精细化工-第2节
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妫⒄咕富ひ殉晌澜缧郧魇啤�1991年全世界精细化学品的销售额为400多亿美元，以西欧、美国和日本为主。90年代初期，发达国家精细化工率约为55％，而末期上升到60 ％。精细化工的发展速度一直高于其它行业。以美国为例在80年代后期，工业增长率为2。9％，而精细化工则高达5％。他们的发展主要目标是扩大专用品的生产，如医药保健品、电子化学品、特种聚合物及复合材料等，并大力发展有关生命科学制品，如抗癌药物、仿生医疗品、无污染高效除草剂、杀菌剂等等。 我们国家自80年代确定精细化工为重点发展目标以来，在政策上予以倾斜，发展较为迅速。“八五”期间已建成精细化工技术开发中心10个，年生产能力超过800万吨，产品品种约万种，年产值达900亿元，已打下了一定的基础。20世纪末精细化工率达到35％。这与国外发达国家相比差距较大。他们仅就电子工业一项就需精细化学品1。6万种，彩电需7000多种，国内产品配套率都不到20％，其余靠进口。其它在织物整理剂、皮革涂饰剂等方面更为短缺。另外从我国精细化工产品的质量、品种、技术水平、设备和经验来看，都不能满足许多行业的需求。
精细化工面临的机遇
精细化工与人们的日常生活紧密联系在一起，它与粮食生产地位一样重要，关系到国家的安全。因此精细化工是中国的支柱产业之一。在新世纪之初，精细化工就被国家经贸委列入发展重点之一。这是精细化工面临的良好机遇之一。 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，譬如法国巴黎西南郊的Les Ulis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。而只要是高新技术企业，都可享受到政策、融资、外贸、征地、用人等方方面面的优惠条件。这是精细化工面临的良好机遇之二。 目前在世界范围内都在进行产业的结构调整。随着环境保护要求的不断提高，欧共体国家、美国和日本工业发达国家，陆续把许多化工企业向发展中国家转移。虽然他们有转移污染的企图，但也确实把一定数量的具有较高技术含量的精细化学品生产转移到国外，而且这种趋势在不断地扩大。从世界经济版图来看，可以接受这种转移的主要是亚洲、南美洲和非洲。由于非洲在经济和技术方面的落后，无力承受这种转移。以巴西为首的南美经济合作区，虽然有一定的经济、技术和资源等方面的基础，但政局不稳定、经济上险象环生，使外商投资者望而生畏。亚洲经济发展迅猛，特别是东亚和南亚一带，自然资源和人力资源得天独厚，经济和技术水平达到了相当的程度。其中东盟十国人力便宜，中国和印度最有竞争力。由于中国政局稳定，政策优惠，市场容量大，一心一意搞经济建设，改革开放20年，已经打下了坚实的基础，因此中国比印度更胜一筹。据1995年统计，外商在中国近20000家化工企业，其中精细化工达2206家。 随着世界和我国高新技术的发展，不少高新技术如纳米技术、信息技术、现代生物技术、现代分离技术、绿色化学等，将和精细化工相融合，精细化工为高新技术服务，高新技术又进一步改造精细化工，使精细化工产品的应用领域进一步拓宽，产品进一步高档化、精细化、复合化、功能化，往高新精细化工方向发展。所以各种高新技术的良性互动，是精细化工面临的良好机遇之四。 面对这样四个良好机遇，难怪我国的专家学者和有识之士，一致认为精细化工在中国绝对是朝阳产业，前途无量。 行业的进步，企业的发展，需要优秀的专业人才作支撑。这就给我们的学生提供了施展才华的场所。事实上我们精细化工专业的毕业生每年的一次就业率高达95％以上。许多省内外精细化工企业到我们学校要求介绍或招聘精细化工毕业生。由于社会上精细化工企业极多，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。在可预见的未来，基本上没有就业问题。
