精细化工工艺学课件.ppt

1、精细化工工艺学精细化工工艺学 1.1 精细化工的定义精细化工的定义精细化工是生产精细化学品的工业。精细化工是生产精细化学品的工业。精细化学品这个名词，沿用已久，原指原指产量小、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。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，称为精细化学品精细化学品(finechemicals)；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,称为专用化学品专用化学品(specialtychemicals)。中国、日本等则把这两类产品统称为精细化学品。1.1 精细化工的定义精细化工的定义凡能增进

2、或赋予一种(一类)产品以特定功能、或本身拥有特定功能的小批量、高纯度化学品，称精细化学品精细化学品。生产精细化学品的工业称精细化学工业，简称精细化工精细化工（fine chemical industry）。是当今世界各国发展化学工业发展化学工业的战略重点重点。是一个国家综合技术水平综合技术水平的重要标志标志之一。是以高新技术高新技术为依托。是高质量、多品种、专用高质量、多品种、专用或多功能多功能的精细化学品。特特征征 Heavy chemicals （大宗化学品）（大宗化学品）Fine chemicals（精细化学品）（精细化学品）Chemicals精细化学品可以分为三大类，即精细化学品可以分

3、为三大类，即精细有机化精细有机化学品学品、精细无机化学品精细无机化学品及及精细生物制品精细生物制品。日本把精细化学品分为日本把精细化学品分为51个类别。个类别。我国：我国：1986年原化学工业部将精细化学品分年原化学工业部将精细化学品分为为11大类大类;目前可以把精细化学品分为目前可以把精细化学品分为18类。类。分别是分别是:1.医药和兽药 10.试剂和高纯物2.农药 11.食品和饲料 3.黏合剂 12.石油化学品4.涂料 13.造纸用化学品 5.染料和颜料 14.功能高分子6.表面活性剂和合成洗涤剂 15.化妆品 7.塑料、合成纤维和橡胶的助剂 16.催化剂8.香料 17.生化酶 9.信息用

4、材料（感光材料）18.无机精细化学品（l）具有特定功能）具有特定功能 a、精细化工产品的应用范围狭窄，专用性强，通用、精细化工产品的应用范围狭窄，专用性强，通用 性弱性弱 b、针对特定消费者、针对特定消费者 c、用量小，效果显著、用量小，效果显著（2）多品种小批量）多品种小批量（3）高技术密集度）高技术密集度 a、研究开发投资较高、研究开发投资较高 b、工艺流程长，单元反应多，原料复杂，中间过、工艺流程长，单元反应多，原料复杂，中间过 程控制要求严程控制要求严 c、情报密集信息快情报密集信息快（4）大量采用）大量采用复配技术复配技术 （5）产品附加值高产品附加值高 早期：以早期：以医药、染料、

5、颜料医药、染料、颜料为代表。为代表。近代：石油化工兴起、合成材料的发展，出现了稳定剂、增塑剂近代：石油化工兴起、合成材料的发展，出现了稳定剂、增塑剂 等等。等等。伴随着生活与食品质量的要求，出现了食品添加剂等；工业的各伴随着生活与食品质量的要求，出现了食品添加剂等；工业的各种不同要求出现了不同的添加剂。种不同要求出现了不同的添加剂。当前：进一步研发更加先进的产品。当前：进一步研发更加先进的产品。生活实际是促使精细化工新产品、新种类出现的源动力。生活实际是促使精细化工新产品、新种类出现的源动力。譬如：譬如：最早，食品添加剂以防止食品腐败变质为主；发展到中期最早，食品添加剂以防止食品腐败变质为主；

6、发展到中期 是以能改善食品色、香、味为目标；发展到则以改善食品是以能改善食品色、香、味为目标；发展到则以改善食品 品质、提高食品营养为目标。品质、提高食品营养为目标。与一般化学品的生产不同的地方，它由三个与一般化学品的生产不同的地方，它由三个生产部分组成：生产部分组成：原料的合成原料的合成根据性质和使用的要求制成成品根据性质和使用的要求制成成品 符合使用要求和消费心理学符合使用要求和消费心理学合适的剂型是为了发挥该化学品的最佳疗效，减少毒副作用，以及合适的剂型是为了发挥该化学品的最佳疗效，减少毒副作用，以及便于使用、贮存和运输。同一种药物剂型不同，作用有时也不同。便于使用、贮存和运输。同一种药

7、物剂型不同，作用有时也不同。种类繁多种类繁多用量不大用量不大品质要求高品质要求高品种非常多品种非常多经常更换和更经常更换和更新产品，需要新产品，需要跟随市场需求跟随市场需求技术开发成功技术开发成功率低，开发周率低，开发周期长，研发投期长，研发投资高。需要筛资高。需要筛选化学结构，选化学结构，考虑复配过程考虑复配过程和协同作用。和协同作用。品种繁多品种繁多用户选择性强用户选择性强市场竞争激烈市场竞争激烈衣，衣，纤维助剂、染料。食，食，食品添加剂（甜味剂、色素、香精、味精、防腐剂）、化肥、农药。住，住，装饰材料助剂、涂料、颜料、油漆、塑料。行，行，橡胶助剂、油料添加剂、防冻剂。健，健，药品、保健品

