《精细化工工艺学》大作业

一、 名词解释

1、 精细化学品：原指产量小、纯度高、价格贵的化工产品，如医药、染料、涂料等。但是，这个含义还没有充分揭示精细化学品的本质。近年来，各国专家对精细化学品的定义有了一些新的见解，欧美一些国家把产量小、按不同化学结构进行生产和销售的化学物质，称为精细化学品(fine chemicals)；把产量小、经过加工配制、具有专门功能或最终使用性能的产品,称为专用化学品(specialty chemicals)。中国、日本等则把这两类产品统称为精细化学品。

2、 理论收率：实际上得到的目的产物的物质量占输入的反应物物质的量的百分数称为理论收率

3、 合成材料助剂：助剂又称添加剂，合成材料助剂是指在塑料、橡胶、合成纤维等材料和产品的生产、加工、使用过程等合成反应中，为改善工艺条件、提高产品的质量或赋予产品某些特殊性能所添加的各种辅助化学品。

4、 助剂的抽出：助剂的抽出是指助剂从制品表面转移至与之接触的液体中

5、 高分子材料的老化：由于高分子材料具有质量轻，强度高，抗腐蚀性能好，无论是太空的宇航，还是大海的深潜，都离不开高分子材料。塑料.橡胶.纤维.涂料等高分子材料在加工.存储和使用的过程中，由于受到环境因素的影响，其物理.化学性质及力学性能发生不可逆的变坏现象称为老化。

6、 食品添加剂：食品添加剂是指用于改善食品品质、延长食品保存期、便于食品加工和增加食品营养成分的一类化学合成或天然物质。食品添加剂是为改善食品色、香、味

等品质，以及为防腐和加工工艺的需要而加入食品中的化合物质或者天然物质。

7、 ADI：(ADI)作为一类特殊有机二异氰酸酯，因其制品具有优良的机械性能、突出的化学稳定性和优秀的耐光耐候性

8、 净油：用于香料的浓缩天然花油。一种较纯净的精油。由香花浸膏（或香脂）用极纯的乙醇浸出其中芳香成分，并滤去难溶的植物蜡等蜡质杂质后再经浓缩而得到的透明液体。

二、简答题

1、说明增塑剂的结构与增塑剂性能的关系。

答：增塑剂性能可看作是增塑剂聚合物之间的作用。

（1）、首先增塑剂分子之间偶极的相互作用的抵消而减弱树脂间的吸引。

（2）、通过简单的稀释作用缩小树脂分子间的距离而形成一定的空间，结果增加了塑料片材的柔软性，增强了模型制品的韧性冲击程度。因此可以说增塑剂的主要作用是削减聚合物分子之间的去价键即范德华力，从而增加混合物分子链的移动性亦增加聚合物的塑性。

2、阻燃剂的阻燃机理有哪些？

答：阻燃剂的阻燃机理

阻燃剂是通过若干机理发挥其阻燃作用的，如吸热作用、覆盖作用、抑制链反应、不燃气体的窒息作用等。多数阻燃剂是通过若干机理共同作用达到阻燃目的。

1、 吸热作用

任何燃烧在较短的时间所放出的热量是有限的，如果能在较短的时间吸收火源所放出的一部分热量，那么火焰温度就会降低，辐射到燃烧表面和作用于将已经气化的可燃分子裂解成自由基的热量就会减少，燃烧反应就会得到一定程度的抑制。在高温条件下，阻燃剂发生了强烈的吸热反应，吸收燃烧放出的部分热量，降低可燃物表面的温度,有效地抑制可燃性气体的生成，阻止燃烧的蔓延。Al(OH)3阻燃剂的阻燃机理就是通过提高聚合物的热容，使其在达到热分解温度前吸收更多的热量，从而提高其阻燃性能。这类阻燃剂充分发挥其结合水蒸汽时大量吸热的特性，提高其自身的阻燃能力。

2、 覆盖作用

在可燃材料中加入阻燃剂后，阻燃剂在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层，隔绝氧气，具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用，从而达到阻燃目的。如有机阻磷类阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层。碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解，另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。

