第一章 配方设计概论

1、精细化学品配方设计精细化学品配方设计教学大纲教学大纲n课程名称：精细化学品配方技术课程名称：精细化学品配方技术n英文名称：英文名称：TechnologyTechnology for Formulation of for Formulation of Fine Chemicals Fine Chemicals n学时：学时：32 32 学分：学分：2.02.0n适用专业：化学工程与工艺、应用化学等适用专业：化学工程与工艺、应用化学等 n课程性质：专业选修课程性质：专业选修n建议学修期别：大三建议学修期别：大三一、课程教学目标一、课程教学目标： “精细化学品配方设计精细化学品配方设计”是化学化工类

2、专是化学化工类专业本科生的一门专业选修课。业本科生的一门专业选修课。n通过本课程的教学，使学生学会根据科学通过本课程的教学，使学生学会根据科学研究或产品开发与技术改进的需要，组织研究或产品开发与技术改进的需要，组织开展和实施精细化学品配方的设计与研究开展和实施精细化学品配方的设计与研究工作。包括对相关文献资料和市场信息的工作。包括对相关文献资料和市场信息的利用，复配型化学品的配方设计原理，各利用，复配型化学品的配方设计原理，各类精细化学品的组分筛选与一般用量的确类精细化学品的组分筛选与一般用量的确定，精细化学品的剂型设计与加工工艺，定，精细化学品的剂型设计与加工工艺，产品规格的制定和应用说明等

3、。培养学生产品规格的制定和应用说明等。培养学生从事精细化学品开发的技能。从事精细化学品开发的技能。二、教学内容及基本要求二、教学内容及基本要求：n1. 精细化学品概论精细化学品概论n精细化学品的分类及含义，精细化工的生产特点及精细化学品的分类及含义，精细化工的生产特点及其在国民经济中的作用，配方研究的重要性。其在国民经济中的作用，配方研究的重要性。n2. 精细化学品的剂型加工精细化学品的剂型加工n精细化学品的常见剂型和常用助剂，各类剂型的应精细化学品的常见剂型和常用助剂，各类剂型的应用和加工成型工艺。用和加工成型工艺。n3. 配方技术的基础理论配方技术的基础理论n物质间的溶解与共混规律，表面活

4、性剂性能及其复物质间的溶解与共混规律，表面活性剂性能及其复配原理，乳化理论与技术，配方研究的一般方法配原理，乳化理论与技术，配方研究的一般方法 。n4. 洗涤剂的配方设计洗涤剂的配方设计n洗涤剂配方的基本概念，洗涤剂的配方结构与原料洗涤剂配方的基本概念，洗涤剂的配方结构与原料特性，常用洗涤剂的配方设计。特性，常用洗涤剂的配方设计。二、教学内容及基本要求二、教学内容及基本要求：n5. 化妆品的配方设计化妆品的配方设计n化妆品配方的基本概念，化妆品的配方结构与原化妆品配方的基本概念，化妆品的配方结构与原料特性，常用化妆品的配方设计。料特性，常用化妆品的配方设计。n6. 粘合剂的配方设计粘合剂的配方

5、设计n粘合剂配方的基础理论，粘合剂的配方结构和组粘合剂配方的基础理论，粘合剂的配方结构和组分作用，主要粘合剂的配方设计和应用举例。分作用，主要粘合剂的配方设计和应用举例。n7. 涂料产品的配方设计涂料产品的配方设计n涂料配方的设计原理，涂料的配方结构与原料特涂料配方的设计原理，涂料的配方结构与原料特性，常用涂料的配方设计。性，常用涂料的配方设计。n8. 计算机辅助配方设计计算机辅助配方设计n配方的最优化设计原理，计算机在配方设计中的配方的最优化设计原理，计算机在配方设计中的应用，计算机辅助配方优化。应用，计算机辅助配方优化。三、教学课时安排三、教学课时安排：内容内容 课时课时n精细化学品概论精

6、细化学品概论 2n精细化学品的剂型加工精细化学品的剂型加工 4n配方技术的基础理论配方技术的基础理论 6n洗涤剂的配方设计洗涤剂的配方设计 4n化妆品的配方设计化妆品的配方设计 4n粘合剂的配方设计粘合剂的配方设计 4n涂料产品的配方设计涂料产品的配方设计 4n计算机辅助配方设计计算机辅助配方设计 4n合合 计计 32四、考核方法四、考核方法 以期末考查为主，兼顾平时课堂听课情况。 五、教材及参考资料五、教材及参考资料n教材：熊远钦编： 精细化学品配方设计 化学工业出版社 2011.09参考资料： 1. 张光华 精细化学品配方技术 中国石化出版社2. 唐丽华等 精细化学品复配原理与技术 中国石