8、、除臭剂。美，美，化妆品、洗涤剂、美容美发品、玻璃擦净剂、空气清新剂。社会发展社会发展:工业，工业，煤、石油、天然气的各种加工助剂和催化剂，电子材料，矿产品加工剂等。农业，农业，农药、饲料添加剂、除草剂、植物生长剂、农副产品加工药剂等。国防，国防，化学武器、防化武器、导弹材料、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。精细化工工艺学是指从精细化工工艺学是指从初级原料初级原料、次级次级原料原料到到精细化工产品精细化工产品的加工方法和过程。的加工方法和过程。各个生产单元按照一定的目的要求，有各个生产单元按照一定的目的要求，有机地组合在一起，形成一个完整的生产

9、工艺机地组合在一起，形成一个完整的生产工艺过程，并用图形描绘出来，即过程，并用图形描绘出来，即工艺流程图工艺流程图。其方法和过程可以采用化学反应，也可采其方法和过程可以采用化学反应，也可采用复配技术，但这些方法和过程应该是用复配技术，但这些方法和过程应该是技术技术上可行的上可行的、工艺上先进的工艺上先进的、经济上合理的经济上合理的、环保上允许的环保上允许的。工艺流程图工艺流程图围绕工艺流程的四个重要部分：围绕工艺流程的四个重要部分：1、生产准备过程、生产准备过程精细化工生产的原料主要是各种有机精细化工生产的原料主要是各种有机化合物。根据化合物。根据生产目的生产目的的不同，原料要求的不同，原料要

10、求等级也不尽一致。控制住原料的来源、产等级也不尽一致。控制住原料的来源、产地、纯度等，是保障生产顺利进行的首要地、纯度等，是保障生产顺利进行的首要条件。条件。原料预处理：原料预处理：预热（冷）、汽化、干燥、粉碎、提纯预热（冷）、汽化、干燥、粉碎、提纯精制、混合、配制、压缩等。精制、混合、配制、压缩等。2、化学反应过程、化学反应过程鉴于精细化学品的特点，精细化学品的生产方鉴于精细化学品的特点，精细化学品的生产方式是多种多样的。以合成为主的精细化学品生产，式是多种多样的。以合成为主的精细化学品生产，需要明确采用何种需要明确采用何种合成路线合成路线，即选用什么原料，经，即选用什么原料，经由哪几步单元

11、反应来制备目的产物。由哪几步单元反应来制备目的产物。反应过程中涉及的问题：反应过程中涉及的问题：(1)(1)操作方式（连续、间歇）操作方式（连续、间歇）(2)(2)能量供给、移出方式能量供给、移出方式 (3)(3)催化反应催化反应3、产品后处理过程、产品后处理过程 经反应得到的物料，多数情况下经反应得到的物料，多数情况下不是单纯的产物，而是含有部分原料、不是单纯的产物，而是含有部分原料、催化剂残渣、反应介质（水或有机溶催化剂残渣、反应介质（水或有机溶剂）等的混合物。因此必须将产物与剂）等的混合物。因此必须将产物与反应物、反应介质等进行分离。分离反应物、反应介质等进行分离。分离方法与反应所得到物

12、料的形态有关。方法与反应所得到物料的形态有关。产物后处理：产物后处理：产物处理（分离净化）产物处理（分离净化）产品处理（作为下一工序原料、筛选、包装、灌产品处理（作为下一工序原料、筛选、包装、灌装、计量、贮存、输送等装、计量、贮存、输送等）未反应物循环利用（返回反应过程或加工成副产未反应物循环利用（返回反应过程或加工成副产物）物）副产物处理（设计制备、包装、贮运等）副产物处理（设计制备、包装、贮运等）三废处理：（废气、废液、废渣）三废处理：（废气、废液、废渣）所含有害物质在排放前应该达到排放标准；尽量所含有害物质在排放前应该达到排放标准；尽量综合利用，变废为宝；污染问题不解决，不允许综合利用，

13、变废为宝；污染问题不解决，不允许投产。投产。1.合成材料助剂合成材料助剂2.表面活性剂表面活性剂3.食品添加剂食品添加剂4.胶黏剂胶黏剂5.涂料涂料6.香料香料7.化妆品化妆品8.其它其它一、定义及类别一、定义及类别 在工业生产中，为在工业生产中，为改善生产工艺条件改善生产工艺条件，或或提高产品质量提高产品质量，或使，或使产品赋予某种特性产品赋予某种特性而而在产品的生产加工过程中添加的辅助化学品在产品的生产加工过程中添加的辅助化学品称为称为助剂助剂。也称。也称“添加剂添加剂”或或“配合剂配合剂”。广泛应用：广泛应用：塑料、橡胶、合成纤维等合成材塑料、橡胶、合成纤维等合成材料部门，及纺织、印染、

