精细化工习题答案讲解
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第一章绪论1简述精细化学品的概念和特点。
一般对精细化学品的特点归纳为以下五个方面:(1)具有特定功能；(2) 大量采用复配技术；(3) 小批量、多品种；(4) 技术密集度高；(5)附加值高。
2精细化学品的发展趋势是什么？(1) 精细化学品在化学工业中所占的比重迅速增大。
精细化工率的高低已成为衡量一个国家或地区化工发展水平的主要标志之一。
（2）精细化工产品的新产品、新品种不断增加，尤其是适应高新技术发展的精细化工新领域不断涌现。
（3）在精细化工产品的生产、制造、复配、包装、贮存、运输等各个环节，日益广泛采用各种高新技术，大大促进了精细化工产品的发展。
（4）精细化学品将向着高性能化、专用化、系列化和绿色化方向发展。
采用高新技术、绿色化工原料、绿色催化剂和助剂，使精细化学品的生产和应用实现“生态绿色化”是21世纪精细化工发展的趋势。
第二章表面活性剂1.表面活性剂的概念和特点是什么？表面活性剂是指这样一类有机物，它们不仅能溶于水或有机溶剂，而且它在加入量很少时即能大大降低溶剂（一般是水）的表面张力（或液-液界面张力），改变体系界面状态和性质。
表面活性剂一般有如下特征：(1)结构特征：表面活性剂分子具有两亲结构，亲油部分一般由碳氢链（烃基），特别是由长链烃基所构成，亲水部分则由离子或非离子型的亲水基所构成，而且这两部分分处两端，形成不对称结构。
(2)界面吸附：表面活性剂溶解在溶液中，当达到平衡时，表面活性剂溶质在界面上的浓度大于在溶液整体中的浓度。
(3)界面定向：表面活性剂分子在界面上会定向排列成分子层。
(4)生成胶束：当表面活性剂溶质浓度达到一定时，它的分子会产生聚集而生成胶束，这种浓度的极限值称为临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration, 简称CMC)。
2.表面活性剂的一般作用有哪些？(1) 降低溶剂表面张力。
(2) 胶团化作用：表面活性剂在达到临界胶束浓度(CMC)后，许多分子缔合成胶团。
(3) 乳化作用：在油水两相体系中，加入表面活性剂在强烈搅拌下，油层被分散，表面活性剂的憎水端吸附到油珠的界面层，形成均匀的细液滴乳化液，这一过程称为乳化。
(4) 起泡作用。
(5) 增溶作用：增溶与胶束有关，由于胶束的存在而使难溶物溶解度增加的现象统称为增溶现象。
(6) 润湿作用。
(7) 洗涤作用3.根据亲水基团的特点表面活性剂分哪几类？各举几个实例。
表面活性剂的分类，一般依据亲水基团的特点，分为离子型和非离子型，其中离子型又分为阴离子型、阳离子型和两性表面活性剂，共四大类。
（1）阴离子表面活性剂亲水基团带有负电荷。
主要有磺酸盐、硫酸盐、磷酸盐、羧酸盐。
例如：烷基苯磺酸钠，烷基磺酸钠，脂肪醇硫酸盐，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐，烷基聚氧乙烯醚磷酸酯盐，聚醚羧酸盐。
（2）非离子表面活性剂在分子中并没有带电荷的基团，而其水溶性来自于分子中的聚氧乙烯醚基和端羟基。
例如脂肪醇聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚，脂肪酸失水山梨醇酯和脂肪醇失水山梨醇聚氧乙烯醚，烷基葡萄糖苷，脂肪醇酰胺非离子表面活性剂。
（3）阳离子表面活性剂亲水基团带有正电荷。
主要有季铵盐和咪唑啉系。
例如：长碳链季铵盐(C18H37)2N(CH3)2Cl，咪唑啉季铵盐。
（4）两性表面活性剂在分子中同时具有溶于水的正电荷和负电荷基团。
例如：十二烷基二甲基甜菜碱，烷基甘氨酸。
4.试述直链烷基苯磺酸钠阴离子表面活性剂的结构、合成方法、主要性能和用途。
直链烷基苯磺酸钠（LAS）结构如下：H C H2C(CH2)y(CH2)x CH3 H3C3NaLASx+y = 6~9LAS的合成方法：其起始原料采用直链氯代烷烃或直链烯烃。
