第一章绪论1、何谓精细化学品、通用化工产品?英文名称?特点?精细化学品(Fine chemicals) :精细化工产品具有深度加工、技术密集度高、小批量生产、高附加价值、一般具有特定功能的化学品。
通用化工产品(Heavy chemicals):从廉价、易得的天然资源(如煤、石油、天然气和农副产品等)开始,经一次或数次化学加工而制成的最基本的化工产品。
精细化学品的特点a)多品种、小批量、大量采用复配技术b)一般具有特定功能c)生产投资少、产品附加值高、利润大d)技术密集度高e)商品性强、竞争激烈2、按照本教材分类,精细化学品分成那几类?本书:18类。
1.医药和兽药。
2.农用化学品。
3.粘合剂。
4.涂料。
5.染料和颜料。
6.表面活性剂和洗涤剂、油墨。
7.塑料、合成纤维和橡胶助剂。
8.香料。
9.感光材料。
10.试剂与高纯物。
11.食品和饲料添加剂。
12.石油化学品。
13.造纸用化学品。
14.功能高分子材料。
15.化妆品。
16.催化剂。
17.生化酶。
18.无机精细化学品。
3、何谓精细化率、附加值?简述附加值与利润之间的关系。
精细化率=精细化学品总产值/化工产品总产值。
附加值:在产品的产值中扣除原材料、税金、设备和厂房的折旧费后剩余部分的价值。
关系:附加值≠利润。
附加值高利润不一定高,附加值不高利润一定不高。
原因:产品加工深度大,工人工资、动力消耗、技术开发费用也会增加。
因此附加值高利润不一定高,附加值不高利润一定不高。
4、简述精细化学品的发展趋势。
1)精细化学品的品种继续增加,其发展速度继续领先。
2)精细化学品向着高性能化、专用化、系列化、绿色化方向发展。
3)大力采用高新技术,向着边缘化、交叉学科发展。
4)调整精细化学品生产经营结构,使其趋向优化。
5)精细化学品销售额快速增长、精细化率不断提高。
第二章表面活性剂1、何谓表面活性剂?按其在水溶液中的离子状态分类,表面活性剂可以分成哪几类?各举一例说明。
定义:在浓度很低时,能显著降低溶剂的界面力、改变体系的界面性质的物质称为表面活性剂。
分类:根据表面活性剂在水中电离的离子类型分为四类型:阴离子型(十二烷基苯磺酸钠LAS)、阳离子型(十二烷基三甲基氯化铵1231)、两性型(十二烷基二甲基甜菜碱BS-12)、非离子型(脂肪醇聚氧乙烯醚AEO)表面活性剂。
2、写出各种类型阴、阳、非离子和两性表面活性剂的通式及名称。
阴离子表面活性剂:RCOONa羧酸盐R-OSO3Na硫酸酯盐R-SO3Na磺酸盐R-OPO3Na2磷酸酯盐阳离子表面活性剂:两性表面活性剂:非离子表面活性剂:3、简述表面活性剂的增溶、洗涤作用原理。
增溶原理:当溶液中表面活性剂浓度大于CMC时,由于有机物溶入胶束后使水溶液对有机物的溶解度增加。
形成透明、热力学稳定、各向同性的溶液。
洗涤原理:1.加入表面活性剂后,憎水基团溶入污垢定向排列,使污垢与织物间接触角变大将污垢分割,从而减小了污垢与织物间的结合力,在较小的外力作用下污垢与织物分离。
2.洁净表面被活性剂分子占领,防止污垢再沉积到织物表面。
4、简述表面活性剂的浮选、乳化、发泡作用原理。
浮选原理:选择合适的捕集剂(一般阳离子表面活性剂,也包括脂肪胺),使它的亲水基团只吸在矿砂的表面,憎水基朝向水。
当矿砂表面有5%被捕集剂覆盖时,就使表面产生憎水性,憎水端部分地插入气泡,随气泡一起上升到液面,便于收集。
乳化原理:在互不相溶的两种液体中(如少量油和大量水)加入合适的表面活性剂并剧烈搅拌,油则以小液滴的形态分散在水中,搅拌速度越高则小液滴的粒度越小。