14、农药、造纸、皮革、料部门，及纺织、印染、农药、造纸、皮革、食品、饲料、水泥、油田、机械、电子和冶食品、饲料、水泥、油田、机械、电子和冶金等部门。金等部门。在在橡胶橡胶和和塑料塑料两大合成材料及其两大合成材料及其制品生产、加工、使用过程中所添加制品生产、加工、使用过程中所添加的各种辅助化学品统称为的各种辅助化学品统称为橡塑助剂或橡塑助剂或橡塑添加剂。橡塑添加剂。它已形成精细化工中一重要的分它已形成精细化工中一重要的分支，产量逐年增加。支，产量逐年增加。其中橡塑助剂中的其中橡塑助剂中的填充剂填充剂（包括（包括增强剂）消耗量最大，占总量增强剂）消耗量最大，占总量50%，其次是其次是增塑剂增塑剂，约占

15、，约占30%。助剂的用量虽少但作用不小。目前助剂助剂的用量虽少但作用不小。目前助剂随着合成材料应用领域及技术要求的不断扩随着合成材料应用领域及技术要求的不断扩大也在日益发展中。大也在日益发展中。品种繁多品种繁多而而效能各异效能各异这是它的特点，所这是它的特点，所以适当的选用助剂及其配方，也是塑料、橡以适当的选用助剂及其配方，也是塑料、橡胶工业中一个重要的研究领域。胶工业中一个重要的研究领域。(1)加工性能(2)力学性能(3)光学性能(4)抗老化性能(5)表面性能(6)降低成本(7)其他性能选择BBE EC CDDAA配伍性耐久性适应性协同性用途性1.1.大吨位的品种趋于大型化和集中生大吨位的品

16、种趋于大型化和集中生产。产。2.2.品种构成发生重大变化。品种构成发生重大变化。3.3.几个活跃的研究领域：几个活跃的研究领域：稳定化助剂、稳定化助剂、阻燃剂、偶联剂、硫化体系助剂等。阻燃剂、偶联剂、硫化体系助剂等。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温度降低化温度降低，塑性增加塑性增加，更易于加工更易于加工的的助剂即为增塑剂。助剂即为增塑剂。2.特点特点：它们通常是：它们通常是高沸点高沸点，较难挥发液较难挥发液体体或或低熔点固体低熔点固体，一般，一般不与橡塑材料发不与橡塑材料发生化学反应生化学反应。3.3.增塑剂的分子结构中包含有极性部分增塑剂的分子结构中

17、包含有极性部分（酯基、氯原子、苯环等）和非极性部（酯基、氯原子、苯环等）和非极性部分（主要是较长的烷链）。它能分（主要是较长的烷链）。它能使塑料使塑料变软并降低脆性变软并降低脆性。改变增塑剂的用量能。改变增塑剂的用量能调节塑料的柔软度，另外还可简化塑料调节塑料的柔软度，另外还可简化塑料的加工过程的加工过程。1.增塑剂的发展与增塑剂的发展与PVC密切的关系。密切的关系。1953年德国年德国法本公司法本公司将将聚氯聚氯乙烯（简称乙烯（简称PVC）工业化以来，增塑剂工业才得到急速发展。）工业化以来，增塑剂工业才得到急速发展。现代增塑剂主要用于现代增塑剂主要用于PVC制品中，用量占总增塑剂的制品中，用

18、量占总增塑剂的80%85%。2.随着随着PVC生产和石油化工的发展，目前增塑剂己经成为石油化生产和石油化工的发展，目前增塑剂己经成为石油化工的基础，以工的基础，以邻苯二甲酸酯类邻苯二甲酸酯类为中心、多品种、大生产的化工为中心、多品种、大生产的化工行业，其品种和产量在各种助剂中居首位。行业，其品种和产量在各种助剂中居首位。并非每种塑料都要添加增塑剂，如聚丙烯和聚并非每种塑料都要添加增塑剂，如聚丙烯和聚乙烯，它们不用增塑剂就能制造出薄膜，另有些树乙烯，它们不用增塑剂就能制造出薄膜，另有些树脂，如不添加增塑剂就不能制造出软质制品，如聚脂，如不添加增塑剂就不能制造出软质制品，如聚氯乙烯和聚苯乙烯等。氯

19、乙烯和聚苯乙烯等。相溶性：主增塑剂辅助增塑剂功能：适用型专用型1分子结构：单体型聚合型23化学结构：酯类环氧类含氯类45作用方式：内增塑剂外增塑剂1.增塑剂和聚合物有良好的相溶性增塑剂和聚合物有良好的相溶性2.塑化效率高塑化效率高3.低挥发性低挥发性4.耐寒性好耐寒性好5.耐老化性好耐老化性好6.耐久性好耐久性好7.电绝缘性好电绝缘性好8 8、具有难燃性能、具有难燃性能9 9、要求尽可能是无色、无臭、无味、要求尽可能是无色、无臭、无味、无毒无毒1010、耐霉菌性好、耐霉菌性好1111、配置增塑剂糊的黏度稳定性好、配置增塑剂糊的黏度稳定性好1212、良好耐化学药品和耐污染性好、良好耐化学药品和耐