如以正十二烯作原料为例，反应式如下：HCCH(CH2)y(CH2)x CH3H3C+or AlCl3H C H2C(CH2)y(CH2)x CH3 H3CSO3 / or 空气发烟H2SO4H C H2C(CH2)y(CH2)x CH3H3CSO3HLAS反应的第一步是付-克反应，采用HF酸或无水AlCl3作催化剂。
第二步磺化反应时以前多采用发烟硫酸，其缺点是反应结束后总有部分废酸存在于磺化料中，中和后生成的硫酸钠带入产品中，影响产品纯度。
近年来，国内外均采用气体SO3磺化的先进工艺。
然后用NaOH 水溶液中和磺化物料。
LAS的主要性能如下：（1）LAS的主要优点在于烷基中没有支链，有良好的生化降解性。
（2）能溶于水，对水硬度不敏感，对酸碱水解的稳定性好。
（3）对氧化剂十分稳定，可适用于目前流行的加氧化漂白剂的洗衣粉配方。
（4）发泡能力强，可与助洗剂进行复配，兼容性好。
（5）成本低，质量稳定。
烷基苯磺酸钠到目前为止仍然是产量最大的阴离子表面活性剂，在合成洗涤剂中占第一位，在家用洗衣粉中占主导地位。
5.试述烷烃和烯烃磺酸钠阴离子表面活性剂的结构、合成方法、主要性能和用途。
烷基磺酸钠（SAS）是较新的商品表面活性剂。
其分子通式为：HCR3NaR'烷烃一般为碳原子数14 ~ 18的正烷烃。
其主要生产方法为磺氧化法和磺氯化法。
hυRCH2CH3 + SO2 + 1/2O2 + H2O R CH CH3SO3H NaOH R CH CH33NaRH + SO2 + Cl2hυ65 ℃RSO2Cl + HClRSO2Cl + 2NaOH RSO3Na + NaCl + H2OSAS有与LAS类似的发泡性能和洗涤效能，水溶性好，有很好的生物降解性。
SAS的缺点是，用它作为主要组分的洗衣粉发粘，不松散。
因此，其主要用途是复配成液体洗涤剂，如家用餐具洗涤剂。
α -烯烃磺酸钠（AOS）是表面活性剂的主要品种之一。
其主要由烯基磺酸盐（约55%）、羟基磺酸盐（约37%）和二磺酸盐（约8%）所组成。
AOS所用原料α -烯烃可由乙烯聚合及蜡裂解法制备。
AOS工业生产条件及工艺流程如下：RCHCHRCH23RCHCH CH SOO NaOHRCH CHCH23RCHCH2CH2SO3Na中和AOS具有良好的生物降解性，对硬水不敏感，对人体皮肤刺激性小。
广泛应用于复配家用洗涤剂、餐具洗涤剂、洗发香波、液体肥皂等领域。
6.试述脂肪醇硫酸盐和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐阴离子表面活性剂的结构、合成方法、主要性能和用途。
脂肪醇硫酸盐（FAS）的分子式为ROSO3Na。
工业上，FAS通常用三氧化硫或氯磺酸将脂肪醇进行酯化，得到的脂肪醇硫酸单酯再用氢氧化钠、氨或醇胺（常用乙醇胺或三乙醇胺）中和即得产品。
主要的反应式如下：+ClSO3R OH R O SO3H+HCl+SO3R OH R O SO3H+R O SO3H NaOH R O SO3Na+ H2O+R O SO 3H R O SO 3-H 3N +CH 2CH 2OH H 2NCH 2CH 2OHFAS 比LAS 有更好的生物降解性，有更强的洗涤、发泡和乳化性能。
缺点是对硬水较敏感，在强酸和强碱条件下易水解。
FAS 主要用于配制液状洗涤剂，餐具洗涤剂，牙膏、香波和化妆品，纺织用润湿和洗净剂，化工中乳化聚合的添加剂。
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐（AES ）的分子式为RO(CH 2CH 2O)n SO 3Na (n = 2 ~ 6)。
AES 目前是仅次于LAS 的第二大类表面活性剂。
工业上采用C 12 ~ C 14的椰油醇与2 ~ 4 mol 的环氧乙烷缩合，再进行硫酸化及中和，与FAS 的制法相似。
