高分子与精细化工

1、1,2009/08,化 工 工 艺 学Introduction to chemical industry,主讲 丁明洁化学与材料工程学院,第 7 讲 高分子化工工艺 河南城建学院化工学院 丁明洁,繁荣的化工家族,5-1 高分子材料 高分子材料是分子量大的高分子化合物，相对分子质量通常约在10000以上，是由低分子量分子经过共价键结合而形成的化合物。这些低分子原料称为单体，把单体连接起来形成高分子过程叫聚合反应。,单体 CH2= CH2 聚合物 CH2 CH2 CH2 CH2,均聚物由一种单体聚合而成的聚合物。如聚乙烯、聚丙烯等 共聚物由两种以上单体共聚而成的聚合物。如氯乙烯醋酸乙烯共聚物。,三

2、大高分子合成材料 1、合成树脂 2、合成橡胶 3、合成纤维,5-1-1 树脂与塑料 合成树脂是人工合成的某些性能与天然树脂相似的高分子聚合物，是塑料的主要原料。 塑料制品是由树脂粒子添加诸如填料、增塑剂、稳定剂、染料等经混合和压模所得到的产品。,几种常用的塑料,聚乙烯 单体：乙烯（ CH2= CH2） 性质：热塑性、绝缘性高，化学 稳定性好。 用途：电缆、薄膜制品，日用品等。,塑料大棚,几种常用的塑料,聚氯乙烯 单体：氯乙烯（ Cl CH = CH2） 性质：热塑性、耐化学腐蚀性好。 用途：硬聚氯乙烯塑料，制化工设备材料；软聚氯乙烯塑料，制电线绝缘材料、薄膜、雨衣、软管等。,几种常用的塑料,酚

3、醛塑料 单体：甲醛、苯酚 性质：热固性、电绝缘性良好。 用途：电器工业材料、日用品、机 器零件及各种模压制品等。,热塑性塑料 以热塑性树脂为基本成分的塑料。一般具有链状线形结构。受热软化，可反复塑制。如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。,热固性塑料 以热固性树脂为基本成分的塑料。加工成形后变为不溶不熔状态。一般具有网状的体形结构。受热不再软化，不可反复塑制。例如酚醛塑料、氨基塑料等。,512 合成橡胶,512 合成橡胶 橡胶是具有高弹性的高分子化合物，由比较少量的交联键连成网状的柔性分子所组成。 除高弹性外，橡胶还具有高电绝缘性、耐水性、不透气性。某些橡胶还具有耐化学腐蚀、耐高温、耐磨损等特殊性能

4、。,几种常用的合成橡胶,顺丁橡胶 单体：1，3 丁二烯 性质和用途：弹性好、耐磨、耐低温、耐老化性能好。用作轮胎、三角皮带、耐热胶管、胶鞋等。,几种常用的合成橡胶,丁苯橡胶 单体：1，3 丁二烯；苯乙烯 性质和用途：耐磨性好、抗老化性能好，弹性较差。用于制作轮胎和其他通用工业制品。,几种常用的合成橡胶,丁腈橡胶 单体：1，3 丁二烯；丙烯腈 性质和用途：耐油性能好，耐磨、耐热性好，有良好的物理机械性能，电绝缘性能差。主要用作耐油橡胶制品。,513合成纤维,513合成纤维 合成纤维有单体小分子聚合而成，用作纤维的聚合物必须具有很高的拉伸强度，这就要求聚合物分子排成直线而不是网状结构。 常见的合成

5、纤维有聚酯纤维（涤纶）、聚酰胺纤维（尼龙）、聚丙烯腈纤维（腈纶）等。,52 合成聚合物的原料 聚合物单体（具有不饱和化学结构）乙烯、丙烯、苯乙烯、丁二烯、丙烯腈等。,53 高分子材料典型生产工艺,聚乙烯 5311高压法 生产低密度聚乙烯（相对分子质量1050万）。聚合条件：压力为100300MPa, 温度为200300摄氏度。 制做薄膜、包装袋等。,53 高分子材料典型生产工艺,聚乙烯 5312低压法 生产高密度聚乙烯。聚合条件：压力为5MPa以下；温度为6080摄氏度，铝、钛催化剂。 制做管材、日用品等。,54 功能高分子材料 功能高分子材料既具有一般高分子的特性，又具有特殊功能，如光学功能

6、、生物化学功能、表面化学功能、医药功能、导电功能等。,551分离性功能高分子材料 离子交换树脂分子中含有活性基团而能与其他物质进行离子交换的树脂。其主要原料为苯乙烯和二乙烯苯，大分子呈网状结构,例如： 强酸性阳离子型交换树脂带有磺酸基，用于去除钙离子、镁离子等制取软化水。 其他离子交换树脂也可用于各种化学品的分离、提纯、精制以及废水处理等。,离子交换树脂,552导电性功能高分子材料 具有共轭双键结构的高分子材料通常具有半导性甚至导电性，例如聚炔类的聚乙炔、聚苯乙炔等。 可以制得导电橡胶、导电塑料、导电涂料等。,液晶示意图,液晶物质的观察方法,偏光显微镜,碳质液晶形成过程,553高分子液晶 一类