20、污染性好1313、价格低廉、价格低廉1.玻璃化温度与熔点玻璃化温度与熔点2.分子间作用力（范德华力和氢分子间作用力（范德华力和氢健）健）3.结晶性结晶性 例：邻苯二甲酸二丁酯例：邻苯二甲酸二丁酯1.1.有杂质易使增塑剂变色、发臭、出有杂质易使增塑剂变色、发臭、出汗、黏度增加等。使用于塑料或橡汗、黏度增加等。使用于塑料或橡胶中给性能带来不良影响。胶中给性能带来不良影响。2.2.主要杂质有：水分、酸分、重金属、主要杂质有：水分、酸分、重金属、无机物、着色物质、低沸组分等。无机物、着色物质、低沸组分等。一般从增塑剂的性能和市场情一般从增塑剂的性能和市场情况（包括商品质量、供求情况、价况（包括商品质量

21、、供求情况、价格）以及制品的性能要求等综合方格）以及制品的性能要求等综合方面来考虑。面来考虑。增塑剂增塑剂适用场所适用场所不适用场所不适用场所邻苯二甲酸二辛酯邻苯二甲酸二辛酯（DOPDOP）通用目的配料通用目的配料要求电性能用的配料要求电性能用的配料供接触食品用的配料供接触食品用的配料温度很高或很低温度很高或很低防火要求高防火要求高邻苯二甲酸二异辛邻苯二甲酸二异辛酯（酯（DIOPDIOP）要求比要求比DOPDOP价格低来取代价格低来取代DOPDOP温度很高或很低温度很高或很低防火要求高防火要求高电性能，耐热性电性能，耐热性及塑化要求低于及塑化要求低于DOPDOP邻苯二甲酸二丁酯邻苯二甲酸二丁酯

22、（DOSDOS）要求高柔韧性和高相容性要求高柔韧性和高相容性温度很高或很低温度很高或很低防火要求高防火要求高电性能，耐热性电性能，耐热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挥发度比挥发度比DBSDBS好好DBSDBS应用的配料应用的配料用于低用于低温电缆温电缆价廉产品价廉产品要求阻燃性要求阻燃性环氧化油及其酯类环氧化油及其酯类与高分子量增塑剂同，与高分子量增塑剂同，但抗萃取性能要求略低但抗萃取性能要求略低低温性较好低温性较好要求稳定性很高要求稳定性很高适宜的加工性能适宜的加工性能温度很低温度很低氯化石蜡氯化石蜡价格低的配料价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剂做

23、主增塑剂特点：特点：脂肪族二元酸酯的产量约为增塑剂总脂肪族二元酸酯的产量约为增塑剂总产量的产量的5%左右，左右，多用作低温增塑剂多用作低温增塑剂。它与聚氯乙烯的相容性较差，故只能它与聚氯乙烯的相容性较差，故只能用做耐寒的副增塑剂，与邻苯二甲酸用做耐寒的副增塑剂，与邻苯二甲酸酯类并用。酯类并用。主要品种主要品种: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。式中R1、R2分别代表二元酸和二元醇的烃基。（7）其它增塑剂其它增塑剂表面活性剂表面活性剂：20世纪50年代开始随着石油化学工业飞速发展起来的，

24、与合成塑料、合成纤维一并兴起的一种新型化学品，素有“工业味精工业味精”之称。其用量虽小，但收效甚大，往往起到意想不到的效果。广泛应用于纺织、化妆品、制药、食品、船舶、土建、采矿及洗涤剂等各个领域，许多工业部门必要化学助剂。目前，表面活性剂年产量为几千万吨，50%以上用于纤维工业，20%以上用于洗涤剂工业。一、表面张力一、表面张力凝聚体与凝聚体之间的接触面称为界面界面，或相界面相界面，也可通称为表面表面。但我们这里的表面通常代表凝聚体与气体分代表凝聚体与气体分子之间的接触面。子之间的接触面。自然界存在五种相界面：气液，气固，液液，液固，固固。表面出现的一些特殊现象，称为“表面现象”。图1气液两相

25、界面表面张力：表面张力：垂直作用于液体表面上任垂直作用于液体表面上任一单位长度，与液面相切的收缩表面一单位长度，与液面相切的收缩表面的力。的力。那么，各物质的水溶液水溶液，它们的表面张力又如何呢？C1231.无机酸、碱、盐等2.有机酸、醇、醛等3.肥皂、长链烷基、苯磺酸钠等(表面 活性剂）定义定义：某种物质当它溶于水时（即使浓度很小），能显著降低水同空气的表面张力或水同其它物质的界面张力，则称该物质为表面活性剂表面活性剂。结构：结构：水溶性表面活性剂的分子结构都水溶性表面活性剂的分子结构都具有具有不对称的、极性不对称的、极性的特点。的特点。亲油基亲水基亲水基亲油基亲油基亲水基亲水基亲油基亲油基

26、亲油基亲水基亲水基亲水基亲油基图图2 表面活性剂结构表面活性剂结构图图3 表面活性剂在溶剂表面的定向排列和界表面活性剂在溶剂表面的定向排列和界面吸附面吸附 当溶液达到临界胶束浓度时，溶液的表面张力降至最低值当溶液达到临界胶束浓度时，溶液的表面张力降至最低值，此时再提高表面活性剂浓度，溶液表面张力不再降低而是大量形此时再提高表面活性剂浓度，溶液表面张力不再降低而是大量形成胶团，此时溶液的表面张力就是该表面活性剂能达到的最小表成胶团，此时溶液的表面张力就是该表面活性剂能达到的最小表面张力，用面张力，用cmc表示。表示。表面活性剂的表面活性源于其分子的两亲结构，亲水基团使表面活性剂的表面活性源于其分

