1、现代精细化工现代精细化工唐红定唐红定化学与分子科学学院化学与分子科学学院有机有机硅化合物及材料教育部工程研究中心硅化合物及材料教育部工程研究中心，1379707765415:16:35115:16:352现代精细化工现代精细化工中国的朝阳产业，前途无量中国的朝阳产业，前途无量 15:16:353参考书目：参考书目：精细化学品化学精细化学品化学(第二版第二版)，张先亮、陈新兰、唐红定编著，武汉大学出版社，2008氯碱工业氯碱工业(2007年产量年产量1800万吨万吨)石油化工石油化工传统化工产业传统化工产业15:16:354精细化工的含义与范畴精细化工的含义与范畴15:16:355代表性的精细化
2、工产品代表性的精细化工产品15:16:356涂料涂料化妆品化妆品药品药品饲料添加剂饲料添加剂精细化工精细化工是精细化学工业精细化学工业的简称，是生产精细化学品工业的通称，包括精细化学品化学和精细化工工艺学。现代精细化工的含义和范畴现代精细化工的含义和范畴15:16:357精细化工工艺学主要研究精细化学品的合成技术和生产方法，其侧重点在于化工工艺，包括合成路线(对加工或配方无此项)、工艺路线、操作方法。合成路线：采用何种起始原料、采用几步反应来制备目标产物，要求合成路线简单、高效、原料易得、成本低等。与精细化学品化学有重叠。工艺路线：将合成路线或加工工艺付诸实施，包括原材料预处理、化学反应过程、
3、后产物处理等。操作方法：指采用何种反应器、何种操作形式来完成精细化学品的合成。如采用间歇操作还是连续操作等。15:16:358精细化学品精细化学品通常指生产批量小、步骤多、配方决定性能、附加价值高、同时还需要配合一定的技术服务。关于精细化学品的含义关于精细化学品的含义，国内外存在差别，且迄今仍在讨论中。国外：把精细化学品(Fine Chemicals)和专用化学品(Specialty Chemicals)分开，后者常指多种化学品的复配物(如涂料、化妆品等)。国内：强调以功能性为主，既包括纯化合物也包括复配物和聚合物。15:16:359精细化工属性精细化工属性 精细化工生产属性精细化工生产属性
4、精细化工经济属性精细化工经济属性 精细化工商业属性精细化工商业属性15:16:3510精细化工生产属性精细化工生产属性精细化学品的生产包括原料生产、复配物加工、商品化开发精细化工与传统大化工的区别：精细化工与传统大化工的区别：产品品种多、批量小、系列化产品品种多、批量小、系列化间歇式、小容量和多功能化的生产装置间歇式、小容量和多功能化的生产装置技术密集化程度高技术密集化程度高劳动密集度高和劳动就业机会多劳动密集度高和劳动就业机会多15:16:3511精细化工经济属性精细化工经济属性附加价值率高附加价值率高利润率高利润率高投资效率高投资效率高返本期短返本期短15:16:3512精细化工商业属性精
5、细化工商业属性市场从属性市场从属性市场竞争导致市场排它性市场竞争导致市场排它性应用技术和技术服务是争夺市场的重要手段应用技术和技术服务是争夺市场的重要手段企业和商业信誉是稳定市场的保证企业和商业信誉是稳定市场的保证15:16:3513品种多，更新换代快产量小，大多以间歇方式生产具有功能性或最终使用性许多为复配型产品，配方决定产品性能产品质量要求高商品性强，多数以商品名销售技术密集高，要求不断进行新产品开发和应用研究，重视技术服务设备投资较小附加价值率高等 现代精细化学品的特征现代精细化学品的特征精精细细化化学学品品医药医药农药农药染料染料涂料涂料(含油漆和油墨含油漆和油墨)颜料颜料试剂试剂信息
6、用化学品信息用化学品(感光材料、磁性材料等感光材料、磁性材料等)食品和饲料添加剂食品和饲料添加剂粘合剂粘合剂催化剂催化剂助剂助剂化学药品化学药品化妆品和日用化学品化妆品和日用化学品功能高分子材料功能高分子材料15:16:351415:16:3515助助 剂剂印染助剂印染助剂塑料助剂塑料助剂橡胶助剂橡胶助剂水处理剂水处理剂纤维抽丝用油剂纤维抽丝用油剂有机抽提剂有机抽提剂高分子聚合物添加剂高分子聚合物添加剂表面活性剂表面活性剂皮革助剂皮革助剂农药助剂农药助剂混凝土添加剂混凝土添加剂机械、冶金用助剂机械、冶金用助剂油品添加剂油品添加剂吸附剂吸附剂电子工业专用化学品电子工业专用化学品纸张用添加剂纸张用