3、 抑制链反应

根据燃烧的链反应理论，维持燃烧所需的是自由基。阻燃剂可作用于气相燃烧区，捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。如含卤阻燃剂，它的蒸发温度和聚合物分解温度相同或相近，当聚

合物受热分解时，阻燃剂也同时挥发出来。此时含卤阻燃剂与热分解产物同时处于气相燃烧区，卤素便能够捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。

4、 不燃气体窒息作用

阻燃剂受热时分解出不燃气体，将可燃物分解出来的可燃气体的浓度冲淡到燃烧下限以下。同时也对燃烧区内的氧浓度具有稀释的作用，阻止燃烧的继续进行，达到阻燃的作用。

5 燃烧和阻燃的机理

5．1 阻燃策略

纺织品燃烧机理(作为一种反馈机理)的过程，在这种燃烧中，燃料(来自热降解或热解纤维)、热(来自引燃和燃烧)和氧(来自空气)均作为主要成分发挥作用。为了中断这种机理，人们提出了5种方式(a)～(e)。阻燃剂可在其中的一种或多种方式下发挥作用。以下所列为各个阶段及相关的阻燃作用：

a)除热；

b)提高分解温度；

c)减少可燃挥发物的形成，增加炭量；

d)减少与氧的接触或稀释火焰；

e)干扰火焰化学反应和／或提高燃料点燃温度(Tc)；

熔解和／或降解和／或脱水需吸收大量的热(例如，在背涂层中含无机和有机磷的制剂、氢氧化铝或水化氧化铝)。通常不为阻燃剂所利用；而在固有耐火和耐热纤维(如芳族聚酰胺纤维)中较常见。纤维素和羊毛中多数含磷、含氮的阻燃剂；在羊毛中的重金属络合物。水合的及某些促炭阻燃剂可释放水；含卤素阻燃剂可释放卤化氢。含卤素阻燃剂，经常与氧化锑结合。从上述内容可以看出，某些类阻燃剂可以在多种方式下发挥作用，多数有效的例子都是如此。此外，某些阻燃制剂可产生液相中间物，该中间物可湿润纤维表面，从而成为隔热和隔氧的屏障--广为接受的硼酸盐-硼酸混合物即可在这种方式下发挥作用。此外，它还可促进成炭。为了简化化学阻燃行为之不同方式的分类，可以使用术语'凝聚'相和'气或蒸汽'相活动来区分它们。二者都是复合项，前者包括上述的(a～c)方式，后者包括(d)和(e)方式。物理机理通常同时起作用，这些机理包括通过形成涂层来排除氧气和／或热量(方式d)、增加热容量(方式a)以及利用非易燃气体稀释或覆盖火焰(方式d)。

5．2 热塑性

纤维是否可以变软和／或熔化(由表3中的物理转化温度所界定)决定着它是否具有热塑性。热塑性因其相关的物理变化，可严重影响阻燃剂的行为。传统的热塑性纤维(例如，聚酰胺、聚酯和聚丙烯)一收缩即可离开点燃火焰，从而避免被点燃：这使它们表面上显现出阻燃性。事实上，如果收缩受阻，它们便会猛烈燃烧。这种所谓的支架效应可在聚酯-棉以及类似的混纺织物上看到，即熔融聚合物熔化到非热塑性棉上并被点燃。类似的效应也可在由热塑性和非热塑性成分组成的复合纺织品上看到。

随着上述效应而来的是熔滴(通常是有焰熔滴)问题，这种滴淌虽可移除焰锋的热并促使火焰熄灭(因而可以'通过'垂直火焰试验)，但却能使位于其下的表面(如地毯或皮肤)发生

燃烧或二次点燃。

多数在批量生产期间或作为整理剂施用于传统合成纤维上的阻燃剂通常都是通过增强熔融滴淌和／或促助有焰熔滴熄灭两种方式发挥作用的。迄今为止，任何手段都不能降低热塑性并大量促进成炭，经阻燃处理的纤维素(包括粘胶纤维)的情况就是如此。