27、子的两亲结构，亲水基团使分子有进入水的趋向，而疏水基团则竭力阻止其在水中溶解而从分子有进入水的趋向，而疏水基团则竭力阻止其在水中溶解而从水的内部向外迁移，有逃逸水相的倾向，而这两个倾向平衡的结水的内部向外迁移，有逃逸水相的倾向，而这两个倾向平衡的结果使表面活性剂在水分子表面富集，亲水基伸向水中，疏水基伸果使表面活性剂在水分子表面富集，亲水基伸向水中，疏水基伸向空气，其结果是水表面好像被一层非极性的碳氢链所覆盖，从向空气，其结果是水表面好像被一层非极性的碳氢链所覆盖，从而导致水的表面张力下降。而导致水的表面张力下降。表面活性剂在界面富集吸附一般的单分子层，当表面吸附达表面活性剂在界面富集吸附一般

28、的单分子层，当表面吸附达到饱和时，表面活性剂分子不能在表面继续富集，而疏水基的疏到饱和时，表面活性剂分子不能在表面继续富集，而疏水基的疏水作用仍竭力促使分子逃离水环境，于是表面活性剂分子则在溶水作用仍竭力促使分子逃离水环境，于是表面活性剂分子则在溶液内部自聚，即疏水基在一起形成内核，亲水基朝外与水接触，液内部自聚，即疏水基在一起形成内核，亲水基朝外与水接触，形成最简单的形成最简单的胶团胶团。而开始。而开始形成胶团时的表面活性剂的浓度称之形成胶团时的表面活性剂的浓度称之为临界胶束浓度，简称为临界胶束浓度，简称cmc。图图图图4 4 表面活性剂浓度变化及其活动情况表面活性剂浓度变化及其活动情况表面

29、活性剂浓度变化及其活动情况表面活性剂浓度变化及其活动情况a 图：浓度很低，水和空气几乎直接接触，r下降很小，接近纯水。b图：c表面活性剂分子很快聚集在液面上，从而r急剧下降，同时表面活性剂分子相互把疏水基靠近，形成小形胶束。c图：当c再时，最终在水的表面形成单分子膜，此时r降到最低值。d图：再增加c，r不再下降，呈水平状态，溶液中表面活性剂分子形成胶束。临界胶束浓度（临界胶束浓度（CMC）：表面活性剂形成胶束的最低浓度。表面活性剂形成胶束的最低浓度。离子型离子型CMC：10-410-2 mol/L 综上所述，只有当表面活性剂浓度稍大综上所述，只有当表面活性剂浓度稍大于临界胶束浓度时，才能充分显

30、示其作用。于临界胶束浓度时，才能充分显示其作用。图图5 胶束结构的变化形态胶束结构的变化形态大小大小-1100nm单体单体二（三）聚体二（三）聚体胶团胶团棒状胶团棒状胶团棒状胶团的八角团棒状胶团的八角团H2O层状胶团层状胶团1.0-3.5nmH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2O水柱的八角堆积水柱的八角堆积H2O微乳状液微乳状液表面活性剂结晶表面活性剂结晶油油醇醇 CMC是可测的，严格来说应是临界胶束浓度的范围。由于表面活性剂溶液的物理性质如电阻率 、渗透压、冰点、蒸汽压、粘度、密度、增溶性、洗涤性、光散射及颜色等对CMC都有显著变化，通过测各物性转折点可测CMC。表面活性剂降低水表面张力

31、的基本性质的直接效用直接效用：湿润、渗透、乳化、分散、增溶、发泡、消泡和洗涤。表面活性剂降低水表面张力的基本性质的间接效用间接效用：平滑柔软、匀染、抗静电、杀菌、防锈等。1、阴离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂 1、阴离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂 1、阴离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂 1、阴离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂 2、阳离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂 2、非离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂 溶于水中不离解为离子，不带电荷。溶于水中不离解为离子，不带电荷。聚乙二醇型聚乙二醇型R-O(CH2CH2O)nH，也称聚氧乙烯型和聚环氧乙烷型，环氧乙烷的聚合链来做亲

32、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个羟基与水的亲和力平实现亲水的。3、两性离子表面活性剂、两性离子表面活性剂 广义：同时具有阳离子、阴离子或同时具有非阳离子或非阴离子的。一、润湿和渗透作用（润湿剂和渗透剂）一、润湿和渗透作用（润湿剂和渗透剂）1、润湿作用、润湿作用润湿：固体表面和液体接触时，原来的润湿：固体表面和液体接触时，原来的固固气界面消失，形成新的固气界面消失，形成新的固液界面。液界面。润湿作用润湿作用：用水润湿某种固体，若加入少：用水润湿某种固体，若加入少量表面活性剂，润湿就比较容易进行。量表面活性剂，润湿就比较容易进行。2、渗透作用、渗透