其中，用氨基磺酸可以一步制得相应的硫酸铵盐，而不需要进行中和操作，适用于小批量生产。
RO(CH 2CH 2O)n H + H 2NSO 3H R(OCH 2CH 2)n OSO 3NH 4AES 的突出优点是：生物降解性能优异，对水硬度不敏感，产生泡沫大，不刺激皮肤，由于在脂肪醇分子中引入了环氧乙烷分子使成本有所降低。
AES 是一类高性能的表面活性剂，与LAS 复配用于香波和轻垢洗涤剂如餐具洗涤剂，现在也在逐步进入重垢洗涤剂领域。
AES 可认为是家用洗涤剂配方中最重要的表面活性剂之一，它可能会大量与非离子表面活性剂复配后使用。
7. 写出渗透剂T 和胰加漂T 的结构式和合成方法。
渗透剂T 是丁二酸双酯磺酸盐，由马来酯酐和仲辛醇合成酯，然后和亚硫酸氢钠加成而进行磺化。
反应式如下： HCCO C O O+HC HC CO CO C 6H 13CHCH 3OH O O C H H C CH 3C 6H 13C 6H 13CH 32 HC CO CO O H H C CH 3C 6H 13C 6H 133+NaHSO 3H 2CH CO O H H C CH 3C 6H 13C 6H 133NaO 3S 渗透剂TN -油酰-N -甲基牛磺酸钠的商品名为胰加漂T 。
它的合成工艺分为如下三步进行：O +NaHSO 3HOCH 2CH 2SO 3Na HOCH 2CH 2SO 3Na +CH 3NH 2CH 3NHCH 2CH 2SO 3NaC 17H 33COCl +CH 3NHCH 2CH 2SO 3Na C 17H 33O NCH 3CH 2CH 2SO 3Na胰加漂T8. 试述烷基聚氧乙烯醚磷酸酯盐的性能、主要用途和合成方法。
烷基聚氧乙烯醚磷酸酯盐阴离子表面活性具有优良的抗静电性、乳化性、润滑、洗净和耐酸碱等特性，生物降解性也较好。
主要用作工业清洗剂，织物抗静电剂，液体洗涤剂和干洗剂，复配香波、护肤膏、护肤液等化妆品，农药乳化剂，废纸脱墨剂等。
磷酸酯的合成可采用五氧化二磷、三氯氧磷、三氯化磷等与醇或醇醚反应制得。
如五氧化二磷与烷基聚氧乙烯醚（摩尔比为1:2 ~ 4.5）在30 ~ 50 ℃下反应，先生成单酯，继续反应生成双酯，因此在产品中是单酯和双酯盐的混合物。
反应式如下：RO(CH 2CH 2O)n P O OH RO(CH 2CH 2O)n P O OH RO(CH 2CH 2O)n 3RO(CH 2CH 2O)n H P 2O 5++ 三氯化磷与醇反应制取磷酸双酯的反应过程如下： 3 ROH + PCl P O H RO RO+ RCl + 2HCl P O H RO RO + Cl 2P O Cl RO RO+ HCl P O Cl RO RO + H 2O P O OH RO RO + HCl9. 试述聚醚羧酸盐的性能、主要用途和合成方法。
聚醚羧酸盐（AEC ）的分子通式为：R(OCH 2CH 2)n OCH 2COONa 。
由于聚氧乙烯链具有非离子表面活性剂的特性，使聚醚羧酸盐具有好的水溶性和耐硬水性。
它兼具非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的性能，是一种多功能表面活性剂品种。
主要用于化妆品、洗涤剂、纺织印染助剂、塑料工业、造纸工业等方面。
聚醚羧酸盐较简单的制备方法是通过醇醚与丙烯酸甲酯或丙烯腈加成后再水解中和，反应式如下：RO(CH 2CH 2O)nRO(CH 2CH 2O)n CH 2CH 2COOCH 3RO(CH 2CH 2O)n CH 2CH 2CN RO(CH 2CH 2O)n CH 2CH 2COONa10. 什么是HLB ？如何计算？HLB （hydrophile-lipophile balance ）即亲水-亲油平衡值，非离子表面活性剂常用HLB 作为特性指标，亲水性表面活性剂有较高的HLB 值，亲油性表面活性剂有较低的HLB 值。
