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期刊目录网经济学论文发表2011-05-30 08:34关注(1)

有关界面现象与胶体分散应用的研究

胡玥 宋喆 刘淼 甄殿宏

 摘要：综述了物理化学在精细化工中的应用，着重阐述界面现象及胶体分散系统在精细化工中的应用。

关键词：物理化学；精细化工；界面现象

精细化工即精细化学品工业，为生产精细化学品的工业。精细化工产品是新材料的重要组成部分，精细化工产品生产的全过程，不同于基本化工产品，它是由化学合成、剂型加工和商品化三部分组成，在每一过程中又包含多种化学的、物理的、生理的以及经济的要求。大力发展精细化工已成为世界各国调整化学工业结构、提升化学工业产业能级和扩大经济效益的战略重点。精细化工产品的实际生产和应用中离不开物理化学，有机化学等基础学科的理论支撑，本文主要阐述了物理化学中的界面现象及胶体分散系统对精细化工行业的应用。

一、界面现象在精细化工中的应用

界面科学是化学、物理、生物、材料和信息等学科之间相互交叉和渗透的一门重要的边缘科学，是当前三大科学技术(即生命科学、材料科学和信息科学)前沿领域的桥梁。精细化学品工业中主要是利用这一技术开发表面活性剂、液膜分离等生产领域。

二、界面现象在精细化工中的应用实例

1. 表面活性剂

表面活性剂就是能在液体中溶解分散，其加入会大大降低溶剂的表面张力，且能够使体系的表面状态发生明显变化的物质。按照能否电离出离子，通常将表面活性剂分为离子型和非离子型，离子型表面活性剂还可以继续分为阴离子型、阳离子型和两性表面活性剂。它具有改变气-液、液-液及液-固界面性质的能力，使其具有起泡、消泡、乳化、分散、润湿、增溶等多方面的性能，广泛用于化妆品、造纸、农药等各个工业部门，被誉为“工业味精”。这三类方法大多采用醚键、硫醚键及酰胺键进行连接。除此之外，还可以利用双键的断裂等方法合成阴离子表面活性剂。阳离子表面活性剂具有特殊的乳化性和吸附性，容易吸附于一般固体表面，因此常能赋予固体表面某些特性。以聚氧化乙烯醇醚、环氧氯丙烷、三甲胺作为主要原料，可制备产品含氮量约在0.7的十二烷基聚氧乙烯醇醚季胺盐型新型阳离子表面活性剂。

2. 液膜分离

液膜分离是将第3种液体展成膜状以便隔开两个液相，利用液膜的选择透过性，使溶液中某些组分透过液膜进入接受液然后将三者各自分开从而实现物料组分的分离。根据构成和操作方式的不同可将液膜分为支撑液膜和乳化液膜两类。支撑液膜是将多孔惰性基膜(支撑体)浸在溶解有载体的膜溶剂中，在表面张力作用下，膜溶剂即充满微孔形成支撑液膜，目前已用于气体分离、重金属离子的回收浓缩、生物产品的分离等方面。

三、胶体分散在精细化工中的应用

胶体分散系统在自然界，尤其是在生物界普遍存在，它与人类的生活及环境有着非常密切的关系。如在石油、冶金、造纸、橡胶、塑料、纤维、肥皂等工业部门，都存在与胶体分散系统有关的问题。

1. 胶体分散在精细化工中的应用原理

一种或几种物质分散在另一种物质中形成的系统为分散系统。分散系统中被分散的物质称为分散相，分散相所在的介质称为分散介质。胶体分散系统的分散相粒子的半径在10-9~10-7 m范围内，比普通的分子或离子大得多，是许多分子、原子或离子的集合体，自成一相，分散在分散介质中。胶体系统的扩散与溶液中的扩散与溶液中溶质的扩散相似，也可用菲克第一定律来描述：该处的浓度梯度；A-该处的面积；D-扩散系数。从均相分散胶体中可以分离出形状相同、尺寸相近的均匀分散颗粒，可以制备出具有极其广泛应用前景的材料。

2. 胶体分散在精细化工中的应用实例

①涂料

涂料是一种涂在物体表面且能形成牢固附着的连续薄膜的配套性工程材料，不仅可以对物体表面进行保护而且会起到装饰和色彩标志的作用，还可以具有防静电、防腐蚀、防滑等功能。日本关西涂料公司开发成功兼具环氧涂料的防腐性和丙烯酸脂涂料耐候性的多功能防腐涂料，该涂料涂布量少，VOC排放也可减少10%，总涂装成本仅为传统涂料的75%。采用含氯结构共聚物的Hetron树脂可用于盐化工设备的防腐。美国Prodorite公司成功地将聚氨酯-呋喃IPN用于氯乙烯反应器，可耐乙烯、氯、三氯化铝等高温腐蚀介质。中科院金属所开发了以蓖麻油、甲苯二异氰酸酯、苯乙烯与丙烯腈为原料的IPN防腐涂料，该涂料附着力强,可带锈涂装，耐磨性及防腐性优异，适用于化工大气的严酷环境。海洋环境是极为苛刻的腐蚀环境，海水和海洋大气中具有很高的含盐量，而且腐蚀环境受日照、海风、海洋生物等条件影响。

②溶胶凝胶

难溶于水的固体物质高度分散在水中所形成胶体，常称为胶体溶液，简称为溶胶(具有液体特征的胶体体系)，液体分散在固体中所形成的胶体为凝胶(具有固体特征的胶体体系)。溶胶-凝胶法是指金属醇盐或无机盐化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经热处理而形成氧化物或其他化合物固体的方法。其特点是：反应物在液相下均匀混合并进行反应生成稳定的溶胶体系(不产生沉淀)，放置一段时间后转变为凝胶；采用蒸发脱去液体，而不是机械脱水成干凝胶，再在较低于传统烧成的温度下烧成制品。所以与其他制备方法相比制品具有纯度高、化学均匀性好、颗粒细、可溶纳不溶性组分和不沉淀组分、掺杂分布均匀、合成温度低、成分容易控制、工艺设备简单等优点。

参考文献：

[1]王芳,罗仲宽,青双桂,等.溶胶凝胶法制备TiO2有机硅杂化涂层材料[J].无机材料学报,2010,25(1):37-40.

[2]蔡进军,王忆,潘欢欢,等.溶胶-凝胶法制备绿色发光粉Zn2SiO4:Mn2+及其发光性能[J].发光学报,2010,31(1):75-78.



 

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