7、化出版社 3. 徐燕莉编著 表面活性剂的功能 化工出版社 4.王慎敏主编 洗涤剂配方设计、制备工艺与配方实例 化工出版社 5. 董银卯 等编著 化妆品配方设计 化工出版社 6. 武利民等 现代涂料配方设计 化学工业出版社参考书封面参考书封面第一章第一章 精细化学品概论精细化学品概论n精细化学品的两种生产技术精细化学品的两种生产技术: 1.在化合物分子水平上的精细合成与分离在化合物分子水平上的精细合成与分离 技术技术; 转化率，收率，纯度转化率，收率，纯度(含量含量) 2.精细化学品的复配技术精细化学品的复配技术. 配比，调配工艺，产品稳定性，功能配比，调配工艺，产品稳定性，功能n1.1.1精细

8、化学品的几种定义精细化学品的几种定义n从产品制造角度：从产品制造角度：技术高、品种多、产量少的技术高、品种多、产量少的 化工产品。化工产品。n产品附加值和应用：产品附加值和应用：附加值高、需要进行应用附加值高、需要进行应用 技术开发。技术开发。n产品的功能性：产品的功能性：分子结构单位上即具有特定的分子结构单位上即具有特定的 物理或化学功能。物理或化学功能。n1.1.2精细化学品的分类精细化学品的分类n 精细化工精细化工生产精细化工产品的工业生产精细化工产品的工业精细化工产品的门类：精细化工产品的门类：日本：类；美国：类；我国：类日本：类；美国：类；我国：类通常：产量小、纯度高。通常：产量小、

9、纯度高。日本：具有专门功能，研究开发制造及应用技术密集度高配方技术能左右产品性能，附加值高，日本：具有专门功能，研究开发制造及应用技术密集度高配方技术能左右产品性能，附加值高， 收益大，品种多的化学品。收益大，品种多的化学品。美国美国(克林克林)及欧洲：专用化学品及欧洲：专用化学品:全面要求产品功能和性能的化学品。全面要求产品功能和性能的化学品。我国：能增进或赋予一种产品以特定功能，或本身拥有特定功能的小批量、高纯度的化学品我国：能增进或赋予一种产品以特定功能，或本身拥有特定功能的小批量、高纯度的化学品第一节第一节 精细化学品的定义与分类精细化学品的定义与分类精细化学品的由来精细化学品这个名词

10、精细化学品这个名词, ,沿用已久沿用已久, ,原指产量小、原指产量小、纯度高、价格贵的化工产品，如医药、染料、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，称为精细化学品学物质，称为精细化学品(fine chemicals)(fine chemicals)；把产量小、经过加工配

11、制、具有专门功能或最把产量小、经过加工配制、具有专门功能或最终使用性能的产品终使用性能的产品, ,称为专用化学品称为专用化学品(specialty chemicals)(specialty chemicals)。中国、日本等则把。中国、日本等则把这两类产品统称为精细化学品。这两类产品统称为精细化学品。 我国精细化工产品的种类我国精细化工产品的种类n1.1.农药；农药；2.2.染料；染料；. .涂料涂料( (包括油漆包括油漆和油墨和油墨) )；. .颜料；试剂和高纯颜料；试剂和高纯品；信息用化学品品；信息用化学品( (包括感光材包括感光材料、磁性材料等料、磁性材料等) )；食品和饲料；食品和饲料

12、添加剂；黏合剂；催化剂和添加剂；黏合剂；催化剂和各种助剂；化学原料药和日用各种助剂；化学原料药和日用化学品；功能高分子材料。化学品；功能高分子材料。精细化学品商品农药农药颜料颜料涂料涂料试剂和高纯品试剂和高纯品信息用化学品信息用化学品食品和饲料添加剂食品和饲料添加剂黏合剂黏合剂催化剂和各种助剂催化剂和各种助剂染料染料化学原料药和日用化学品化学原料药和日用化学品功能高分子材料功能高分子材料助剂又分为印染助剂、塑料助剂、助剂又分为印染助剂、塑料助剂、橡胶助剂、水处理剂、纤维抽丝橡胶助剂、水处理剂、纤维抽丝用油剂、有机抽提剂、高分子聚用油剂、有机抽提剂、高分子聚合物添加剂、表面活性剂、农药合物添加剂