7、添加剂15:16:3516精细化学品的作用精细化学品的作用用法：用法：直接用直接用 辅助原材料或助剂辅助原材料或助剂p参与生产过程，改进工艺、提高生产效率、保证产品质量p添加到产品中提高产品质量，解决生产和技术难题精细化学品的作用精细化学品的作用u 能赋予各种材料新特性，使其适应各种使用条件u 能增进农、林、牧、副、渔业的丰收u 促进科技进步u 丰富和美化人民生活u 增进就业机会15:16:3517现代精细化工在国民经济中的地位现代精细化工在国民经济中的地位精细化工已成为世界化学工业发展的战略重点之一，也是化学工业激烈竞争的焦点之一。精细化工的发展，促进了其它行业如农业、医药、纺织印染、皮革、
8、造纸等衣、食、行和用水平的提高，同时为这些行业带来了经济效益的提高。精细化工的发展，为生物技术、信息技术、新材料、新能源技术、环保等高新技术的发展提供了保证。精细化工的发展，直接为石油和石油化工三大合成材料（塑料、橡胶和纤维）的生产及加工、农业化学品的生产，提供催化剂、助剂、特种气体、特种材料(防腐、防高温、耐溶剂)、阻燃剂、膜材料，各种添加剂，工业表面活性剂、环境保护治理化学品等，保证和促进了石油和化学工业的发展。精细化工的发展，提高了化学工业的加工深度，提高了大的石油公司、大的化工公司的经济效益。精细化工的发展，提高了国家的化学工业的整体经济效益，增强了国家的经济实力。15:16:3518
9、各国精细化工发展水平比较各国精细化工发展水平比较总产值；精细化率；精细化工技术水平；原材料消耗；生产成本；生产规模，产品品种。如饲料添加剂在全世界已使用的有300多种，而我国不足100种，食品添加剂全世界已有14000多种，而我国仅为国外的12，此外我国中低档次产品多，高档次高附加值产品少。15:16:3519精细化学品产值精细化学品产值(美元美元)精细化率精细化率(2000年数据年数据)美国美国1250亿亿53%欧洲欧洲1000亿亿56%(德国德国)日本日本600亿亿57%中国中国200亿亿28%，35%(目前目前)精细化率：精细化率：衡量一个国家和地区化学工业技术水平的重要标志精细化工产值
10、率(精细化率)(精细化工产品总值/化工产品总值)X 100%15:16:3520精细化工企业总数已达11000余家；余家；精细化工行业总产值达1200亿元；亿元；许多精细化工产品产量如染料、农药等居世界前列。目前我国精细化工发展现状目前我国精细化工发展现状精细化工生产的多为技术新、品种替换快、技术专一性强、垄断性强、工艺精细、分离提纯精密、技术密集度高、相对生产数量小、附加值高并具有功能性、专用性的化学品。许多国内外的专家学者把21世纪的精细化工定位为高新技术。在国外的高新技术园区，就有很多精细化工企业。在国内也一样。在上海、苏州、杭州等地的高新技术开发区都有大量的精细化工企业。15:16:3
11、521就业市场广阔就业市场广阔 行业的进步，企业的发展，需要优秀的专业人才作支撑。精细化工专业的毕业生每年的一次就业率高达95%以上。精细化工企业的经济效益普遍较好，精细化工产品出口和国内市场潜力巨大，精细化工产品开发前景广阔，所以精细化工专业毕业生的社会容量很大。目前中国精细化工企业规模不是很大，大的企业相对较少，急需技术人才进行技术支撑。我国现代精细化工发展的四个机遇我国现代精细化工发展的四个机遇 现代精细化工关系到国家的安全，是中国的支柱产业之一 精细化工定位为高新技术 世界性产业结构调整 高新技术的发展推动了精细化工的发展，二者互动发展我国现代精细化工面临的机遇我国现代精细化工面临的机
12、遇15:16:3522纳米技术与精细化工的结合纳米聚合物、纳米日用化工、粘合剂和密封胶、涂料、高效助燃剂、贮氢材料、催化剂。现代生物化工与精细化工的结合维生素、生物农药、生物表面活性剂。集中化方向发展，有利于提高产品质量、有利于降低成本、有利于三废处理、有利于市场化竞争现代精细化工的发展趋势现代精细化工的发展趋势技术知识密集和高新技术相结合技术知识密集和高新技术相结合 现代精细化工的发展重点及动向现代精细化工的发展重点及动向各类新型化工材料（功能高分子材料、复合材料）、新能源、电子信息技术、生物技术（包括发酵技术、生物酶技术、细胞融合技术、基因重组技术等）、航空航天技术和海洋开发技术等。15:
13、16:3523有机硅化工符合精细化工发展的所有特征，具有生产批有机硅化工符合精细化工发展的所有特征，具有生产批量小、步骤多、配方决定性能、附加价值高、性能优异、量小、步骤多、配方决定性能、附加价值高、性能优异、同时还需要配合一定的技术服务。同时还需要配合一定的技术服务。24有机硅材料的重要性有机硅材料的重要性有机硅材料是一类无机/有机杂化材料，还没有一种有机材料像它独有的综合特性有机硅材料可采用很多方法进行改性，它能适用时代进步对材料性能优化的需求硅和碳既有相同点又有不同点，既具有区别于碳材料的优良特性，又能应用碳化学知识指导其发展有机硅产品属于绿色化产品，产品生产技术也可以绿色化硅的自然资源
14、丰富，有用之不竭的资源(地壳中氧的含量是49.50%，碳的含量是0.087%，硅的含量是25.80%，铁的含量是4.70%，钙的含量是3.38%)有机硅产业不会因石油涨价和资源枯竭而受到很大影响。15:16有机硅化学及材料有机硅简介有机硅材料特性来源有机硅材料特性来源无机无机/有机杂化材料有机杂化材料p 突出的耐候性突出的耐候性(耐紫外，常温下耐臭氧，耐雨水和潮湿，耐紫外，常温下耐臭氧，耐雨水和潮湿，耐气候变化耐气候变化)实验室加速试验法估计实验室加速试验法估计 100-150年年 不变化不变化 现在建筑物上使用现在建筑物上使用 已有已有50多年历史多年历史 不变化不变化硅橡胶（未加任何助剂）
15、硅橡胶（未加任何助剂）耐高温性180 长期，200 7500h260 2000h，316 100h低温性-60 -100 -160p 有机硅材料具有优良的耐热性和低温性能的有机材料有机硅材料具有优良的耐热性和低温性能的有机材料2515:16有机硅化学及材料有机硅简介 卓越的电性能卓越的电性能:电绝缘性能受温度、湿度、频率影响小，耐电弧、电晕电绝缘性能受温度、湿度、频率影响小，耐电弧、电晕 少有的界面性能少有的界面性能低表面能和表面张力，只有有机氟材料比它好一点，因低表面能和表面张力，只有有机氟材料比它好一点，因此有很好的展布成膜性，疏水性，脱模性，消泡性等等此有很好的展布成膜性，疏水性，脱模性
16、，消泡性等等 独特的透气性独特的透气性高于普通有机材料高于普通有机材料30-40倍倍 很好的粘温特性很好的粘温特性石油制品从石油制品从25125粘度变化粘度变化1060倍，硅油从倍，硅油从25125粘度变化只粘度变化只17倍倍2615:16有机硅化学及材料有机硅简介p 满足生理要求的生理惰性满足生理要求的生理惰性已广泛用于人造器官和医疗器械已广泛用于人造器官和医疗器械27p 便于改性便于改性p 满足使用领域物理机械性能满足使用领域物理机械性能如在较高的温度下仍表现良好机械性能，这是任何有机如在较高的温度下仍表现良好机械性能，这是任何有机材料所不及的材料所不及的p 良好的化学稳定性良好的化学稳定
17、性交联聚合物溶涨后去溶剂能恢复原状交联聚合物溶涨后去溶剂能恢复原状15:16有机硅化学及材料有机硅简介28p 有机硅化学结构中取代基团改性有机硅化学结构中取代基团改性RSiMeMeOmSi OnMeSiMeMeRRMeMeSi OR：各种各样取代基，：各种各样取代基，m/n各种不同比例，各种不同比例，R各种不同基团各种不同基团15:16有机硅化学及材料有机硅简介有机硅材料的改性有机硅材料的改性适用时代进步对材料性能优化的需求适用时代进步对材料性能优化的需求29RSiQnX3-n R和和Q为各种各样有机官能团为各种各样有机官能团(碳官能团碳官能团)，n=0,1,2;X为各种不同可水解硅官能团为各
18、种不同可水解硅官能团C2H5O SiC2H5OC2H5ONH2C2H5O SiCH3C2H5ONH2C2H5O SiC2H5OC2H5OS4Si OC2H5OC2H5OC2H515:16有机硅化学及材料有机硅简介30p 有机硅聚合物中链结构改性有机硅聚合物中链结构改性 嵌段、接枝、有机大分子单体共聚等嵌段、接枝、有机大分子单体共聚等SiH3COCH3SiOH3CCH3SiCH3CH3OSiCH3CH3OnH3CO SiOCH3OCH3H3CO SiOCH3OCH3接枝接枝嵌段嵌段单体共聚单体共聚15:16有机硅化学及材料有机硅简介31p 共混改性共混改性 有机硅有机硅/有机硅共混，有机硅共混，