表面活性剂的亲油基溶解于油中定向排列将小油滴包围,亲水基溶于水中,使分散的油滴不能再结合成大油滴而稳定下来,形成O/W型乳液。
若水分散于油中,则形成W/O型乳液。
发泡原理:气泡是液体薄膜包围着一些气体构成的,在液膜部,表面活性剂的憎水基指向气泡部的空气,在液膜外部,表面活性剂的憎水基指向气泡外部的空气定向排列,因此气泡膜是双分子膜结构,双分子膜之间含有大量的表面活性剂溶液,表面力较低。
双分子膜具有一定的厚度和强度,使气泡稳定地存在。
5、简述表面活性剂的抗静电、防水、杀菌、驱油、分散作用原理。
抗静电原理:用表面活性剂处理纤维,表面活性剂的憎水基被纤维吸附、亲水基指向空气定向排列形成薄层,降低了纤维的摩擦力,使人感到纤维柔软滑润,同时也使静电不易产生。
再加上表面活性剂的亲水基还能从空气中吸收一些水分形成“导电的薄层”,即使产生少量的静电,也会通过“导电的薄层”将电荷传递出去,从而避免了静电。
防水原理:纤维织物、纸等由于摩擦,表面常带有负电,阳离子表面活性剂由于电荷吸引作用,能吸附在其表面上,憎水基指向空气定向排列形成防水层,即减少了相互摩擦而减少了静电的产生,也具有防水性。
杀菌原理:菌体主要是由单细胞蛋白质组成,能与蛋白质发生作用的表面活性剂(如:阳离子型)吸附于菌体定向排列,浸透菌体的细胞膜并破坏之(生化作用和阻断作用)达到杀菌的目的。
驱油原理:将表面活性剂、助剂(醇类起促进胶束形成作用)和水混合在一起,经搅动形成均匀的“胶束溶液”。
将该溶液注入到岩层中,由于胶束的增溶作用溶解原油,遇水不分层;当流过岩层时能有效地润湿岩层,洗下粘附在砂石上的原油,从而达到提高石油采收率的目的。
分散原理:表面活性剂吸附于固体颗粒表面,降低了固-液界面力,阻止了固体颗粒的再结合,稳定了固体颗粒在液体中的分散作用。
6、写出LAS(十二烷基苯磺酸钠)、AOS(α-烯基磺酸盐)、FAS(脂肪醇硫酸盐)、AES(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐)的合成反应式,说明其所属类别、主要应用及特点LAS:阴离子型表面活性剂特点:耐硬水、耐酸、耐碱,不易氧化,复配性好。
应用:用于工业及民用洗涤剂、造纸工业脱墨剂、石油加工驱油剂等AOS:阴离子型表面活性剂特点:具有良好的生物降解性,对硬水不敏感,对人体皮肤刺激性小。
应用:应用于复配家用洗涤剂、餐具洗涤剂、洗发香波、液体肥皂、牙膏等。
FAS:阴离子型表面活性剂特点:在强酸、强碱下易降解,但对硬水敏感。
应用:用于配制液状洗涤剂,餐具洗涤剂,牙膏、香波和化妆品,纺织用润湿和洗净剂,化工中乳化聚合的添加剂。
AES:阴离子型表面活性剂特点:具有良好的生物降解性,对硬水敏感,对人体皮肤刺激性小,起泡性好,成本低。
应用:主要应用于洗涤剂中,如餐具洗涤剂、洗发香波、泡沫浴剂、洗手液等。
ROH + nCH2CH2O RO(CH2CH2O)nHRO(CH2CH2O)n H + H2NSO3H R(OCH2CH2)n OSO3NH47、写出洁尔灭(1227)、新洁尔灭(1227溴)的合成反应式,说明其所属类别及主要应用。
阳离子型表面活性剂,用于杀菌剂、抗静电剂、匀染剂、稳定剂和消毒剂等。
8、写出AEO(脂肪醇聚氧乙烯醚)、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸单甘油酯的合成反应式,说明其所属类别及主要应用。
AEO:非离子型表面活性剂。
主要用作乳化剂、润湿剂、洗涤剂、匀染剂、脱脂剂等。
壬基酚聚氧乙烯醚:非离子型表面活性剂。