13、、表面活性剂、农药用助剂、混凝土添加剂、机械及用助剂、混凝土添加剂、机械及冶金用助剂、油品添加剂、炭黑冶金用助剂、油品添加剂、炭黑( (橡胶制品的补强剂橡胶制品的补强剂) )、吸附剂、吸附剂、电子用化学品、造纸用化学品及电子用化学品、造纸用化学品及其他助剂等个门类。其他助剂等个门类。各种助剂各种助剂(1)(1)催化剂催化剂 分为炼油用、石油化工用、有机化工用、合成氨用、分为炼油用、石油化工用、有机化工用、合成氨用、硫酸用、环保用和其他用途的催化剂硫酸用、环保用和其他用途的催化剂(2)(2)印染助剂印染助剂 含柔软剂、匀染剂、分散剂、抗静电剂、纤维用阻燃含柔软剂、匀染剂、分散剂、抗静电剂、纤维用

14、阻燃剂等剂等(3)(3)塑料助剂塑料助剂 含增塑剂、稳定剂、发泡剂、阻燃剂含增塑剂、稳定剂、发泡剂、阻燃剂(4)(4)橡胶助剂橡胶助剂 含促进剂、防老剂、塑解剂、再生胶活化剂等含促进剂、防老剂、塑解剂、再生胶活化剂等各种助剂细分各种助剂细分(5)(5)水处理剂水处理剂 含水质稳定剂、缓蚀剂、软水剂、杀菌灭藻剂、絮凝含水质稳定剂、缓蚀剂、软水剂、杀菌灭藻剂、絮凝剂等剂等(6)(6)纤维抽丝用油剂纤维抽丝用油剂 涤纶长丝用，涤纶短丝用、锦纶用、晴纶用、丙纶用、涤纶长丝用，涤纶短丝用、锦纶用、晴纶用、丙纶用、玻璃丝用油剂等玻璃丝用油剂等(7)(7)有机抽提剂有机抽提剂 吡咯烷酮系列、脂肪烃系列、乙睛

15、系列、糠醛系列等吡咯烷酮系列、脂肪烃系列、乙睛系列、糠醛系列等(8)(8)高分子聚合物添加剂高分子聚合物添加剂 含引发剂、阻聚剂、终止剂、调节剂、活化剂等含引发剂、阻聚剂、终止剂、调节剂、活化剂等各种助剂细分各种助剂细分(续续)(9)(9)表面活性剂表面活性剂 除家用洗涤剂以外的阳性、阴性、中性和非离子型表除家用洗涤剂以外的阳性、阴性、中性和非离子型表面活性剂面活性剂(10)(10)皮革助剂皮革助剂 含合成鞣剂、涂饰剂、加脂剂、光亮剂等含合成鞣剂、涂饰剂、加脂剂、光亮剂等(11)(11)农药用助剂农药用助剂 含乳化剂、增效剂等含乳化剂、增效剂等(12)(12)油田用化学品油田用化学品 含油田用

16、破乳剂、钻井防塌剂、泥浆用助剂等；含油田用破乳剂、钻井防塌剂、泥浆用助剂等；各种助剂细分各种助剂细分(续续)(13)(13)混凝土用添加剂混凝土用添加剂 含减水剂、防水剂、脱模剂、泡沫剂含减水剂、防水剂、脱模剂、泡沫剂(加气混凝土用加气混凝土用)、嵌缝油剂嵌缝油剂;(l4)(l4)机械、冶金用助剂机械、冶金用助剂 含防锈剂、清洗剂、电镀用助剂、各种焊接用助剂、含防锈剂、清洗剂、电镀用助剂、各种焊接用助剂、渗炭剂、汽车等机动车用防冻剂等；渗炭剂、汽车等机动车用防冻剂等；(15)(15)油用添加剂油用添加剂 含防水、增粘、耐高温等各类添加剂、汽油抗震、含防水、增粘、耐高温等各类添加剂、汽油抗震、液

17、压传动、变压器油、刹车油添加剂等，液压传动、变压器油、刹车油添加剂等，各种助剂细分各种助剂细分(续续)(16)(16)炭黑炭黑( (橡胶制品的补强剂橡胶制品的补强剂) ) 分高耐磨、半补强、色素炭黑、乙炔炭黑等；分高耐磨、半补强、色素炭黑、乙炔炭黑等；(17)(17)吸附剂吸附剂 稀土分于筛系列、氧化铝系列、天然沸石系列、稀土分于筛系列、氧化铝系列、天然沸石系列、二氧化硅系列、活性白土系列等；二氧化硅系列、活性白土系列等；(18)(18)电子工业专用化学品电子工业专用化学品 含氟化物、助焊剂、石墨乳等；含氟化物、助焊剂、石墨乳等；各种助剂细分各种助剂细分(续续)(19)(19)纸张用添加剂纸张

