精细化学品配方.ppt

第二章第二章思考题思考题1、什么叫溶解度参数？、什么叫溶解度参数？2、为什么溶解度参数相近的物质能够相互溶解？、为什么溶解度参数相近的物质能够相互溶解？3、什么叫溶剂化原则？什么叫溶剂化原则？4、研究配方的目的是什么？研究配方的目的是什么？5、配方设计的前提是什么？配方设计的前提是什么？6、简述配方设计的基本原则？、简述配方设计的基本原则？7、简述配方实施的步骤？、简述配方实施的步骤？8、精细化学品的剂型如何分类、精细化学品的剂型如何分类？9、精细化学品常用剂型有那些？精细化学品常用剂型有那些？10、采用复配技术推出的产品具有什么样的功能？、采用复配技术推出的产品具有什么样的功能？11、配方研究人员的任务是什么？、配方研究人员的任务是什么？12、怎样利用溶解度参数判断两种物质能否相互溶解？、怎样利用溶解度参数判断两种物质能否相互溶解？13、剂型加工的目的和作用是什么？、剂型加工的目的和作用是什么？14、粉剂精细化学品中填充剂起什么作用？、粉剂精细化学品中填充剂起什么作用？15、微胶囊的特点是什么？、微胶囊的特点是什么？16、什么叫气雾剂？、什么叫气雾剂？17、气雾剂有哪些特点？、气雾剂有哪些特点？18、气雾剂分成哪几类？、气雾剂分成哪几类？19、气雾剂配方设计中应考虑哪些因素？、气雾剂配方设计中应考虑哪些因素？20、气雾剂的灌装方法有哪些？、气雾剂的灌装方法有哪些？21、什么叫分散体状剂型？、什么叫分散体状剂型？22、膏剂的基质分为哪几类？、膏剂的基质分为哪几类？23、解析样品时应采取哪些步骤？、解析样品时应采取哪些步骤？第二章第二章精细化学品的配方技术精细化学品的配方技术第一节第一节配方研究的重要性配方研究的重要性第二节第二节配方技术的基础理论配方技术的基础理论第三节第三节精细化学品的剂型加工精细化学品的剂型加工第四节第四节精细化学品的配方解析精细化学品的配方解析第一节第一节配方研究的重要性配方研究的重要性精细化学品的生产主要有两种技术，其精细化学品的生产主要有两种技术，其一是先进的合成、分离技术，其二是复一是先进的合成、分离技术，其二是复配技术。配技术。例如例如化纤助剂一般都是多组分的复配产品，化纤助剂一般都是多组分的复配产品，其成分以润滑油及表面活性剂为主，配其成分以润滑油及表面活性剂为主，配以抗静电剂等助剂，有时配方中会涉及以抗静电剂等助剂，有时配方中会涉及到十多种组分。到十多种组分。金属清洗剂，组分中要求有溶剂、除锈金属清洗剂，组分中要求有溶剂、除锈剂、缓蚀剂等。剂、缓蚀剂等。化妆品中常用的脂肪酸只有很少几种、化妆品中常用的脂肪酸只有很少几种、而由其复配衍生出来的商品，则是五花而由其复配衍生出来的商品，则是五花八门，难以作确切的统计。八门，难以作确切的统计。阿司匹林药片配制成复方阿司匹林的药阿司匹林药片配制成复方阿司匹林的药片；片；洗涤剂是由若干种不同结构的表面活性洗涤剂是由若干种不同结构的表面活性剂及化工产品复配而成；剂及化工产品复配而成；染料的使用必需加入各种助剂。染料的使用必需加入各种助剂。有时为了使用户方便及安全，也可将单一有时为了使用户方便及安全，也可将单一产品加工成复合组分商品。产品加工成复合组分商品。如液体染料就是为了使印染工业避免粉尘如液体染料就是为了使印染工业避免粉尘污染环境及便于自动化计量而提出的，它污染环境及便于自动化计量而提出的，它们的组分要用到分散剂、防沉淀剂、防冻们的组分要用到分散剂、防沉淀剂、防冻剂、防腐剂等。剂、防腐剂等。即使是一些非精细化工产品，例如塑料在即使是一些非精细化工产品，例如塑料在制成塑料制品时，也决不是单一的。制成塑料制品时，也决不是单一的。聚氯乙烯对热及光都不稳定，会分解放出聚氯乙烯对热及光都不稳定，会分解放出氯化氢，当加入环氧大豆油后就可吸收游氯化氢，当加入环氧大豆油后就可吸收游离基引发剂及分解出的氯化氢，这样就可离基引发剂及分解出的氯化氢，这样就可使复配后的聚氯乙烯提高应用性能。使复配后的聚氯乙烯提高应用性能。配方研究人员的任务是根据某项具体的应配方研究人员的任务是根据某项具体的应用要求，以企业生产的某一种化工产品为用要求，以企业生产的某一种化工产品为科研对象，通过大量筛选式的复配试验，科研对象，通过大量筛选式的复配试验，确定需要加入的助剂或添加剂的种类及数确定需要加入的助剂或添加剂的种类及数量、最佳应用工艺等。量、最佳应用工艺等。我国的精细化学品不仅品种、数量少，而我国的精细化学品不仅品种、数量少，而且质量差。