主要用于纺织印染工业的匀染剂、扩散剂、润湿剂、净洗剂,金属加工的清洗剂,皮革工业的脱脂剂,橡胶塑料的乳化剂,医药、农药的乳化剂,民用洗涤剂。
合成参见P20辛基酚聚氧乙烯醚脂肪酸单甘油酯:非离子型表面活性剂。
用于乳化剂、乳膏的基质、润滑剂和缓蚀剂。
C17H35COOH+CH2OHCHOHCH2OHNaOH180~250℃CH2OOCC17H35CHOHCH2OHCH2OOCC17H35CHOOCC17H35CH2OH+RCOOH+OCH2OH RCOOH2C CH CH2OHOH9、写出氨基酸、十二烷基二甲基甜菜碱型两性表面活性剂的合成反应式,说明其主要应用氨基酸型表面活性剂:多用于洗涤剂、润湿剂、发型剂、发泡剂、柔软剂和抗静电剂,也大量用于化妆品的配制中。
RNH 2+ClCH 2COONa RNH 2+2ClCH 2COONaR NHCH 2COONaNRCH 2COONa CH 2COONaC 12H 25NH 2+H 2CCHCOOCH 3C 12H 25NHCH 2CH 2COOCH 3C 12H 25NHCH 2CH 2COOCH 3+NaOHC 12H 25NHCH 2CH 2COONa +CH 3OH十二烷基二甲基甜菜碱型表面活性剂:洗涤剂、乳化剂、杀菌剂、柔软剂、缓蚀剂、抗静电剂ClCH 2COOH + NaOHClCH 2COONa + H 2OC 12H 25(CH 3)2 + ClCH 2COONaN CH 2COOCH 3C 12H 25CH 3+ NaCl第三章造纸化学品1.造纸的主要原料有哪几种?有效成分是什么?造纸的主要原料——植物纤维——木材、植物秸秆(如稻草、芦苇等)、棉花等。
有效成分为纤维素、半纤维素。
2.何谓造纸化学品?按造纸过程分类,造纸化学品共分为哪几大类?各举三例说明。
造纸化学品:在造纸过程中所使用的化学品叫做造纸化学品。
分类:制浆化学品:蒸煮助剂;漂白助剂;脱墨剂 抄纸化学品:浆施胶剂;助留、助滤剂;增强剂涂布化学品:涂布胶粘剂、涂布消泡剂、涂布防水剂 其他化学品:荧光增白剂、阻燃剂、抗静电剂3.在造纸的制浆过程中,采用的蒸煮助剂主要有哪几种?简述其作用原理。
4.在造纸的制浆过程中,漂白纸浆采用的漂白助剂主要有哪几种?简述其作用原理。
(1)镁的化合物(碳酸镁、氧化镁、硫酸镁)在氧-碱漂白过程中,能阻止纤维素发生氧化降解。
(2)硅酸钠(Na2SiO3)主要用于双氧水漂白工艺中。
缓冲体系pH,去除体系中的金属离子,避免双氧水的分解,提高漂白剂的利用率。
(3)磷酸盐、EDTA与金属离子形成配合物,消除金属离子对漂白剂和漂白后纸浆白度的影响。
(4)亚硫酸盐、硼氢化钠(NaBH4)利用其还原性,对各种色基有强的还原作用,提高纸浆的白度。
(5)氨基磺酸NH2SO2ONa+NaClO→NHClSO3Na+NaOHN-氯氨磺酸盐的形成减少了浆液中碳水化合物被氧化降解的机会,缩短漂白时间。
(6)尿素——H2NCONH2加热水解为氨基甲酸铵,再转化为碳酸铵,调节双氧水漂白适宜的pH10~10.5。
5.何谓施胶剂?在造纸的抄纸过程中为什么要加入施胶剂?写出羧甲基纤维素的合成反应式(表面施胶剂)。
施胶剂:用以延迟纸和纸板被水或水溶液渗透的化学品。
施胶目的:纸中纤维之间存在大量的毛细孔,而且构成纤维的纤维素和半纤维素含有亲水的羟基,能吸收水或其他液体。
用仅由纤维抄成的纸书写或印刷时,墨水或油墨会过度渗透、扩散,造成字迹不清或透印;另外纸吸水后强度下降,会影响纸的正常使用。
因此,需要施胶剂,以延迟纸和纸板被水或水溶液渗透6.何谓涂布粘胶剂?写出在造纸的涂布加工过程中常用的三种涂布粘胶剂。