33、作用渗透作用渗透作用：借助表面活性剂而使水渗透至：借助表面活性剂而使水渗透至物体内部。物体内部。图图6润湿及润湿角润湿及润湿角润湿角润湿角：在固、液、气三相交界处，自三相交点处作气液界面的切线，此切线与液固交界线之间的夹角。（b）比（）比（a）润湿的好，）润湿的好，角越小，润角越小，润湿越好，湿越好，越接近越接近180，越难润湿。，越难润湿。图图 7液体对固体表面能否润湿取决于几液体对固体表面能否润湿取决于几个表面张力的大小。个表面张力的大小。分散作用分散作用：能使固体微粒（0.1至数十微米）均匀分散在另一液体中的物质称分散剂，这种作用为分散。1、起泡作用起泡作用日常生活中常见的肥皂泡，实际上

34、是肥皂（表面活性剂）分子的亲水基向着内部、疏水基向着外部（空气）排列，最后形成的双分子膜结构双分子膜结构。泡沫灭火器中的表面活性剂作用主要是起泡和灭火。泡沫灭火器的灭火原理：泡沫灭火器的灭火原理：泡中水份冷却作用在火焰表面形成泡沫层，胶束膜使火苗与氧隔绝灭火。2、消泡作用、消泡作用提问：浴缸中放入浴液形成大量泡沫，加入提问：浴缸中放入浴液形成大量泡沫，加入以下哪种物质，可瞬间使泡沫消失？以下哪种物质，可瞬间使泡沫消失？a、肥皂溶液、肥皂溶液 b、吸尘器、吸尘器 c、泡腾片、泡腾片消泡：消泡：是发泡的逆向作用，是使其它物质进入双分子定向膜，并破坏其力学平衡而达到的破坏泡沫的方法，高碳高碳醇、烃、

35、动植物油醇、烃、动植物油等都是有效消泡物质。增溶作用增溶作用：表面活性剂在水溶液中形成胶束后，能使不溶表面活性剂在水溶液中形成胶束后，能使不溶于或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增大，使于或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增大，使溶液呈透明状，表面活性剂的这种作用称为溶液呈透明状，表面活性剂的这种作用称为增溶作增溶作用。用。非极性有机物如苯在水中溶解度很小，如加入油酸钠等表面活性剂后，苯在水中溶解度增大，称为增溶作用。不同于一般的溶解，增溶后的苯不是均匀分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的胶束中，X射线衍射证实，增溶后各种胶束都不同程度增大。是是在在CMC浓度以上发生的浓度以上发生的，形成胶

36、束后使不溶或微溶有机物溶解度显著增大的能力，且溶液呈透明状。从固体表面除掉污物统称为洗涤。从固体表面除掉污物统称为洗涤。1、洗涤、去污作用、洗涤、去污作用：是表面活性剂降低了表面张力而产生的润湿、渗透、乳化、分散、增溶等多种作用的综合结果。被粘污物放入洗涤剂溶液中，先充分润湿、渗透。溶液进入被粘物内部，使污垢容易脱落，经过振动、摩擦，然后洗涤剂把脱落下来的污垢进行乳化、分散于溶液中，以清水反复漂洗从而达到洗涤效果。按用量和品种：按用量和品种：用的最多的是阴离子表面活性剂，其次是非离子表面活性剂，两性表面活性剂很少使用。阳离子表面活性剂，由于它在纤维上的吸附大、洗涤力小，且价格昂贵，不适合用于洗

37、涤剂，有时在洗涤剂中加入阳离子表面活性剂主要是为了使洗涤剂具有杀菌消毒能力或起柔软作用。洗涤剂是按一定的配方配制的产品，配方洗涤剂是按一定的配方配制的产品，配方的目的是提高去污力。洗涤剂配方的必要、的目的是提高去污力。洗涤剂配方的必要、组分是表面活性剂，其辅助成分包括助剂、组分是表面活性剂，其辅助成分包括助剂、泡沫促进剂、配料、填料等。泡沫促进剂、配料、填料等。常用洗涤剂的配方常用洗涤剂的配方复复配配型型洗洗衣衣粉粉组组 分分 w%w%烷基苯磺酸钠烷基苯磺酸钠 30 25 30 25 20 20 硫酸钠硫酸钠 22.9 28 22.9 28 4747脂肪醇聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧乙烯醚 1 2 1

38、 2 0.3 0.3 羧甲基纤维素钠羧甲基纤维素钠 1.4 1.2 1.4 1.2 1 1壬基酚聚氧乙烯醚壬基酚聚氧乙烯醚 1.5 1.5 2 2 荧光增白剂荧光增白剂 0.2 0.1 0.2 0.1 三聚磷酸钠三聚磷酸钠 30 24 30 24 10 10 对甲基苯磺酸钠对甲基苯磺酸钠 2.4 1.5 2.4 1.5 碳酸钠碳酸钠 5 5 15 15 硅酸钠硅酸钠 8 10 8水分水分 适量适量 适量适量 适量适量常用洗手液的配方常用洗手液的配方组组 分分%羊毛脂醇萃取物羊毛脂醇萃取物 2.02.0Span-8 33.0Span-8 33.0白油白油 40.040.0凡士林凡士林 35.03