且质量差。发达国家产品数量与商品数量之比为发达国家产品数量与商品数量之比为1：20。我国目前仅为。我国目前仅为1：1.5。关键的原因之一是复配增效技术落后。关键的原因之一是复配增效技术落后。复配技术的研究将成为复配技术的研究将成为我国精细化工工业发展我国精细化工工业发展的决定性因素，也将成的决定性因素，也将成为企业产品走向市场成为企业产品走向市场成功的决定性因素，因而功的决定性因素，因而需要大力加强研究。需要大力加强研究。第二节第二节配方技术的基础理论配方技术的基础理论2.2.1物质间的溶解与共混规律物质间的溶解与共混规律2.2.2表面活性剂的性能与应用原理表面活性剂的性能与应用原理2.2.3配方研究的一般方法配方研究的一般方法2.2.1物质间的溶解与共混规律物质间的溶解与共混规律聚合物的相对分子质量大，大分子聚合物的相对分子质量大，大分子的形状有线型、支化相交联的不同，高的形状有线型、支化相交联的不同，高分子的聚集态又有晶态、非晶态、取向分子的聚集态又有晶态、非晶态、取向态和混晶态之分。态和混晶态之分。所以聚合物的溶解要比低分子的溶所以聚合物的溶解要比低分子的溶解复杂得多。低分子如乙醇溶于水，其解复杂得多。低分子如乙醇溶于水，其溶解非常迅速，而聚合物的溶解则是一溶解非常迅速，而聚合物的溶解则是一个十分缓慢的过程。个十分缓慢的过程。对于线型和支链型非晶态聚合物，对于线型和支链型非晶态聚合物，一般可以分为溶胀和溶解两种类型。一般可以分为溶胀和溶解两种类型。溶胀溶胀溶剂分子扩散渗透到聚合物内溶剂分子扩散渗透到聚合物内部，使其体积膨胀。部，使其体积膨胀。溶解溶解大分子向溶剂中均匀分散。大分子向溶剂中均匀分散。对于交联或体型的聚合物，由于交对于交联或体型的聚合物，由于交联结点的束缚，只能溶胀，不能溶联结点的束缚，只能溶胀，不能溶解，深度交联聚合物则呈不溶不熔解，深度交联聚合物则呈不溶不熔的性质。的性质。晶态聚合物由于排列规整，堆砌紧密，分子晶态聚合物由于排列规整，堆砌紧密，分子间作用力很强，因此比非晶态聚合物的溶解间作用力很强，因此比非晶态聚合物的溶解更为困难。更为困难。极性晶态聚合物由于和溶剂分子间的极化作极性晶态聚合物由于和溶剂分子间的极化作用，导致溶解活化能降低，有时在室温就可用，导致溶解活化能降低，有时在室温就可溶于极性试剂。溶于极性试剂。非极性晶态聚合物，需要升高温度，甚至在非极性晶态聚合物，需要升高温度，甚至在熔点附近，才能逐渐溶解。因此，结晶聚合熔点附近，才能逐渐溶解。因此，结晶聚合物的溶解除与相对分子质量有关，还与极性物的溶解除与相对分子质量有关，还与极性有关。有关。2.2.1.1极性相似原则极性相似原则聚合物与溶剂的化学结构和极性相似时，两聚合物与溶剂的化学结构和极性相似时，两者可以互相溶解者可以互相溶解相似相溶原则。相似相溶原则。例如：例如：弱极性的聚苯乙烯溶于苯或甲苯中。弱极性的聚苯乙烯溶于苯或甲苯中。强极性的丙烯酸，可溶解于二甲基甲酰胺中。强极性的丙烯酸，可溶解于二甲基甲酰胺中。聚乙烯醇易溶于水或乙醇。聚乙烯醇易溶于水或乙醇。中等极性的聚甲基丙烯酸甲酯可溶解于氯仿、中等极性的聚甲基丙烯酸甲酯可溶解于氯仿、丙酮丙酮。2.2.1.2溶解度参数原则溶解度参数原则溶解度参数相近者相溶。溶解度参数相近者相溶。溶解度参数定义：内聚能密度的平方根。溶解度参数定义：内聚能密度的平方根。内聚能密度的物理意义：将内聚能密度的物理意义：将1cm3的液体或的液体或固体中的分子固定在一起所需的能量。固体中的分子固定在一起所需的能量。根据热力学原理，溶质和溶剂互相混溶时，根据热力学原理，溶质和溶剂互相混溶时，自由能要减少：自由能要减少：G=HT S0 H=V 1 2(1 2）2对于非极性高分子材料或极性不很强的对于非极性高分子材料或极性不很强的高分子材料：高分子材料：将溶解性能分为三级，将溶解性能分为三级，1.7可溶可溶2.5不溶不溶=1.72.5有条件的溶解有条件的溶解以以作为划分标准作为划分标准溶剂化作用是指溶剂溶质间的作用力大溶剂化作用是指溶剂溶质间的作用力大于溶质溶质间作用力时，溶质将发生溶解的于溶质溶质间作用力时，溶质将发生溶解的原则。原则。一般来说，含有亲电子基的高分子易和含一般来说，含有亲电子基的高分子易和含有亲核基的溶剂相互作用而发生溶解，反之亦有亲核基的溶剂相互作用而发生溶解，反之亦然。然。