7、高分子具有流体的流动性，又不同于流体的各向同性特征，保持了晶体 的有序排，呈现既有晶体性质又有液体性质的过渡中间状态，称为高分子液晶。,554医用高分子 1、与生物组织不接触的材料 如医疗器械、输血用具、注射器等。 2、与人体组织接触的材料 如手术中暂时使用的人工脏器、人造血管、人工肾脏透析膜等。,554医用高分子 3、长期植入体内的高分子材料 如植入体内的人工脏器、人工骨骼、人工关节等。 4、与皮肤接触的高分子材料 如手套、麻醉用品、绷带、橡皮膏等。,简答题 1、什么是功能高分子材料？ 2、说出至少五种功能高分子材料和它们的用途。 3、三大高分子材料指什么？在日常生活中有哪些应用？ 4、离子

8、交换树脂的基本功能是什么？ 5、高分子液晶有什么特点？ 6、说出五种常用塑料的名字。 7、说出五种高分子聚合物单体。 论述题 1、聚乙烯是如何生产的？用途是什么？,第五讲（二）精细化工,精细化工的分类、特点及原料 传统精细化工 新型精细化工,精细化工的分类、特点及原料,精细化工品（即精细化学品）是指那些具有特定的应用功能，技术密集，商品性强，产品附加值较高的化工产品。 生产精细化学品的工业，称精细化学工业，简称精细化工。,我们见过的精细化工,（1）农药（2）染料（3）涂料（包括油漆和油墨）（4）颜料（5）试剂和高纯物质（6）信息用化学品（包括感光材料、磁性材料等能接受电磁波的化学品）（7）食品

9、和饲料添加剂（8）粘合剂（9）催化剂和各种助剂（10）（化工系统生产的）化学药品（原料药）和日用化学品（11）高分子聚合物中的功能高分子材料。,精细化工的分类,日本在1965年为17个门类，到了1981年共涉及34个门类，它们是医药、兽药、染料、涂料、有机颜料、油墨、催化剂、试剂、香料、粘合剂、表面活性剂、化妆品、感光材料、橡胶助剂、增塑剂、稳定剂、塑料添加剂、石油添加剂、饲料添加剂、食品添加剂、高分子凝聚剂、工业杀菌防霉剂、芳香防臭剂、纸浆及纸化学品、汽车化学品、脂肪酸及其衍生物、稀土金属化合物、电子材料、精细陶瓷、功能树脂、生命体化学品和化学促进生命物质等。,精细化工的特点,（1）技术密集

10、度高，精细化工产品的开发涉及到各种化学、物理、生理、技术、经济等诸多方面的学科，因此，必然集中了这些学科的各种技术。 （2）多品种，小批量，产品周期短，更新换代快。 （3）生产流程复杂，设备投资大，多采用间歇式生产工艺，具有技术垄断性强，销售利润高，附加值高的特点。 （4）商品性强，市场竞争激烈。,精细化工的原料,精细化工品的原料 ： 煤 石油 天然气 农副产品,传统精细化工-染料,染料 ： 染料是能将纤维或其他被染物染成其他颜色的有机化合物。染料分子中常含有发色团（如：偶氮基、硝基、羰基等）和助色团（如：氨基、羟基、甲基、磺酸基等），当光线射入后发生选择性吸收，并发射一定波长的光线，从而显示

11、出颜色。有些基团还能与纤维起到化学结合的作用，增加染料与纤维的结合能力。,染料,分类方法：（1）按反应方法和应用性能的共性，分为还原染料、活性染料、酸性染料、碱性染料、直线染料、硫化染料等几大类。（2）根据染料分子中所含基本结构或基团分类，有偶氮染料、蒽醌染料、酞菁染料、噻唑染料、三芳甲烷染料、甲川染料等。,染料生产工艺举例,染料生产举例：,涂料,涂料是一种流动状态或粉末状态的有机物质，将它涂覆在物质的表面，可以得到一层致密坚韧的涂膜，对材料起到装饰和保护等作用。 如果按剂型分类，重要的涂料有溶剂性涂料和水溶性涂料。涂料如果按成膜物质分类，可以分为天然树脂涂料和合成树脂涂料两大类。,涂料生产工

12、艺举例,举例：双酚A树脂 、环氧氯丙烷,香料及香精,香料是能够散发香味的挥发性物质。香精是由几种或若干种香料按一定的香型调制而成的香料混合物。 香料包括天然香料和合成香料。天然香料广泛分布于植物中，如香花、香叶、香木中，称为植物香料。香料也存在于动物的腺囊中，如麝香、灵猫香、龙涎香、海狸香，称为动物香料。,香料及香精,香料按化学结构、官能团的特征分类 ：（1）醇类香料，（2）羟酸类香料；（3）酯类香料；（4）醛类香料；（5）酮类香料；（6）酚类和醚类香料；（7）麝香类香料；（8）烃类等。,新型的精细化工,电子化学品：指为电子工业配套而采用化学工业的生产技术得到有特定功能的产品。从功能上讲可分为绝缘材料、电阻材料、半导体材料、导电材料、发热材料、磁性材料、传感材料等。主要应用在集成电路和分立器件、彩电配套、印刷线路版生产、液晶显示器件等领域。就材料种类来分即金属材料、陶瓷材料和有机高分子材料。,电子化学品,绝缘材料 ：绝缘材料应用于电机、电力工业，随着电机和电力设备向