04级精细化学品化学教案(新07-08-15日编)

山东轻工业学院教师授课教案课程名称：精细化学品化学课程代码：04211118课程学分：5.5课程类别：必修课授课班级：应化04—1、2授课教师：刘伟、周立国、段洪东教案授课时间07年9月18日星期二第1、2节授课内容概要第一篇表面活性剂与日用化工（主讲人：刘伟）第一章绪论一、有关精细化学品的几个概念——精细化工、精细化学品、精细化学品化学在我国：一般经深度加工的、技术密集度高和附加价值大的化学品，其多数产品为品种多、更新快、规模小、利润高的化学品叫精细化学品。二、精细化学品的分类和特点——具有几大特点A、具有特定功能；B、大量采用复配技术；C、多品种、小批量；D、技术密集度高；E、情报密集、信息快；F、附加价值高、利润大。三、精细化学品在国民经济中的作用四、精细化学品的发展和前景第二章表面活性剂化学第一节表面活性剂基础知识一、表面活性剂的产生和发展近代表面活性剂的发展已有100年的历史了。品种达16000种。表面活性剂的发展经历了4代。第1代：脂肪酸盐系；第2代：烷基苯系；第3代：醇的衍生物系；第4代：烷基葡萄糖苷（APG）系。目的要求使学生了解并掌握精细化学品的定义、分类、特点；了解表面活性剂的产生和发展的大体过程。重点精细化学品的定义、特点。难点精细化学品的特点。作业布置1、精细化学品的定义、分类、特点是什么？本章（节）参考书《精细化学品化学》程铸生主编，华东理工大学出版社《精细化工产品的合成及应用》程侣柏等编，大连理工大学出版社教学方法多媒体课堂授课主要教具黑板、粉笔、多媒体、电脑备注授课过程及内容备注第一章绪论一、有关精细化学品的几个概念1、精细化工：精细化学品生产工业的简称，也较精细化学工业。2、精细化学品：又称精细化工产品。3、精细化学品化学：研究精细化学品的化学。研究精细化学品的结构、性质、生产、用途。二、精细化学品的分类和特点1、分类：主要是按其性质和用途来划分。日本：曾经把精细化学品分成35至50多类。我国：1986年首先由化工部提出一种暂行分类方法，包括11类产品：农药、染料、涂料（包括油漆、油墨）、颜料、试剂和高纯物、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）、食品和饲料添加剂、粘合剂、催化剂和各种助剂、化工系统生产的药品（原药）和日用化学品、功能高分子材料（包括功能膜、偏光材料等）。后来，一些学者提出下列18种分类方法：⑴医药和兽药⑵农药⑶粘合剂⑷涂料⑸染料和颜料⑹表面活性剂和合成洗涤剂⑺塑料、合成纤维和橡胶用助剂⑻香料⑼感光材料⑽试剂和高纯物⑾食品和饲料添加剂⑿石油用化学品⒀造纸用化学品⒁功能高分子材料⒂化妆品⒃催化剂⒄生化酶⒅无机精细化学品2、特点：A、具有特定功能B、大量采用复配技术C、多品种、小批量D、技术密集度高E、附加价值高、利润大三、精细化学品在国民经济中的作用四、精细化学品的发展和前景第二章表面活性剂化学第一节表面活性剂基础知识一、表面活性剂的产生和发展近代表面活性剂的发展已有100年的历史了。品种达16000种。表面活性剂的发展经历了4代。第1代：脂肪酸盐系；第2代：烷基苯系；第3代：醇的衍生物系；第4代：烷基葡萄糖苷（APG）系。早在公元前2500年苏美尔人用油脂与草木灰加热制造了肥皂。1885年开发了电解食盐制造烧碱的方法，此后以碱皂化油脂制造肥皂便进入了工业化阶段。第一次世界大战期间的1917年在德国制备了世界上第一个合成表面活性剂——一种含短碳链的烷基萘磺酸盐。我国的表面活性剂工业起始于上世纪50年代。时至今日，经过近30年的改革开放，我国的表面活性剂随着国民经济的发展而迅速发展，表面活性剂的产量已居世界第二位，仅次于美国。据参考资料，我国表面活性剂的总产量已达157万吨（2002年），品种数达3381种（2003年），生产厂家达2819家（2003年）。我国工业用表面活性剂在表面活性剂中所占的比重也越来越高，如1990年工业用表面活性剂所占的比重为28.3%，到2002年这一比例已上升为57.95%。