1亲电子基强弱次序：亲电子基强弱次序：SO3HCOOHC6H4OHCHCN=CHNO2CH2ClCHCl2.2.1.3溶剂化原则溶剂化原则2亲核基强弱次序：亲核基强弱次序：CH2NH2C6H4NH2CON(CH3)2CONHCH2COCH2CH2OCOCH2CH2OCH2例如例如硝酸纤维素含有亲电子基团硝酸纤维素含有亲电子基团，可溶于有可溶于有亲核基团的丙酮中；亲核基团的丙酮中；尼龙尼龙66含有强的给电子基团含有强的给电子基团，可溶于可溶于含有强的亲电子基团的甲酸中。含有强的亲电子基团的甲酸中。例如：例如：聚碳酸酯聚碳酸酯=9.5聚氯乙烯聚氯乙烯=9.7氯氯仿仿=9.3二氯甲烷二氯甲烷=9.7环环己己酮酮=9.9四氢呋喃四氢呋喃=9.1氯仿、二氯甲烷只是聚碳酸酯的良溶剂氯仿、二氯甲烷只是聚碳酸酯的良溶剂环己酮、四氢呋喃只是聚氯乙烯的良溶剂环己酮、四氢呋喃只是聚氯乙烯的良溶剂聚氯乙烯为弱亲电剂，聚碳酸酯为弱亲核剂。它聚氯乙烯为弱亲电剂，聚碳酸酯为弱亲核剂。它们与其相应的良溶剂之间存在着类似的氢键分子间作们与其相应的良溶剂之间存在着类似的氢键分子间作用力：用力：若将它们互换，聚氯乙烯对二氯甲烷，两者若将它们互换，聚氯乙烯对二氯甲烷，两者均为亲电剂，聚碳酸酯和环己酮，两者均为亲核均为亲电剂，聚碳酸酯和环己酮，两者均为亲核剂，不能形成类似氢键那样的分子间力，因而不剂，不能形成类似氢键那样的分子间力，因而不能相互溶解。能相互溶解。选挥溶剂，除了使用单一溶剂，还可使用选挥溶剂，除了使用单一溶剂，还可使用混合溶剂。混合溶剂。有时两种溶剂单独都不能溶解的聚合物，有时两种溶剂单独都不能溶解的聚合物，如将两种溶剂按一定比例混合起来，就能使同如将两种溶剂按一定比例混合起来，就能使同一聚合物溶解。混合溶剂具有协同效应和综合一聚合物溶解。混合溶剂具有协同效应和综合效果，有时比用单一溶剂更好，可作为选择溶效果，有时比用单一溶剂更好，可作为选择溶剂的一种方法。剂的一种方法。2.2.1.4混合溶剂原则混合溶剂原则表面活性剂具有亲水、亲油的性质，能起表面活性剂具有亲水、亲油的性质，能起乳化、分散、增溶、润湿、发泡、消泡、保湿、乳化、分散、增溶、润湿、发泡、消泡、保湿、润滑、洗涤、杀菌、柔软、抗静电、防腐蚀等润滑、洗涤、杀菌、柔软、抗静电、防腐蚀等一系列作用。一系列作用。在精细化学品的配方和剂型加工中可利用在精细化学品的配方和剂型加工中可利用表面活性剂的这些特性，进行对某些组分的乳表面活性剂的这些特性，进行对某些组分的乳化、分散、润湿、发泡、洗涤等。所以，掌握化、分散、润湿、发泡、洗涤等。所以，掌握表面活性剂的特性和作用以及表面活性剂与其表面活性剂的特性和作用以及表面活性剂与其他组分间的作用和复配规律，对配方研究人员他组分间的作用和复配规律，对配方研究人员是必需的。是必需的。2.2.2表面活性剂的性能与应用原理表面活性剂的性能与应用原理2.2.3.1精细化学品的一般生产方法精细化学品的一般生产方法按照精细化学品的习惯划分范围，精细化按照精细化学品的习惯划分范围，精细化学品的生产方法应有两方面的内容，一方面是学品的生产方法应有两方面的内容，一方面是精细化学品的合成分离技术，另一方面则是以精细化学品的合成分离技术，另一方面则是以满足性能要求的合成化学品为原料，运用复配满足性能要求的合成化学品为原料，运用复配增效技术，加入适当的助剂，制成满足用户要增效技术，加入适当的助剂，制成满足用户要求的各种功能性化学品，即精细化学品配方技求的各种功能性化学品，即精细化学品配方技术。术。2.2.3配方研究的一般方法配方研究的一般方法原材料原材料或单体或单体精细化学精细化学品的合成品的合成产品产品分离分离合成精细合成精细化学品化学品主要成分主要成分的合成的合成配方设计配方设计+添加剂添加剂生产工艺知识生产工艺知识产品性能要求产品性能要求配方设计配方设计配方配方优化优化产品性能测试产品性能测试优化实验技术优化实验技术复配精细复配精细化学品化学品目的目的 就是寻找各种组分间的最佳组就是寻找各种组分间的最佳组合和配比，从而使产品性能、产品成本、合和配比，从而使产品性能、产品成本、生产工艺可行性三方面取得最优的综合生产工艺可行性三方面取得最优的综合平衡。平衡。基本方法基本方法 依据科学理论，借鉴前人依据科学理论，借鉴前人或国外的技术经验，用现代测试手段，或国外的技术经验，用现代测试手段，进行配方设计与研究。进行配方设计与研究。