng)性配套。精細(xì)化工的主要特點(diǎn)是：

（1）具有特定的功能和實(shí)用性特征。（2）技術(shù)密集程度高。

（3）小批量，多品種。

（4）生產(chǎn)流程復(fù)雜，設(shè)備投資大，對(duì)資金需求量大。（5）實(shí)用性、商品性強(qiáng)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，銷售利潤(rùn)高，附加值高的特點(diǎn)。（6）產(chǎn)品周期短，更新?lián)Q代快，多采用間歇式生產(chǎn)工藝。1.2.2精細(xì)化學(xué)品的特點(diǎn)①

品種多、批量小、多劑型②

多流程和多功能裝置③

高技術(shù)密集度、高附加值④

強(qiáng)商品性、強(qiáng)市場(chǎng)性1.小批量、多品種、多劑型

3.高技術(shù)密集度2.采用間歇式、多流程和多功能生產(chǎn)裝置一、精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)特性各行(產(chǎn))業(yè)技術(shù)和資本密集度之比較二、精細(xì)化學(xué)品的經(jīng)濟(jì)特性1.投資效率高

總體而言，化學(xué)工業(yè)屬于資本型工業(yè)，資本密集度高，精細(xì)化工投資少、投資效率高，資本密集度僅為化學(xué)工業(yè)平均指數(shù)的0.3～0.5。日本:化學(xué)工業(yè)平均投資效率為87.6％，化肥工業(yè)62％，化學(xué)纖維94.3％，感光材料170.9％，醫(yī)藥工業(yè)241.4％2.附加價(jià)值高

附加價(jià)值是指在產(chǎn)品的產(chǎn)值中扣除原材料、稅金、設(shè)備和廠房的折舊費(fèi)后剩余部分的價(jià)值精細(xì)化學(xué)品的經(jīng)濟(jì)特性以氮肥為基數(shù)的有關(guān)行業(yè)的附加價(jià)值指數(shù)（有關(guān)行業(yè)附加價(jià)值／氮肥附加價(jià)值）以氮肥為基數(shù)的附加價(jià)值指數(shù)3.利潤(rùn)率高

精細(xì)化學(xué)品是以終端產(chǎn)品的形成提供給用戶，以其應(yīng)用價(jià)值定價(jià)，因而獲利率很高。石油化工原料1美元合成材料，增值8美元塑料，5美元合成纖維，10美元精細(xì)化學(xué)品，106美元精細(xì)化學(xué)品的經(jīng)濟(jì)特性美國(guó)精細(xì)化學(xué)品獲利比較1965－1994美國(guó)精細(xì)化學(xué)品廠家獲利率比較圖市場(chǎng)從屬性市場(chǎng)排他性技術(shù)服務(wù)和商品信譽(yù)支撐性三、精細(xì)化學(xué)品的商業(yè)特性應(yīng)用研究的四個(gè)任務(wù)：①進(jìn)行加工技術(shù)的研究，提出最佳配方和工藝條件，開(kāi)拓應(yīng)用領(lǐng)域。②進(jìn)行技術(shù)服務(wù)，指導(dǎo)用戶正確使用，并把使用中出現(xiàn)的問(wèn)題反饋回來(lái)，不斷進(jìn)行改進(jìn)。③培訓(xùn)用戶掌握加工應(yīng)用技術(shù)。④編制各種應(yīng)用技術(shù)資料。1.2.3精細(xì)化學(xué)品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用

目前發(fā)達(dá)國(guó)家的大型石化企業(yè)大量采用高新技術(shù)，在節(jié)能、技改、降低成本的同時(shí)．調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)．向下游深度加工，向產(chǎn)品精細(xì)化、功能化，向綜合生產(chǎn)的方向發(fā)展，走高附加值的生產(chǎn)路線，來(lái)發(fā)展精細(xì)化工產(chǎn)品。其發(fā)展趨勢(shì)是化學(xué)工業(yè)內(nèi)部行業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)逐漸向高技術(shù)化、精細(xì)化、專用化方向發(fā)展。

發(fā)展精細(xì)化工產(chǎn)品已成為發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)發(fā)展戰(zhàn)略重心。今后世界精細(xì)化工的發(fā)展速度將高于一般化工產(chǎn)品，精細(xì)化工率將不斷提高。七十年代發(fā)達(dá)國(guó)家精細(xì)化工率為35－40％，八十年代為45－55％，九十年代達(dá)到55－63％，預(yù)計(jì)二十一世紀(jì)初將達(dá)到60－67％。我國(guó)現(xiàn)在的精細(xì)化工產(chǎn)值率僅為41％，相當(dāng)數(shù)量需要進(jìn)口。

一、精細(xì)化工不僅提供了質(zhì)優(yōu)的半導(dǎo)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(xué)試劑和超純電子氣體。二、精細(xì)化工對(duì)國(guó)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(kāi)發(fā)精細(xì)化工產(chǎn)品，可以降低能源消耗和節(jié)省資源。四、開(kāi)發(fā)精細(xì)化工產(chǎn)品，可使原來(lái)的低檔產(chǎn)品變?yōu)楦邫n產(chǎn)品，顯著提高經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而提高產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力，并增加外匯收入，實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的良性循環(huán)。精細(xì)化工在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用發(fā)達(dá)國(guó)家精細(xì)化工率發(fā)展?fàn)顩r發(fā)達(dá)國(guó)家精細(xì)化工率發(fā)展?fàn)顩r2004年度世界化工50強(qiáng)中的精細(xì)化工企業(yè)美國(guó)《化學(xué)工程新聞》公布的最新2004年度世界化工50強(qiáng)排行榜，2004年美國(guó)化學(xué)公司共有13家進(jìn)入50強(qiáng)，占總銷售收入的30.8%。歐洲21家，約占世界總量的44.6%。日本有9家，占世界總量份額14.2%，歐、美、日以外地區(qū)有7家入圍，7家公司總計(jì)銷售收入493億美元，占世界總量的10%。第三節(jié)化學(xué)品配方研究的重要性

有些化學(xué)合成產(chǎn)品要求被加工成各種不同的劑型；采用單一的化合物難以滿足用戶的應(yīng)用要求；經(jīng)過(guò)復(fù)配得到的產(chǎn)品具有增效、改性和擴(kuò)大應(yīng)用范圍的功能，往往超過(guò)單一化合物。

掌握復(fù)配技術(shù)，是使精細(xì)化工產(chǎn)品更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的極為重要