5．3 阻燃机理和成炭

按(d)和／或(e)方式在气相起作用的阻燃剂都具有下述优点，即它们会减小引燃倾向并有助于纺织品成纤聚合物的火焰熄灭。这是因为一旦热降解产生的挥发产物或燃料在火焰中与氧发生氧化反应，其化学性质就会变得非常类似。因此，像断绝氧气((e)方式)或生成干扰自由基((f)方式)这两种方式无疑都能保证阻燃剂的效果。

根据成本和效益，锑-卤素阻燃剂是本体聚合物和背涂层纺织品领域内最成功阻燃剂。与用于纤维素纤维的含磷和氮的纤维反应性耐久阻燃剂不同(见下文)，它们通常只能借助树脂粘合剂用作背涂层剂。就纺织品而言，多数锑-卤素体系都由三氧化二锑和含溴的有机分子(例如氧化十溴联苯(DBDPO)或六溴环十三烷(HBCD))组成。一经加热，这些物质就会释放出HBr基和Br。基。这二者会根据下面的示意图干扰火焰的化学反应。在示意图中：R 、CH2 、H 和OH基是火焰氧化链反应的一部分，该反应消耗燃料(RCH3)和氧

3、用SO3生产烷基苯磺酸钠的磺化反应有哪些特点？常用的SO3磺化反应器是膜式反应器，它有哪些特点？

答：特点：在磺化反应中不产生水，不产生废硫酸但是SO2非常活泼注意防止或减少磺化，砜的形成，氧化和树脂化等副反应。用高浓度的气态，SO3直接磺化时，除了磺化

反应热之外，还释放SO2气体的液化热。故反应过于激烈，生产上被极少采用SO3磺化反应器是膜式反应器特点：（1）对采用物系来说提供良好的物质条件便于控制反应物系的浓度分布，利于反应的顺利进行。（2）在反应的温度、压力和升质条件下具有良好的传热条件以利于反应的移除和供给便于反应物的温度控制。

4、一个比较完整的香精配方，应由哪些香料组成？（两种观点，四种成分组成法，三种成分组成法）

答：对比主要有两种观点：国内大多数调香师认为香精应由主香剂、辅助发香剂、定香剂等四种类型的香料组成。国外某些调香师认为香料应由头香、体香、基香等香料组成。

三种成分的四种成分组成法：主香料亦称为香料主剂或打底香料，主香剂是形成香精主体香韵的基础，是构成香精香型的原料。副助剂：亦称配香原料或辅助原料，主要作用是弥补主香剂的不足，添加辅助剂后可使香料香气更趋完美，以满足不同类型的消费者对香精香气的需要，辅助剂可以分为协调剂和变调剂两种。兴香剂：亦称顶香剂，用作兴香剂的香料挥发度高香气扩散强，其作用是使香精的香气更加快透发增加人们的最初喜爱感。定香剂：亦称保香剂，它的作用是使香料中各种成分挥发均匀，防止快速蒸发，使香精香气更加持久。

三种成分组成法：兴香剂亦称顶香剂，属于挥发度高，扩展力强的香料。早评香纸的留香时间在2h以下，由于香料留香时间短，挥发后香气不在残留，头香能赋于人们最初的美感，使香料香气富有感染里。作为香料的第一影像是好的，可作头香的香料头部是愉快的，因此在创造头香时可以有更多的选择，可以体现调香师的创造精神。体香香料：体香香料具有的挥发程度，在评香纸上留有2-6h，体香香料构成香料香气特性，是香料最重要组成。基香香料：尾香，挥发度低，富有保留性，在评香纸上残留香气在6h以上，加

麋香香气可以残留一个月以上，基香香料不但可以使香料香气持久，同时也是构成香料香气特征一部分。

5、绘出间歇操作邻苯二甲酸酯通用生产工艺流程框图并简述其工艺条件。

答：工艺条件：苯酐与2-乙基乙醇以1：2的比例在0.25%—0.3%硫酸的催化作用下，与150℃左右进行脂化，系统压力保持80KPa，脂化时间为2-3h加入0.1%-0.3%活性炭，反应混合用5%纯碱中和，再经80-85℃热水洗涤，分离后的粗酯化130-140℃与减压下进行脱醇，直到闪点为190℃以上为止，脱脂以后再直接蒸汽脱去低沸物，必要时在脱脂前可以补办一定量的活性碳，最后过滤得成品。