2.2.3.2配方研究一般方法配方研究一般方法1配方设计的前提配方设计的前提一种新精细化学品的开发，在一种新精细化学品的开发，在配方设计之前，必须对构成产品的配方设计之前，必须对构成产品的原材料、产品要求达到的功能和生原材料、产品要求达到的功能和生产工艺的现实性等充分地了解和掌产工艺的现实性等充分地了解和掌握，才能使产品的性能，成本、工握，才能使产品的性能，成本、工艺达到最优的综合平衡。艺达到最优的综合平衡。充分了解产品规格规定的各项性能指充分了解产品规格规定的各项性能指标。标。(1)对产品性能要求的了解对产品性能要求的了解了解产品的使用环境及其使用中可能了解产品的使用环境及其使用中可能会出现的问题。会出现的问题。了解市场信息，了解消费者的兴趣、了解市场信息，了解消费者的兴趣、爱好、趋势，从而引导消费。爱好、趋势，从而引导消费。(2)对原材料特征的了解对原材料特征的了解原材料的作用与性质。原材料的作用与性质。原材料之间的近似性、相容性、协原材料之间的近似性、相容性、协同作用等使其达到最佳增效效果。同作用等使其达到最佳增效效果。原材料的质量及其检验。原材料的质量及其检验。原材料的用量与产品性能、工艺间原材料的用量与产品性能、工艺间的联系。的联系。原材料的价格。在不影响产品质量原材料的价格。在不影响产品质量的前提下尽量降低成本。的前提下尽量降低成本。(3)对生产工艺与条件的掌握对生产工艺与条件的掌握现有生产工艺条件。现有生产工艺条件。生产设备的性能，操作的现实性。生产设备的性能，操作的现实性。2配方设计的基本原则配方设计的基本原则(1)配方的适用性配方的适用性应有明确的应有明确的产品功能要求产品功能要求和和质量目标质量目标，配方中各组分间的配伍性和协同性要好，不配方中各组分间的配伍性和协同性要好，不能使其主要组分或高成本原料的性能削弱。能使其主要组分或高成本原料的性能削弱。配方应符合系统工程的思想，应适应产配方应符合系统工程的思想，应适应产品的统一功能、质量目标。从而使各组分间品的统一功能、质量目标。从而使各组分间达到最佳组合，使产品总体功能最佳。达到最佳组合，使产品总体功能最佳。(2)配方的经济性配方的经济性应有合理的价格定位。应有合理的价格定位。配配方方研研究究和和剂剂型型加加工工应应在在保保证证性性能能质质量量的的前前提提下下，采采用用低低值值高高效效的的原原则则也也是配方研究与设计的一项重要任务。是配方研究与设计的一项重要任务。(3)配方生产工艺的可行性配方生产工艺的可行性应考虑其工艺可行性，在工艺上力求应考虑其工艺可行性，在工艺上力求简单、可行、高效、节能、稳定，又能满简单、可行、高效、节能、稳定，又能满足工艺的最优化。足工艺的最优化。3.配方实施的步骤配方实施的步骤收集相应的配方资料，包括原材料和各种收集相应的配方资料，包括原材料和各种助剂的性能、作用、使用情况，国内外的配助剂的性能、作用、使用情况，国内外的配方专利和实例，现有产品存在的问题，配方方专利和实例，现有产品存在的问题，配方结构，生产工艺等信息。结构，生产工艺等信息。拟定与工艺相适应的产品基本配方和相应拟定与工艺相适应的产品基本配方和相应的各组分变量范围。的各组分变量范围。对基本配方的主要组分进行配方优化，进对基本配方的主要组分进行配方优化，进行变量实验，采用优选法和正交试验法等科行变量实验，采用优选法和正交试验法等科学实验手段，结合产品的最终性能检测结果，学实验手段，结合产品的最终性能检测结果，进行配方组分和用量的调整。进行配方组分和用量的调整。确定小试配方。经过对基本配方调确定小试配方。经过对基本配方调整和系列变量因素，找出最佳配方整和系列变量因素，找出最佳配方组成，然后确定一个或几个符合产组成，然后确定一个或几个符合产品性能要求、工艺简单、经济上合品性能要求、工艺简单、经济上合理的小试配方，进行重复实验验证，理的小试配方，进行重复实验验证，做进一步的评价。做进一步的评价。中试考核、小批生产、固定配方，中试考核、小批生产、固定配方，向大批量生产推广。向大批量生产推广。4.配方设计的主要内容配方设计的主要内容产品配方是一个复杂体系，除产品配方是一个复杂体系，除了基本组分外，还有其他组分，某了基本组分外，还有其他组分，某些组分间的作用可能是互相削弱的，些组分间的作用可能是互相削弱的，且共处于体系之中。在配方设计中，且共处于体系之中。在配方设计中，必须进行科学的综合权衡，以求配必须进行科学的综合权衡，以求配方热力学上稳定、主功能最优、其方热力学上稳定、主功能最优、其他功能全面满足设计的要求。他功能全面满足设计的要求。