18、用添加剂 含增白剂、补强剂、防水剂、填充剂等；含增白剂、补强剂、防水剂、填充剂等；(20)(20)其它助剂其它助剂 如玻璃防霉剂、乳胶凝固剂等如玻璃防霉剂、乳胶凝固剂等 上述分类主要是从原化学工业部上述分类主要是从原化学工业部的管辖范围所作之规定，并未包含精的管辖范围所作之规定，并未包含精细化工的全部内容，例如医药制剂、细化工的全部内容，例如医药制剂、酶、化妆品、精细陶瓷等。酶、化妆品、精细陶瓷等。 各种助剂细分各种助剂细分(续续)染料、颜料的应用性能染料、颜料的应用性能与外界条件的关联图与外界条件的关联图第二节第二节 精细化学品及精细化工的特点精细化学品及精细化工的特点1.2.1 1.2.1

19、 精细化学品的属性精细化学品的属性 生产量不大；制造技术高；应用需要专门的知生产量不大；制造技术高；应用需要专门的知识；产品的市场寿命短、更新快；附加值高。识；产品的市场寿命短、更新快；附加值高。精细化工生产所用的原料同有机合成所用的原料一样，主要以煤、石油、天然气和农副产品为主。精细化工的特点精细化工的特点生产流程：一般包括化学合成、制剂复配和商生产流程：一般包括化学合成、制剂复配和商品化四个生产过程；产量小、品种多；技术密集；品化四个生产过程；产量小、品种多；技术密集；装置多功能通用；品种系统性配套。装置多功能通用；品种系统性配套。精细化工的主要特点是：（1）具有特定的功能和实用性特征。（

20、2）技术密集程度高。（3）小批量，多品种。（4）生产流程复杂，设备投资大，对资金需求量大。（5）实用性、商品性强，市场竞争激烈，销售利润高，附加值高的特点。（6）产品周期短，更新换代快，多采用间歇式生产工艺。1.2.2 精细化学品的特点精细化学品的特点 品种多、批量小、多剂型品种多、批量小、多剂型 多流程和多功能装置多流程和多功能装置 高技术密集度、高附加值高技术密集度、高附加值 强商品性、强市场性强商品性、强市场性1. 小批量、多品种、多剂型小批量、多品种、多剂型 3. 高技术密集度高技术密集度2. 采用间歇式、多流程和多功能生产装置采用间歇式、多流程和多功能生产装置一、精细化学品的生产特性

21、一、精细化学品的生产特性各行各行(产产)业技业技术和术和资本资本密集密集度之度之比较比较二、精细化学品的经济特性二、精细化学品的经济特性1. 1. 投资效率高投资效率高 总体而言，化学工业属于资本型工业，资本密集总体而言，化学工业属于资本型工业，资本密集度高，精细化工投资少、投资效率高，资本密集度仅为度高，精细化工投资少、投资效率高，资本密集度仅为化学工业平均指数的化学工业平均指数的0.30.30.50.5。日本日本: : 化学工业平均投资效率为化学工业平均投资效率为87.687.6，化肥工业，化肥工业6262，化学纤维化学纤维94.394.3，感光材料，感光材料170.9170.9，医药工业

22、，医药工业241.4241.4%100固定资产附加价值投资效率2. 2. 附加价值高附加价值高值产原材料费原材料费率100 %100 值产附加价值附加价值率 附加价值是指在产品的产值中扣除原材料、税附加价值是指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金、设备和厂房的折旧费后剩余部分的价值精细化学品的经济特性精细化学品的经济特性以氮肥为基数的有关行业的附加价值指数以氮肥为基数的有关行业的附加价值指数（有关行业附加价值氮肥附加价值）（有关行业附加价值氮肥附加价值）以氮肥为基数的附加价值指数以氮肥为基数的附加价值指数3. 3. 利润率高利润率高 精细化学品是以终端产品的形成

23、提供给用户，精细化学品是以终端产品的形成提供给用户，以其应用价值定价，因而获利率很高。以其应用价值定价，因而获利率很高。石油化工原料石油化工原料1 1美元美元合成材料，增值合成材料，增值 8 8美元美元塑塑 料，料，5 5 美元美元合成纤维，合成纤维，10 10 美元美元精细化学品，精细化学品，106 106 美元美元加工精细化学品的经济特性精细化学品的经济特性%100资金占用量销售利润利润率美国精细化学品获利比较美国精细化学品获利比较19651994美国精细化学品厂家获利率比较图美国精细化学品厂家获利率比较图1.市场从属性市场从属性2.市场排他性市场排他性3.技术服务和商品信誉支撑性技术服务