19、有机有机/有机硅共混有机硅共混p 材料制备中用辅助材料改性材料制备中用辅助材料改性有机硅助剂、有机硅改性助剂或有机助剂等有机硅助剂、有机硅改性助剂或有机助剂等 15:16有机硅化学及材料有机硅简介32硅和碳在元素周期表中同属第四族、不同周期，两种元素所构成的化合物和聚合物既相似又有差别。两种元素所构成基团可以共价键结合在一起，形成具两者特性的化合物或聚合物；有机硅化学具有形成类似有机化学体系的基础，建立类似于碳系有机体系的有机硅体系有一定可能性研发，广大的科技工作者已在自觉或不自觉开展这方面的工作。15:16有机硅化学及材料有机硅简介硅和碳的区别与联系硅和碳的区别与联系33p 硅硅/碳相似与区
20、别碳相似与区别硅与碳都是周期表中硅与碳都是周期表中A族元素，但碳属于第二周期，族元素，但碳属于第二周期，而硅位于第三周期而硅位于第三周期电子构型电子构型 C 1S22S22P2 Si 1S22S22P63S23P23d0原子半径原子半径 C 0.77 Si 1.15电负性电负性 C 2.5(C-H)H 2.1 Si 1.8(Si+-H)15:16有机硅化学及材料有机硅简介34 l 碳是非金属元素，而硅是准金属元素，硅具有金属碳是非金属元素，而硅是准金属元素，硅具有金属和非金属两重性和非金属两重性 l 碳容易形成碳碳双键或三键化合物，但硅很难生成碳容易形成碳碳双键或三键化合物，但硅很难生成（不稳
21、定）（不稳定）l 碳与氧的有机化合物中，有稳定的双键化合物，如碳与氧的有机化合物中，有稳定的双键化合物，如丙酮；而硅与氧结合的有机硅化合物，只能形成稳定丙酮；而硅与氧结合的有机硅化合物，只能形成稳定单键化合物，如单键化合物，如R2Si(OH)2 l 碳与硅在化合物中均显碳与硅在化合物中均显4价，但硅还能形成高配位价，但硅还能形成高配位的化合物的化合物(超配位超配位)15:16有机硅化学及材料有机硅简介35 l 硅的化合物容易遭亲核进攻，而碳的化合物则不容易。硅的化合物容易遭亲核进攻，而碳的化合物则不容易。CH4 稳定稳定 SiH4 不稳定，易燃烧不稳定，易燃烧 CCl4 难水解难水解 SiCl
22、4 易水解易水解 硅和碳的化合物分子均是四面体构型，硅和碳的化合物一硅和碳的化合物分子均是四面体构型，硅和碳的化合物一样，样，硅也是处于四面体中心硅也是处于四面体中心 15:16有机硅化学及材料有机硅简介36p 很多硅系有机化合物和聚合物类似碳系有机化合物和材料很多硅系有机化合物和聚合物类似碳系有机化合物和材料 有机硅聚合物有机硅聚合物(含低聚物含低聚物)及其材料及其材料 硅油，硅橡胶，硅树脂，硅塑料，涂料，清漆，油墨，粘合剂，密封胶，灌封料，消泡剂，乳化剂，分散剂，匀泡剂，隔离剂，润滑剂，润滑脂，液压油，热载体，纺织物整理剂，离子交换树脂，分离膜材料，光电子材料，均相络合负载催化剂，液晶材料
23、，树枝状聚合物等等。有机硅化合物有机硅化合物 硅烷偶联剂，交联剂，农药，医药，杀菌剂，防雾剂，防潮剂，润滑剂，香料，高分子合成试剂，有机合成试剂，基团保护试剂等等。15:16有机硅化学及材料有机硅简介37有机硅产品至少98%以上产品是无毒的，产品生产技术完全可以做到绿色化，副产物作为产品或生产原料充分利用，体现循环经济。p催化技术在有机硅生产中无处不在p废料可充分利用，关键如何做好利用工作p生产可以做到不产生或少产生废料p副产物循环利用潜力大15:16有机硅化学及材料有机硅简介有机硅产品的绿色化有机硅产品的绿色化38有机硅产业不会因石油涨价和资源枯竭而受到很大影响。其主要原因是生产原料来源石头、天然气、煤、沼气、盐(氯化钠)15:16有机硅化学及材料有机硅简介硅是地壳中含量最多的元素之一(地壳中氧含量49.50%、碳含量0.087%、硅含量25.80%)，有用之不竭的资源。硅的来源丰富硅的来源丰富可持续发展基础可持续发展基础有机硅产业是独立于石油化工外的另一个产业有机硅产业是独立于石油化工外的另一个产业