配方的功能优化设计系指主功能优化、配方的功能优化设计系指主功能优化、其他功能满足要求的配方设计。其他功能满足要求的配方设计。其设计过程是，首先将主功能作为设其设计过程是，首先将主功能作为设计的目标函数，然后进行配方设计、按照计的目标函数，然后进行配方设计、按照化学反应、功能互补或酸碱作用原则来选化学反应、功能互补或酸碱作用原则来选择原料，最后进行配方优化设计，以主功择原料，最后进行配方优化设计，以主功能作为评价标准；进行配方试验、性能测能作为评价标准；进行配方试验、性能测试，确定最优配方。试，确定最优配方。(1)配方的功能优化设计配方的功能优化设计配方体系一般由基料、辅助成分及填料等配方体系一般由基料、辅助成分及填料等多种材料构成多种材料构成。在一定条件下，各组分之间互相扩散、互在一定条件下，各组分之间互相扩散、互相溶解，从而获得良好的稳定性、优良的性能相溶解，从而获得良好的稳定性、优良的性能和较长的使用寿命。和较长的使用寿命。体系的稳定性设计，就是体系必须符合热体系的稳定性设计，就是体系必须符合热力学条件力学条件。设计时，聚合物与辅助组分间的溶解度参设计时，聚合物与辅助组分间的溶解度参数应尽可能相近，才能获得分子水平分散的热数应尽可能相近，才能获得分子水平分散的热力学稳定体系。这是配方设计的基本原则之一。力学稳定体系。这是配方设计的基本原则之一。(2)配方的稳定性设计配方的稳定性设计5.配方研究中常用的实验设计方法配方研究中常用的实验设计方法配方研究中常用的实验方法有单因素优选法、配方研究中常用的实验方法有单因素优选法、多因素变换优选法、平均试验法以及正交试验法。多因素变换优选法、平均试验法以及正交试验法。正交试验设计是当指标、因子、水平都确定后，正交试验设计是当指标、因子、水平都确定后，进行安排试验的一种数学方法。它主要解决以下三进行安排试验的一种数学方法。它主要解决以下三方面的问题：方面的问题：分析因子分析因子(配方组分，工艺条件等配方组分，工艺条件等)与指标的与指标的关系，即当因子变化时，指标怎样变化，找出规律，关系，即当因子变化时，指标怎样变化，找出规律，指导配方生产。指导配方生产。分析因子影响指标的主次。找出哪个因子是分析因子影响指标的主次。找出哪个因子是主要因素、哪个是次要因素。即分析哪个因子是影主要因素、哪个是次要因素。即分析哪个因子是影响指标的主要因素，是生产中的关键。响指标的主要因素，是生产中的关键。寻找好的配方组合或工艺条件。这寻找好的配方组合或工艺条件。这是配方研究与设计中最需要的结果。是配方研究与设计中最需要的结果。常用的正交试验表有：常用的正交试验表有：两水平的两水平的L4(23)、L8(27)、L12(211)、三水平的有三水平的有L9(34)，四水平的有四水平的有L9(44)以及混合水平正交表。以及混合水平正交表。正交试验设计法结果分析步骤如下：正交试验设计法结果分析步骤如下：确定实验的基本配方，以及因素与因素之间是否有确定实验的基本配方，以及因素与因素之间是否有交互作用。交互作用。选择合适的正交表，主要是根据因素与水平来确定，选择合适的正交表，主要是根据因素与水平来确定，如果因素间有交互作用，可按另一个因素考虑，查正如果因素间有交互作用，可按另一个因素考虑，查正交交互作用表安排在相应的列中。交交互作用表安排在相应的列中。按表上提供的因素、水平试验组合方案进行实验、按表上提供的因素、水平试验组合方案进行实验、正交试验的每一组数据都很关键，实验要尽量减少误正交试验的每一组数据都很关键，实验要尽量减少误差，要准确、全面。差，要准确、全面。结果分析，正交试验的结果分析有直观分析和方差结果分析，正交试验的结果分析有直观分析和方差分析两种。分析两种。正交试验分析实例正交试验分析实例环氧胶粘剂配方的基本组成有：环环氧胶粘剂配方的基本组成有：环氧树脂、固化剂、填料、增韧剂。氧树脂、固化剂、填料、增韧剂。一般可固定环氧树脂的量为一般可固定环氧树脂的量为l00份，份，因此，配方实际需确定另外三个组分加因此，配方实际需确定另外三个组分加入的份数。根据正交试验方案的特点，入的份数。根据正交试验方案的特点，可选用四因素三水平的正交试验表。以可选用四因素三水平的正交试验表。以胶粘剂剪切强度为试验目标，其测定在胶粘剂剪切强度为试验目标，其测定在拉伸试验机上进行。目标值越大越好。拉伸试验机上进行。目标值越大越好。