授课时间07年9月20日星期四第3、4节授课内容概要二、表面活性剂的定义和分类——在浓度很低的情况下，能够显著降低水的表面张力或水同其他物质的界面张力的物质。分为4大类。三、表面活性剂自身结构特点和溶液内部结构特点自身结构特点：双亲结构；溶液内部结构特点：溶液内部：形成胶束，表面形成单分子膜。四、表面活性剂基本性质和附加性质（一）基本性质：1、润湿、浸透作用；2、乳化、分散、增溶作用；3、起泡、消泡作用；4、洗涤去污作用（二）附加性质；1、润滑柔软性；2、抗静电性；3、杀菌性；4、匀染性；5、防水防锈性五、表面活性剂的用途可用在日化工业、金属工业、造纸、食品、医药、农药、纺织、农业、建筑、塑料、涂料、油漆、选矿、灭火、石油等行业。有“工业味精”之美称。目的要求使学生了解并掌握表面活性剂的结构特点、性质、用途。重点表面活性剂的结构特点、性质、用途。难点表面活性剂溶液内部的结构特点。作业布置1、表面活性剂的定义及分类？2、表面活性剂结构特点是什么？3、什么是临界胶束浓度？4、表面活性剂的性质是什么？5、γ—c曲线是何形状？为什么？本章（节）参考书《精细化学品化学》程铸生主编，华东理工大学出版社《精细化工产品的合成及应用》程侣柏等编，大连理工大学出版社教学方法多媒体课堂授课主要教具黑板、粉笔、多媒体、电脑备注授课过程及内容备注二、表面活性剂的定义和分类表面活性剂：在浓度很低的情况下，能够显著降低水的表面张力或水同其他物质的界面张力的物质。分为4大类：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂。三、表面活性剂自身结构特点和溶液内部结构特点1、自身结构：化学结构具有双亲结构一头大一头小，一头亲油一头亲水，不对称结构2、溶液内部结构：内部形成胶束，表面形成单分子膜形成表面活性剂完整胶束的最低浓度叫表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)。四、表面活性剂的基本性质和附加性质（一）基本性质1、润湿、浸透作用2、乳化、分散、增溶作用互不相溶的两种液体，其中一种液体以极小的微粒分散于另一种液体中，叫乳化。常见乳化体类型：O/W——水包油，水是连续相(外相)，油是分散相(内相)；W/O——油包水。3、起泡、消泡作用4、洗涤去污作用（二）附加性质1、润滑柔软性2、抗静电性3、杀菌性4、匀染性5、防水防锈性五、表面活性剂的用途日化工业、金属工业、造纸、食品、医药、农药、纺织、农业、建筑、塑料、涂料油漆、选矿、灭火、石油等工业。表面活性剂的美称——工业味精。授课时间07年9月21日星期五第1、2节授课内容概要第二节阴离子表面活性剂一、概述阴离子表面活性剂是发明最早、历史最长、应用最早、当前来说也是应用面较广、产量用量较大的一种表面活性剂。二、磺酸盐型（一）直链烷基苯磺酸盐——LAS1、LAS的结构与性能2、LAS的合成原理与生产工艺⑴烷基苯的制备⑵烷基苯的磺化：R—C6H5+SO3(气)/H2SO4(浓)R—C6H4—SO3H⑶中和R—C6H4—SO3H+NaOHR—C6H4—SO3Na目的要求使学生了解磺酸盐型LAS结构、性质、制备、应用。重点LAS的结构、性质、制备工艺。难点LAS的结构与性能的关系；磺化过程。作业布置1、LAS中R—基团为何是12？2、SO3磺化的优缺点、副产物及除掉方法是什么？本章（节）参考书《精细化学品化学》程铸生主编，华东理工大学出版社《精细化工产品的合成及应用》程侣柏等编，大连理工大学出版社教学方法多媒体课堂授课主要教具黑板、粉笔、多媒体、电脑备注授课过程及内容第二节阴离子表面活性剂一、概述阴离子表面活性剂是发明最早、历史最长、应用最早、当前来说也是应用面较广、产量用量较大的一种表面活性剂。二、磺酸盐型（一）直链烷基苯磺酸盐——LAS1、LAS的结构与性能LAS的性能特点：①洗涤性能好；②稳定性好；③成本低；④应用性能好。烷基长度以C12±2，数目为1(单)，结构以直链为好。