39、5.0去离子水去离子水 20.020.0 香料香料 适量适量 餐具洗涤剂配方（洗洁精）餐具洗涤剂配方（洗洁精）组组 分分%脂肪醇聚氧乙烯醚（脂肪醇聚氧乙烯醚（n=9n=9）3 3 脂肪醇聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧乙烯醚（n=7n=7）2 2 烷基苯磺酸钠烷基苯磺酸钠 5 5 三乙醇胺三乙醇胺 4 4 苯甲酸钠苯甲酸钠 0.50.5 香精香精 0.50.5 去离子水去离子水 8585阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂1、羧酸盐型阴离子表面活性剂、羧酸盐型阴离子表面活性剂羧酸盐型阴离子表面活性剂俗称皂羧酸盐型阴离子表面活性剂俗称皂类类，是使用最多的表面活性剂之一。肥皂是高级脂肪酸的碱金属盐类，用作洗涤品、

40、化妆品等。此外，钙、铅、锰、铝等金属钙、铅、锰、铝等金属皂多不溶于水皂多不溶于水，而溶于溶剂，常用作油漆催化剂、防结块剂、塑料稳定剂等工业助剂。还有多羧酸皂、松香皂、N酰基氨基羧酸皂，多用作乳化剂、洗净剂等。R-COOCH2CH2-OHR-COOCH+3NaOH3R-COONa+CH-OHR-COOCH2CH2-OH式中R视天然油脂的种类而定，所用原料天然油脂不同，得到的肥皂性质不同，最明显的是其适应温度范围的差异。如含C1214为主的椰子油皂常温下即可使用，但C18的硬脂酸皂则要温度稍高至7080才行。含双键的油酸皂，虽也是C18，却因双键的存在而适应温度范围很宽。洗涤用肥皂最常选用的是以C

41、1218为主的混合油脂。使用肥皂应注意：酸性介质中肥皂会生成不溶性脂肪酸，硬水中生成钙镁盐，从而导致失效。碱金属皂在盐水（如海水）中亦不易溶解。肥皂还易受电解质的作用而影响性能。故肥皂不适宜在酸性溶液、硬水及海水中使用。烷基苯磺酸盐的最典型代表为烷基苯磺酸钠，到目前为止，它仍然是生产量仅次于肥皂的阴离子表面活性剂，分子式为：CnH2n+1C6H4SO3Na 大多数洗涤剂中的表面活性剂主要成分是烷基苯磺酸盐（钠），基本碳原子数为12左右。在其他应用中也常用钙盐和胺盐。烷基苯磺酸盐在一定程度上克服了肥皂的缺点，在硬水中一般不致生成皂垢，能耐酸、碱。一、食品添加剂的定义一、食品添加剂的定义 是指食品

42、在生产、加工、贮藏等过程中为了是指食品在生产、加工、贮藏等过程中为了改良食品品质及其色、香、味，以及为防腐改良食品品质及其色、香、味，以及为防腐和加工工艺的需要而加入到食品中的天然物和加工工艺的需要而加入到食品中的天然物质或化学合成物质。质或化学合成物质。二、食品添加剂的分类二、食品添加剂的分类1.1.按添加剂来源分类按添加剂来源分类 （1）天然食品添加剂：）天然食品添加剂：动植物中提取或微生动植物中提取或微生物代谢产物。物代谢产物。（2）化学合成添加剂：）化学合成添加剂：化学方法合成品。化学方法合成品。二、食品添加剂的分类二、食品添加剂的分类 2.2.按功能分类：按功能分类：最常见分最常见分

43、2121类类 （1 1）防腐剂（防腐剂（2 2）抗氧化剂）抗氧化剂 （3 3）发色剂）发色剂 （4 4）漂白剂（漂白剂（5 5）酸味剂）酸味剂 （6 6）甜味剂）甜味剂 （7 7）凝固剂（凝固剂（8 8）膨松剂）膨松剂 （9 9）增稠剂）增稠剂 （1010）乳化剂（）乳化剂（11 11）抗结剂）抗结剂 （1212）品质改良剂）品质改良剂 （1313）消泡剂（）消泡剂（1414）着色剂）着色剂 （1515）水分保持剂）水分保持剂 （1616）香料）香料 （1717）酶制剂）酶制剂 （1818）姆糖基础剂）姆糖基础剂 （1919）被膜剂（）被膜剂（2020）营养强化剂（）营养强化剂（2121）其它

44、）其它 三、对生产和使用食品添加剂的要求和管理三、对生产和使用食品添加剂的要求和管理理想的食品添加剂应该是：理想的食品添加剂应该是：a.a.进入人体后参与正常代谢；进入人体后参与正常代谢；b.b.在加工或烹调过程中分解或破坏而不摄入人在加工或烹调过程中分解或破坏而不摄入人体；体；c.c.进入人体后经体内正常解毒过程后排出体外，进入人体后经体内正常解毒过程后排出体外，不在体内蓄积或与食品成分发生作用产生有不在体内蓄积或与食品成分发生作用产生有害物质。害物质。事实上，食品添加剂并非完全无毒，随事实上，食品添加剂并非完全无毒，随着摄入食品添加剂种类的增加，长期少量摄着摄入食品添加剂种类的增加，长期少