水平水平因素因素固化剂（固化剂（Ai）填料（填料（Bi）增韧剂增韧剂（Ci）130（A1）30（B1）5（C1）240（A2）60（B2）10（C2）350（A3）90（B3）15（C3）正交实验设计的因素与水平表正交实验设计的因素与水平表试验号试验号因素因素试验结果试验结果/MPaAiBiCi1A1B1C19.82A1B2C29.93A1B3C39.44A2B1C211.35A2B2C311.06A2B3C19.87A3B1C310.68A3B2C210.79A3B3C18.2试验结果试验结果水平水平因素因素固化剂（固化剂（Ai）填料（填料（Bi）增韧剂增韧剂（Ci）K129.122.120.1K232.532.129.4K329.527.431.0k19.77.46.7k210.810.79.8k39.89.110.3极差极差1.13.33.6结果分析结果分析为了直观，还可以作出因子水平与为了直观，还可以作出因子水平与k值的关系图值的关系图，该图称为直方图，该图称为直方图。根据以上试验配方再进行验证根据以上试验配方再进行验证试验测得的剪切强度为试验测得的剪切强度为11.0MPa。说明上述配方是较优的、可进说明上述配方是较优的、可进一步通过有交互作用的正交试验或一步通过有交互作用的正交试验或其他最优化设计方法提高配方的优其他最优化设计方法提高配方的优化程度。化程度。作业作业:精细化学品配方设计精细化学品配方设计1、确定产品，明确产品的功能和质量、确定产品，明确产品的功能和质量目标目标2、查阅相关资料查阅相关资料（包括原材料和各种（包括原材料和各种助剂的性能、作用、使用情况，国内外助剂的性能、作用、使用情况，国内外的配方专利和实例，现有产品存在的问的配方专利和实例，现有产品存在的问题，配方结构，生产工艺等信息。）题，配方结构，生产工艺等信息。）3、确定基本配方和初步用量范围确定基本配方和初步用量范围（各（各组分的作用、相互间的相溶性）组分的作用、相互间的相溶性）4、实验方案设计实验方案设计（包括产品性能检测（包括产品性能检测方法）方法）第三节第三节精细化学品的剂型加工精细化学品的剂型加工要提高精细化学品的市场竞争力，必须做要提高精细化学品的市场竞争力，必须做好产品的商品化加工过程，该过程一般称好产品的商品化加工过程，该过程一般称为产品的剂型加工。为产品的剂型加工。精精细细化化学学品品根根据据其其本本身身的的性性质质和和应应用用对对象象的的特特点点、使使用用方方便便等等，加加工工成成不不同同的的物物理理形态和商品。形态和商品。剂型加工对精细化学品开发的成败是至关剂型加工对精细化学品开发的成败是至关重要的一个环节。一种优良的精细化学品重要的一个环节。一种优良的精细化学品必须具备优良的性能和消费者认可的外观必须具备优良的性能和消费者认可的外观和状态以及使用方便。和状态以及使用方便。使用方便；使用方便；充分发挥主要成分和产品的性能；充分发挥主要成分和产品的性能；提高有效组分的稳定性并延长有效期；提高有效组分的稳定性并延长有效期；避免有毒组分的集中，保证使用安全；避免有毒组分的集中，保证使用安全；便于包装、贮存和销售；便于包装、贮存和销售；为了美观和市场竞争。为了美观和市场竞争。2.3.1产品剂型加工的目的和作用产品剂型加工的目的和作用2.3.2精细化学品剂型加工的发展精细化学品剂型加工的发展早期的各类精细化学品剂型都较为单一。早期的各类精细化学品剂型都较为单一。从从20世纪开始，随着表面活性剂的合成和应用技世纪开始，随着表面活性剂的合成和应用技术以及仪器设备的发展与改进，产品的剂型日益增多，术以及仪器设备的发展与改进，产品的剂型日益增多，并不断发展。并不断发展。以农药发展为例，上世纪以农药发展为例，上世纪40至至60年代，较早发展年代，较早发展的是粉剂，后来重点转向了乳油和可湿性粉剂，到了的是粉剂，后来重点转向了乳油和可湿性粉剂，到了60年代后期又出现了颗粒剂并迅速得到发展；年代后期又出现了颗粒剂并迅速得到发展；70年代以后，在高效新农药大量出现和施药技术年代以后，在高效新农药大量出现和施药技术的发展以及环境生态保护的要求越来越严的情况下，的发展以及环境生态保护的要求越来越严的情况下，农药剂型的发展亦趋于精细化，从而出现了许多新剂农药剂型的发展亦趋于精细化，从而出现了许多新剂型，如悬浮剂、微胶囊、超低容量剂、复方制剂等。型，如悬浮剂、微胶囊、超低容量剂、复方制剂等。洗涤用品的剂型发展也日益丰富，早期也洗涤用品的剂型发展也日益丰富，早期也是以固体粉末和固体块剂为主，至今洗涤用品是以固体粉末和固体块剂为主，至今洗涤用品的剂型也已多达几十种。