苯环的位置以接在C3、C4上为佳。洗涤性能以对位烷基苯磺酸钠为好。2、LAS的合成原理与生产工艺⑴烷基苯的制备工序1：正构烷烃的制取：尿素络合法；分子筛法。工序2：氯化过程RH+Cl2RCl+HCl工序3：苯环烷基化过程⑵烷基苯的磺化：R—C6H5+SO3(气)/H2SO4(浓)R—C6H4—SO3HSO3磺化的优缺点：优点：①反应迅速；②无水生成，不产生废酸，无机盐含量少；③硫的利用率高；④产品色泽好；⑤设备适用性强。缺点：①放热大；②非均相；③投资大；④反应系统粘度增加，传质传热不利；⑤控制不当，易发生副反应。SO3磺化现在多采用多管膜式磺化器。老化：15min左右，使未反应的SO3与RB继续反应。水解：加水量为磺酸量的0.5~1.0%，以分解磺酸酐，终止老化反应，稳定pH值。⑶中和R—C6H4—SO3H+NaOHR—C6H4—SO3Na工艺要求：①控制工艺水加入量，以调整总固体（活性物）含量；②搅拌，以防局部过热；③温度，40~50℃；④pH：7~10。授课时间07年9月25日星期二第1、2节授课内容概要（二）直链烷基磺酸盐——SAS1、性质与用途2、制备：①磺氯酰化法②（水—光）磺氧化法（三）α—烯基磺酸盐——AOS1、性能与用途2、合成：①α—烯烃的磺化②中和水解3、工艺流程（四）依捷帮T（IgeponT）（五）丁基萘磺酸钠(六)(快速)渗透剂T三、硫酸酯盐型（一）脂肪醇硫酸钠——K-121、性能与用途2、脂肪醇的来源3、脂肪醇的硫酸化（二）脂肪醇（烷基酚）聚氧乙烯醚硫酸钠——AES（三）硫酸化蓖麻油目的要求使学生了解磺酸盐型（SAS、AOS、IgeponT等）、硫酸酯盐型阴离子表面活性剂，掌握AOS、K-12、AES等的结构、性质、制备、应用。重点AOS、K-12、AES等的结构、性质、制备工艺过程。难点AOS的结构、制备反应；K-12的制备工艺过程。作业布置1、α—烯基磺酸盐的结构是什么？2、制备琥珀酸酯磺酸盐的磺化剂及方法是什么？3、硫酸酯盐与磺酸盐的结构与性质比较本章（节）参考书《精细化学品化学》程铸生主编，华东理工大学出版社《精细化工产品的合成及应用》程侣柏等编，大连理工大学出版社教学方法多媒体课堂授课主要教具黑板、粉笔、多媒体、电脑备注授课过程及内容（二）直链烷基磺酸盐——SAS1、性质与用途2、制备：①磺氯酰化法主反应：RH+SO2+Cl2RSO2Cl+HClNaOHRSO3Na+H2O+NaCl②（水—光）磺氧化法（三）α—烯基磺酸盐——AOS1、性能与用途2、合成：①α—烯烃的磺化②中和水解条件：碱性条件下，t=160~170℃，p=10kg/cm2，20min。3、工艺流程与生产LAS相似。α—烯烃的磺化速度是LAS的100倍，放热量比LAS大30%，一般磺化器难以控制，可采用(T.O.带二次保护风)双膜磺化器，以实现等温磺化。（四）依捷帮T（IgeponT）（五）丁基萘磺酸钠(六)(快速)渗透剂T三、硫酸酯盐型（一）脂肪醇硫酸钠——K-121、性能与用途去污力、泡沫性、乳化性能良好，易漂洗，刺激性小，生物降解性好。用于重垢、轻垢液洗、餐洗、香波、化妆品中及用作工业乳化剂。代号：AS(FAS)结构通式：ROSO3Na，R=C10~C18，通常C12~C14，直链。与磺酸盐结构相似，但性质不同：①水溶性更强；②稳定性较差；③对硬水较敏感。月桂醇硫酸钠：也叫十二醇硫酸钠或十二烷基硫酸钠，C12H25OSO3Na，代号：K12，发泡力强，乳化性能好。2、脂肪醇的来源3、脂肪醇的硫酸化硫酸化剂：浓H2SO4、发烟硫酸、SO3(气)、氯磺酸(ClSO3H)、氨基磺酸(H2NSO3H)等。大规模生产都采用SO3(气)。工艺过程如同LAS，但不经老化和水解，要立即中和，因硫酸酯不稳定(不耐强酸)。（二）脂肪醇（烷基酚）聚氧乙烯醚硫酸钠——AES结构通式：RO(CH2CH2O)nSO3Na，R=C10~C18，直链；n=1~5，平均为3。亲水基有二部分组成。（三）硫酸化蓖麻油授课时间07年9月27日星期四第3、4节授课内容概要四、羧酸