精细化工发展方向
按照经济发展和合作组织（OECD）的规定，根据技术密集度的情况，汽车、机械、有色冶金、化工属于中技术产业。高新技术及其产业是按其研究开发含量高而确定的特定领域，航天航空，信息产业、制药等。作为化学工业分支的精细化工大体也属于中技术范畴，但作为精细化学品的高性能化工新材料、制药、生物化工等已确定属于高新技术范畴。21世纪是知识经济时代，一场以生物工程、信息科学和新材料科学为主的三大前沿科学的新技术革命必将对化学工业产生重大的影响。像精细化工这样的传统工业的发展趋势必定是越来越加重技术知识的密集程度，并与高新技术相辅相成。
纳米技术与精细化工的结合
所谓纳米技术，是指研究由尺寸在0。1～100 nm之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用，以及可能的实际应用中技术问题的科学技术。纳米技术是21世纪科技产业革命的重要内容之一，它是与物理学、化学、生物学、材料科学和电子学等学科高度交叉的综合性学科，包括以观测、分析和研究为主线的基础科学，和以纳米工程与加工学为主线的技术科学。不容否认纳米科学与技术是一个融科学前沿和高科技于一体的完整体系。纳米技术主要包括纳米电子、纳米机械和纳米材料等技术领域。正如20世纪的微电子技术和计算机技术那样，纳米技术将是21世纪的崭新技术之一。对它的研究与应用必将再次带来一场技术革命。 由于纳米材料具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等特性，使纳米微粒的热磁、光、敏感特性、表面稳定性，扩散和烧结性能，以及力学性能明显优于普通微粒，所以在精细化工上纳米材料有着极其广泛的应用。具体表现在以下几个方面：
纳米聚合物
用于制造高强度重量比的泡沫材料、透明绝缘材料，激光掺杂的透明泡沫材料、高强纤维、高表面吸附剂、离子交换树脂、过滤器、凝胶和多孔电极等。
纳米日用化工
纳米日用化工和化妆品、纳米色素、纳米感光胶片、纳米精细化工材料等将把我们带到五彩缤纷的世界。最近美国柯达公司研究部成功地研究了一种即具有颜料又具有分子染料功能的新型纳米粉体，预计将给彩色影像带来革命性的变革。
粘合剂和密封胶
国外已将纳米材料纳米SiO2作为添加剂加入到粘合剂和密封胶中，使粘合剂的粘结效果和密封胶的密封性都大大提高。其作用机理是在纳米SiO2的表面包覆一层有机材料，使之具有亲水性，将它添加到密封胶中很快形成一种硅石结构，即纳米SiO2形成网络结构，限制胶体流动，固体化速度加快，提高粘接效果，由于颗粒尺寸小，更增加了胶的密封性。小木虫学术博客M oe ｛％｜*LW
涂料
在各类涂料中添加纳米SiO2可使其抗老化性能、光洁度及强度成倍地提高，涂料的质量和档次自然升级。因纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料（即抗老化），加之其极微小颗粒的比表面积大，能在涂料干燥时很快形成网络结构，同时增加涂料的强度和光洁度。小木虫学术博客1N&Y/Pi＇ V。A
高效助燃剂
将纳米镍粉添加到火箭的固体燃料推进剂中可大幅度提高燃料的燃烧热、燃烧效率；改善燃烧的稳定性。纳米炸药将使炸药威力提高千百倍；
贮氢材料