的剂型也已多达几十种。如以表面活性剂为基本和必要组分的洗涤如以表面活性剂为基本和必要组分的洗涤剂制品就有粉末剂、颗粒剂、块剂、薄片剂、剂制品就有粉末剂、颗粒剂、块剂、薄片剂、膜片剂、棒剂、饼状剂、膏剂、微胶囊等。膜片剂、棒剂、饼状剂、膏剂、微胶囊等。化妆品的剂型更是丰富多彩。化妆品的剂型更是丰富多彩。涂料、粘合剂等精细化学品也产生了许多涂料、粘合剂等精细化学品也产生了许多新剂型如粉末涂料、微胶囊粘合剂等等。新剂型如粉末涂料、微胶囊粘合剂等等。2.3.3精细化学品的剂型分类精细化学品的剂型分类精细化学品的剂型一般可分为以下类型：精细化学品的剂型一般可分为以下类型：固态剂型：有粉末剂、颗粒剂、块剂、片固态剂型：有粉末剂、颗粒剂、块剂、片剂、微胶囊、膜片剂、棒状剂等。剂、微胶囊、膜片剂、棒状剂等。半固态剂型：有膏剂和胶状剂型等。半固态剂型：有膏剂和胶状剂型等。液态剂型：包括乳胶、悬浮剂、胶体状、液态剂型：包括乳胶、悬浮剂、胶体状、溶液等。溶液等。气体剂型：气雾剂、熏蒸剂、烟熏剂等。气体剂型：气雾剂、熏蒸剂、烟熏剂等。2.3.4精细化学品常见剂型及常用的助剂精细化学品常见剂型及常用的助剂2.3.4.1精细化学品的常用剂型精细化学品的常用剂型 1粉剂粉剂将有效组分和大量的填充剂如滑石粉、将有效组分和大量的填充剂如滑石粉、碳酸钙等，混合研细即可。碳酸钙等，混合研细即可。填充剂在使用中起着分散和携带有效组填充剂在使用中起着分散和携带有效组分的作用。分的作用。生产粉剂产品时，需要将湿的物料干燥，生产粉剂产品时，需要将湿的物料干燥，干燥的方法可根据设备和工艺的不同分为喷干燥的方法可根据设备和工艺的不同分为喷雾，干燥箱、烘箱干燥两大类。雾，干燥箱、烘箱干燥两大类。使用喷雾干燥的物料，在使用喷雾干燥的物料，在干燥前先将湿物料与各种助剂调干燥前先将湿物料与各种助剂调配到百分比的标准再进行干燥，配到百分比的标准再进行干燥，最后研细。最后研细。使用烘箱干燥工艺的粉剂使用烘箱干燥工艺的粉剂加工，将液状有效成分喷洒在填加工，将液状有效成分喷洒在填充剂上，再根据商品化的标准将充剂上，再根据商品化的标准将各种组分混合到一起粉碎，得到各种组分混合到一起粉碎，得到细而均匀的粉剂产品细而均匀的粉剂产品。将有效成分加上填充剂、湿润剂、将有效成分加上填充剂、湿润剂、分散剂分散剂(表面活性剂表面活性剂)一同混合并粉碎一同混合并粉碎到很细到很细(一般要通过一般要通过200200目的筛子目的筛子)，要，要求悬浮物达到求悬浮物达到8080，在硬水中湿润，在硬水中湿润1 1minmin左右。左右。该制剂一般为高浓制剂，加水后该制剂一般为高浓制剂，加水后使用。以农药商品为多。使用。以农药商品为多。2可湿性粉剂可湿性粉剂3乳油剂乳油剂将配方中的有效成分与有机溶剂、乳化剂将配方中的有效成分与有机溶剂、乳化剂(表面活性剂表面活性剂)按比例调制成液体制剂，剂型加按比例调制成液体制剂，剂型加工的主要问题是产品的乳化性和稳定性。工的主要问题是产品的乳化性和稳定性。要在水中能自动分散成乳液，配制的关键要在水中能自动分散成乳液，配制的关键是选择适当的溶剂和亲水亲油平衡值调至相符。是选择适当的溶剂和亲水亲油平衡值调至相符。这种剂型一般为高浓制剂，加水稀释后使这种剂型一般为高浓制剂，加水稀释后使用，效果好。用，效果好。其缺点是运输要求高、有机溶剂多且不安其缺点是运输要求高、有机溶剂多且不安全。全。膏剂是按照配方比例将各种液体和固膏剂是按照配方比例将各种液体和固体组分混合配制成的一种均匀、稳定、粘体组分混合配制成的一种均匀、稳定、粘稠的分散体。稠的分散体。要求不因贮藏和气温的变化而发生分要求不因贮藏和气温的变化而发生分层、沉淀、结块或变为流体等现象。层、沉淀、结块或变为流体等现象。制造膏剂时，不需要干燥、不需要高制造膏剂时，不需要干燥、不需要高含量的固体物，制造设备简单，投资少，含量的固体物，制造设备简单，投资少，生产环境好，节省燃料和动力消耗。生产环境好，节省燃料和动力消耗。关键之处是要选择好乳化剂和稳定剂。关键之处是要选择好乳化剂和稳定剂。4膏剂膏剂5颗粒剂颗粒剂该制剂是颗粒约为该制剂是颗粒约为3060目的粉剂颗粒。目的粉剂颗粒。浸渍法。用筛选的粒状载体与液体组分浸渍法。用筛选的粒状载体与液体组分均匀混合，使有效成分吸附在颗粒上。均匀混合，使有效成分吸附在颗粒上。包衣法。