24、和商品信誉支撑性三、精细化学品的商业特性三、精细化学品的商业特性应用研究的四个任务：应用研究的四个任务： 进行加工技术的研究，提出最佳配方和工艺条件，进行加工技术的研究，提出最佳配方和工艺条件，开拓应用领域。开拓应用领域。 进行技术服务，指导用户正确使用，并把使用中进行技术服务，指导用户正确使用，并把使用中出现的问题反馈回来，不断进行改进。出现的问题反馈回来，不断进行改进。 培训用户掌握加工应用技术。培训用户掌握加工应用技术。 编制各种应用技术资料。编制各种应用技术资料。1.2.3 精细化学品在国民经济中的作用精细化学品在国民经济中的作用 目前发达国家的大型石化企业大量采用高新技术，目前发达国

25、家的大型石化企业大量采用高新技术，在节能、技改、降低成本的同时调整产品结构向下在节能、技改、降低成本的同时调整产品结构向下游深度加工，向产品精细化、功能化，向综合生产的方游深度加工，向产品精细化、功能化，向综合生产的方向发展，走高附加值的生产路线，来发展精细化工产品。向发展，走高附加值的生产路线，来发展精细化工产品。其发展趋势是化学工业内部行业结构、产品结构逐渐向其发展趋势是化学工业内部行业结构、产品结构逐渐向高技术化、精细化、专用化方向发展。高技术化、精细化、专用化方向发展。 发展精细化工产品已成为发达国家生产经营发展战略发展精细化工产品已成为发达国家生产经营发展战略重心。今后世界精细化工的

26、发展速度将高于一般化工产品，重心。今后世界精细化工的发展速度将高于一般化工产品，精细化工率将不断提高。七十年代发达国家精细化工率为精细化工率将不断提高。七十年代发达国家精细化工率为35354040，八十年代为，八十年代为45455555，九十年代达到，九十年代达到55556363，预计二十一世纪初将达到预计二十一世纪初将达到60606767。我国现在的精细化工。我国现在的精细化工产值率仅为产值率仅为4141，相当数量需要进口。，相当数量需要进口。 一、精细化工不仅提供了质优的半导体材料、一、精细化工不仅提供了质优的半导体材料、磁性材料等，而且还提供了大量用于集成电路加磁性材料等，而且还提供了大

27、量用于集成电路加工的超纯化学试剂和超纯电子气体。工的超纯化学试剂和超纯电子气体。 二、精细化工对国防建设和空间技术的发展二、精细化工对国防建设和空间技术的发展起着特别重要的作用。起着特别重要的作用。 三、开发精细化工产品，可以降低能源消耗三、开发精细化工产品，可以降低能源消耗和节省资源。和节省资源。 四、开发精细化工产品，可使原来的低档产四、开发精细化工产品，可使原来的低档产品变为高档产品，显著提高经济效益，进而提高品变为高档产品，显著提高经济效益，进而提高产品在国际市场上的竞争能力，并增加外汇收入，产品在国际市场上的竞争能力，并增加外汇收入，实现国民经济的良性循环。实现国民经济的良性循环。精

28、细化工在国民经济中的作用精细化工在国民经济中的作用发达国家精细化工率发展状况发达国家精细化工率发展状况发达国家精细化工率发展状况发达国家精细化工率发展状况2004年度世界化工年度世界化工50强中的精细化工企业强中的精细化工企业美国美国化学工程新闻化学工程新闻公布的最新公布的最新2004年度世界年度世界化工化工50强排行榜，强排行榜，2004年年美国化学公司共有美国化学公司共有13家进入家进入50强，占总销售收入的强，占总销售收入的30.8%。欧洲。欧洲21家，约占家，约占世界总量的世界总量的44.6%。日本有。日本有9家，占世界总量份额家，占世界总量份额14.2%，欧、美、日以外，欧、美、日以外地区有地区有7家入围，家入围，7家公司总计销售收入家公司总计销售收入493亿美元，占世界总量的亿美元，占世界总量的10%。第三节第三节 化学品配方研究的重要性化学品配方研究的重要性 有些化学合成产品要求被加工成各种不同的剂有些化学合成产品要求被加工成各种不同的剂型；型； 采用单一的化合物难以满足用户的应用要求；采用单一的化合物难以满足用户的应用要求； 经过复配得到的产品具有增效、改性和扩大应经过复配得到的产品具有增效、改性和扩大应用范围的功能，往往超过单一化合物。用范围的