45、量摄入或一次大量摄入都可能会造成慢性急性中入或一次大量摄入都可能会造成慢性急性中毒。因此。对食品添加剂要进行毒理学评价，毒。因此。对食品添加剂要进行毒理学评价，确定对人体的安全性。确定对人体的安全性。毒理学评价以毒理学实验为科学实验依据，其毒理学评价以毒理学实验为科学实验依据，其评价程序如下：评价程序如下：一、急性中毒试验一、急性中毒试验 LD50(在毒理学中，半数致死量（medianlethaldose），简称LD50)二、蓄积毒性实验和致突变实验二、蓄积毒性实验和致突变实验三、亚慢性毒性实验（三、亚慢性毒性实验（90天喂养实验和繁殖实天喂养实验和繁殖实 验）和代谢试验验）和代谢试验 MNL

46、(最大安全量或最大无最大安全量或最大无 效量效量)四、慢性毒性实验（包括致癌实验）四、慢性毒性实验（包括致癌实验）急性中毒试验：急性中毒试验：将食品添加剂在不同剂量水平一将食品添加剂在不同剂量水平一次或多次给予试验动物次或多次给予试验动物(小鼠或大鼠等小鼠或大鼠等)，观察动，观察动物的中毒情况（中毒性质、症状、持续时间、死物的中毒情况（中毒性质、症状、持续时间、死亡率和病理解剖），测定亡率和病理解剖），测定LD50。LD50即半数致死量：即半数致死量：指能使一群被试验动物中毒指能使一群被试验动物中毒死亡一半所需的最低剂量，其单位是死亡一半所需的最低剂量，其单位是mg/kg体重。体重。MNL即最

47、大无作用剂量即最大无作用剂量：指于既定的动物毒性指于既定的动物毒性试验期间和条件下，对动物某项毒理学指示不显试验期间和条件下，对动物某项毒理学指示不显示毒效的最大剂量。单位示毒效的最大剂量。单位mg/kg。日允许摄入量日允许摄入量(ADI)：是指人类每日摄入该物质直是指人类每日摄入该物质直到终生，对健康无任何毒性作用或不良影响的剂到终生，对健康无任何毒性作用或不良影响的剂量，以每人每日摄入的量，以每人每日摄入的mgkg体重来表示。体重来表示。一般一般MNL与与ADI之间有以下的关系：之间有以下的关系：ADI(mgkg)=MNL(mgkg)100 人与动物之间的安全系数为人与动物之间的安全系数为

48、1001000。例如例如某添加剂的动物最大无作用剂量某添加剂的动物最大无作用剂量MNL）为为10mg/kg体重，则此添加剂的人体体重，则此添加剂的人体ADI:10mg 100=0.10mg/kg10mg 100=0.10mg/kg体重体重体重体重 如果一般成人重以如果一般成人重以如果一般成人重以如果一般成人重以60kg60kg计，则此添加剂成人每计，则此添加剂成人每计，则此添加剂成人每计，则此添加剂成人每日摄入量不应超过日摄入量不应超过日摄入量不应超过日摄入量不应超过0.10 60mg/0.10 60mg/人人人人/日。日。日。日。五、食品添加剂的发展趋势五、食品添加剂的发展趋势1.研究开发天

49、然食品添加剂和改性天然食品研究开发天然食品添加剂和改性天然食品 添加剂添加剂2.大力发展生物食品添加剂大力发展生物食品添加剂3.开发专用食品添加剂开发专用食品添加剂4.开发高分子型食品添加剂开发高分子型食品添加剂5.研究食品添加剂的复配研究食品添加剂的复配6.开发食品添加剂的生产新工艺开发食品添加剂的生产新工艺一、常用的防腐剂一、常用的防腐剂苯甲酸和苯甲酸钠苯甲酸和苯甲酸钠 苯苯甲甲酸酸又又名名安安息息香香酸酸，是是各各国国允允许许使使用用而而且且历历史史比比较较悠悠久久的的食食品品防防腐腐剂剂。苯苯甲甲酸酸为为白白色色鳞鳞片片状状或或针针状状结结晶晶，难难溶溶于于水水，易易溶溶于于乙乙醇醇。

50、苯苯甲甲酸酸钠钠易易溶溶于水，生产上使用较为广泛。于水，生产上使用较为广泛。苯甲酸和苯甲酸钠是由未解离的分子起抑菌作用。苯甲酸和苯甲酸钠是由未解离的分子起抑菌作用。防防腐腐效效果果视视介介质质的的pH值值而而异异，一一般般pH值值5时时抑抑菌菌效效果果较较好好，pH值值2.54.0时时抑抑菌菌效效果果最最好好。例例如如当当pH值由值由7降至降至3.5时，其防腐效力可提高时，其防腐效力可提高510倍。倍。山梨酸和山梨酸钾山梨酸和山梨酸钾 山梨酸又名花楸酸，为无色针状或白色山梨酸又名花楸酸，为无色针状或白色粉末状结晶，无臭或稍有刺激臭，耐光耐热，粉末状结晶，无臭或稍有刺激臭，耐光耐热，但在空气中长