以非吸油性粒状载体为核心，包衣法。以非吸油性粒状载体为核心，将原药借包衣剂和粘合剂覆于载体表面。将原药借包衣剂和粘合剂覆于载体表面。捏合法。将原药、助剂和粉状载体均匀捏合法。将原药、助剂和粉状载体均匀混合，再加入适量水捏合，通过挤出造粒机混合，再加入适量水捏合，通过挤出造粒机制成一定粒度大小的颗粒，经干燥、筛分得制成一定粒度大小的颗粒，经干燥、筛分得到柱状或球状的颗粒剂。到柱状或球状的颗粒剂。6悬浮剂悬浮剂将固体组分与助剂和水以一定的比例混合，经过将固体组分与助剂和水以一定的比例混合，经过砂磨机的湿法研磨，制成粒度极细的悬浮液制剂，其砂磨机的湿法研磨，制成粒度极细的悬浮液制剂，其粒度比可湿性粉剂还要细，通常粒径为粒度比可湿性粉剂还要细，通常粒径为0.55 m。制备的关键是控制介质的粘度和密度，选择适当制备的关键是控制介质的粘度和密度，选择适当的助剂，防止组分凝聚，保持稳定性。的助剂，防止组分凝聚，保持稳定性。一般悬浮剂都以水为介质，也有用乳液或油类为一般悬浮剂都以水为介质，也有用乳液或油类为介质的。介质的。特点是避免了粉剂使用中的粉尘飞扬现象，便于特点是避免了粉剂使用中的粉尘飞扬现象，便于使用；粒径细小，相对密度大，包装体积小使用；粒径细小，相对密度大，包装体积小。也可制也可制成高浓制剂，加水稀释使用，不含有机溶剂，比较安成高浓制剂，加水稀释使用，不含有机溶剂，比较安全。全。在水表面活性剂油在水表面活性剂油(包括有效组包括有效组分分)组成的三元体系中加入高级醇则自然组成的三元体系中加入高级醇则自然地形成透明体系地形成透明体系。由于形成的乳状液粒子的粒径小，故由于形成的乳状液粒子的粒径小，故称为微乳剂。称为微乳剂。特征为不可燃，运输、贮藏方便；以特征为不可燃，运输、贮藏方便；以水为分散介质，容积限制少；乳状液的粒水为分散介质，容积限制少；乳状液的粒子超微细，比通常的乳状液小；在使用表子超微细，比通常的乳状液小；在使用表面上分布均匀。面上分布均匀。7.微乳剂微乳剂将有效组分包在囊壁物质中的粒径为将有效组分包在囊壁物质中的粒径为1300 m的微小球状制剂。的微小球状制剂。通过在水中分散成膜而形成微粒的有通过在水中分散成膜而形成微粒的有效组分的表面，包上一层薄膜而成为微胶效组分的表面，包上一层薄膜而成为微胶囊。其特点是延长了有效期，降低了毒性，囊。其特点是延长了有效期，降低了毒性，减少有效组分的挥发，将液体变为固体。减少有效组分的挥发，将液体变为固体。8微胶囊剂微胶囊剂9气雾剂气雾剂液体以极细的小滴分散在空气中形液体以极细的小滴分散在空气中形成雾状，它们能均匀地分散在空气中或成雾状，它们能均匀地分散在空气中或牢固地吸附在使用对象上。牢固地吸附在使用对象上。制备方法是将有效组分按配方比例制备方法是将有效组分按配方比例配成产品与低沸点的溶剂一起装入耐压配成产品与低沸点的溶剂一起装入耐压容器，因为溶剂的沸点在室温以下，容容器，因为溶剂的沸点在室温以下，容器内始终保持一定的压力，一旦容器的器内始终保持一定的压力，一旦容器的出口打开，溶液便会喷射出来，溶剂很出口打开，溶液便会喷射出来，溶剂很快挥发，组分即成为雾剂，称为气雾剂。快挥发，组分即成为雾剂，称为气雾剂。10烟剂烟剂团体以极小的颗粒分散在空气中为团体以极小的颗粒分散在空气中为烟。烟。将有效组分和粉状燃料将有效组分和粉状燃料(碳粉、淀粉、碳粉、淀粉、硫脲粉等硫脲粉等)、助燃剂、助燃剂(硝酸钾、氯酸钾等硝酸钾、氯酸钾等)、灭火焰剂灭火焰剂(氯化铵、陶土粉等氯化铵、陶土粉等)混在一起混在一起制成烟剂，由于有灭火焰剂存在，点燃制成烟剂，由于有灭火焰剂存在，点燃后并不起火焰，但能保持一定的高温，后并不起火焰，但能保持一定的高温，使有效组分挥发，和其他组分燃烧产生使有效组分挥发，和其他组分燃烧产生的气体一起放出来，形成烟雾。的气体一起放出来，形成烟雾。利用组分的气体或容易利用组分的气体或容易挥发的液体，挥发成为气体挥发的液体，挥发成为气体或蒸气去杀虫、杀菌。或蒸气去杀虫、杀菌。11熏蒸剂熏蒸剂2.3.4.2剂型加工中常用的助剂剂型加工中常用的助剂化学助剂是在加工和使用中，所用的各种化学助剂是在加工和使用中，所用的各种辅助物料的总称。辅助物料的总称。化学助剂是随着剂型加工和使用方法的化学助剂是随着剂型加工和使用方法的进步而发展的。早期的无机精细化学品很少使进步而发展的。早期的无机精细化学品很少使用助剂。自有机化学助剂发展以后，各种助剂用助剂。自有机化学助剂发展以后，各种