FeTi和Mg2Ni是贮氢材料的重要候选合金，吸氢很慢，必须活化处理， 即多次进行吸氢—脱氢过程。Zaluski等用球磨Mg和Ni粉末直接形成Mg2Ni，晶粒平均尺寸为 20～30 nm，吸氢性能比普通多晶材料好得多。普通多晶 Mg2Ni 的吸氢只能在高温下进行（当PH2≤20Pa，则T≥250°C），低温吸氢则需要长时间和高的氢压力；纳米晶 Mg2Ni在 200°C以下即可吸氢，毋须活化处理。 300°C第一次氢化循环后，含氢可达～3。4 ％。在后续的循环过程中，吸氢比普通多晶材料快4倍。纳米晶FeTi的吸氢活化性能明显优于普通多晶材料。普通多晶FeTi的活化过程是：在真空中加热到400～450℃，随后在约7Pa的H2中退火、冷却至室温再暴露于压力较高（35～65Pa）的氢中，激活过程需重复几次。而球磨形成的纳米晶FeTi只需在400℃真空中退火0。5 h，便足以完成全部的氢吸收循环。纳米晶FeTi合金由纳米晶粒和高度无序的晶界区域（约占材料的20％～30％）构成。
催化剂
在催化剂材料中，反应的活性位置可以是表面上的团簇原子，或是表面上吸附的另一种物质。这些位置与表面结构、晶格缺陷和晶体的边角密切相关。由于纳米晶材料可以提供大量催化活性位置，因此很适宜作催化材料。事实上，早在术语〃纳米材料〃出现前几十年，已经出现许多纳米结构的催化材料，典型的如 Rh／Al2O3、 Pt／C之类金属纳米颗粒负载在惰性物质上的催化剂，已在石油化工、精细化工、汽车尾气许多场合应用。在化学工业中，将纳米微粒用做催化剂，是纳米材料大显身手的又一方面。如超细硼粉、高铬酸铵粉可以作为炸药的有效催化剂；超细的铂粉、碳化钨粉是高效的氢化催化剂；超细银粉可以为乙烯氧化的催化剂；铜及其合金纳米粉体用作催化剂，效率高、选择性强，可用于二氧化碳和氢合成甲醇等反应过程中的催化剂；纳米镍粉具有极强的催化效果，可用于有机物氢化反应、汽车尾气处理等。 平进等人用胶体法制备了聚乙烯砒咯烷酮负载的Pd胶体超微粒子（平均粒径为1。8 nm），用于催化以下反应： 发现其活性比一般的Pd催化剂高2～3倍，选择性几乎为100 ％。 两种以上的锇金属超微粒子或合金作催化剂也可获得较高的催化活性和选择性。例如用于催化环戊二烯常压液相加氢过程的化学还原法制备的非晶态Ni…B纳米催化剂，和催化乙烯加氢的Co…Mn/SiO2纳米合金催化剂都具有良好的催化性能。用Ni、Co、Fe等金属纳米粒子与TiO2…γ…Al2O3混合、成型、焙烧，用于汽车尾气的净化，起活性与三元Pt族催化剂相似，600 ℃工作100 小时活性不下降。
现代生物化工与精细化工的结合
生物化工被认为是生物学和化学工程的交叉学科。虽然，我国的生物化工是从数千年前的酿酒、造酱、制醋缓慢发展而来，传统的生物化工也局限于食品工业如酿造、医药工业如维生素（维生素B、维生素C）、抗菌素（青霉素、链霉素），和生物农药如井岗霉素（防治稻瘟枯病）、庆丰霉素（防治稻瘟病），但是从20世纪80年代以来，随着微生物学、生物化学、遗传学、细胞学和分子生物学以及现代实验技术、电子技术、计算机技术的发展和应用，极大地发展了生物技术，在传统的生物技术基础上，形成了基因重组技术、细胞融合技术、细胞大量培养技术和生物反应技术等具有强大生命力的现代生物工程技术，并逐步应用于医药、食品、化工、冶金、能源、医学、农林牧副渔以及环境保护与监测等领域，为人类和社会提供商品与服务。近年来，生物化工在生物技术中的地位正在上升，生物技术正在从传统医药、农业向生物化工方面转移。 与传统的化学工业相比，生物化工有以下几个特点： a。 主要以可再生资源作主要原料。 b。 反应条件温和，多为常温、常压，能耗低，选择性好，效率高。 c。 环境污染较少。 d。 设备简单，投资较少。 e。 能生产目前不能生产或还不为人知的性能优异的化合物，并能开发生产新品种。 f。 原子利用率高，是理想的绿色化学技术。 传统的生物化工着眼于生物资源的加工，用发酵的手段生产许多有用的产品。如味精、酒精、氨基酸等。现在生物化工技术已经广泛应用于医药、食品、基本有机化工原料、生物农药等方面。随着现代生物技术的发展，以遗传工程为基础、以微生物工程为核心，从分子和细胞水平上，定量地对生物体极其功能进行改造和利用，使维生素、激素、疫苗、生物农药、生物表面活性
