精細化學品配方設計（簡體書）

《精細化學品配方設計》系統介紹了復配型精細化學品的復配原理及一般方法，主要內容包括精細化學品的劑型設計、精細化學品配方的基礎理論，并對人們日常生活和工業生產中最常用的液體洗滌劑、化妝品、黏合劑、涂料四類精細化學品的配方設計進行了較為詳細的敘述，最後以復配型精細化學品配方的優化實例為例，對計算機在輔助配方設計和試驗結果優化方面的應用給予了介紹。可培養學生從事精細化學品開發的技能。《精細化學品配方設計》可作為精細化工、化學工程等相關專業的教材，也可供從事復配型精細化學品生產和研究的專業技術人員參考。

《精細化學品配方設計》是高等學校教材之一。

隨著科學技術的進步和人類社會生活多樣化、個性化的發展，精細化學品在國民經濟中的地位越來越重要，社會也急需具有從事精細化學品研究開發技能的人才。在我國以往的高等教育化學化工類專業及其課程設置中，復配型精細化學品化學及其配方技術沒有得到應有的重視，除了少數幾所原來行業針對性很強的學校開設了各自領域的特色課程，如表面活性劑化學、合成洗滌劑、紡織印染助劑、皮革助劑等專業課程外，在綜合大學的化學與/或化工專業里基本上沒有開設這門課程，學生普遍缺乏這方面的知識和技能。為此，我們對化學化工類的大三學生開設了這門選修課。然而，精細化學品的產品大類有三四十種之多，規格型號成千上萬，涉及的知識面廣，配方組成復雜，應用要求更是千差萬別。在有限的授課時間（建議不少于32學時）內不可能對每類產品都仔細講解，因此必須對其中的知識點進行分類歸納，重點講授那些具有共同性、通用性的理論，如各類精細化學品的劑型設計、精細化學品配方的基本理論、表面活性劑的性能與應用技術、各種功能性原料的應用性能與技術指標等知識。在此基礎上選擇人們日常生活和工業生產中最常用的液體洗滌劑、化妝品、黏合劑、涂料四類產品作為實例開展教學。緣于此，我們將本書分8章，前三章重點介紹精細化學品的特點、種類及其在國民經濟中的地位，進行精細化學品配方研究的重要意義，精細化學品各種劑型的應用、配方要點、制作工藝及其設備簡介，配制各類精細化學品時所涉及的溶解、分散、混合等的基礎理論，闡述它們的性質、設計、制造及應用的基本原理和方法，并介紹了目前它們的發展概況和方向，以引起學生們深入學習和研究的興趣。接下來的四章分別對洗滌劑、化妝品、黏合劑、涂料四類產品作了簡單概述，分析了它們所使用的各類組分的作用和功能，介紹了其中各種常用原料的性能和特點，繼而指出四類產品的組成配方結構（各類組分的用量范圍）、配制工藝、主要質量指標、產品標準和性能檢測知識。最後一章結合編者以往的工作介紹了計算機輔助設計技術在復配型精細化學品配方的模型化優化方面的應用。本課程的教學重點應放在開拓學生從事精細化學品研究開發的思路，建立科學性、系統性的配方設計思維意識上，達到培養學生掌握精細化學品開發的基本技能的目的。精細化學品配方的設計技術非一門課程、一本書所能包容的。本書編寫過程中參閱了很多專家、學者的論文與論著，在許多章節還可能直接引用了其精華論點，讓本書編者獲益匪淺，謹在此表示衷心的感謝。這些論文、論著都以參考文獻的形式附注在書末，以便讀者閱讀和深入理解。特別感謝湖南大學化學化工學院的博士生導師徐偉箭教授為本書稿的編寫提供多方面的指導，并在百忙之中熱誠為本書作序。由于精細化學品的生產涉及多門學科的專業知識，發展極其迅速，加之本人水平有限，時間倉促，本書可能很多錯誤或欠妥之處，敬請各位師生、讀者批評指正。編者2011.4

第1章概論1
11精細化學品的定義與分類1
111精細化學品的幾種定義1
112精細化學品的分類2
12精細化學品及精細化工的特點3
121精細化學品的屬性3
122精細化學品的特點3
123精細化學品在國民經濟中的作用7
13精細化學品配方研究的重要性8
131復配技術的定義與作用8
132精細化學品復配技術的研究內容與重要性9
133配方研究是精細化學品技術開發的中心工作10
思考題與練習10

第2章精細化學品的劑型設計12
21精細化學品的劑型概述12
211精細化學品劑型加工的目的和作用12
212精細化學品劑型的發展13
22精細化學品的常見劑型及常用的助劑13
221精細化學品的常用劑型14
222劑型加工中常用的助劑16
23精細化學品常見劑型的加工17
231液體劑17
232粉劑的加工(包括可濕性粉劑)18
233塊劑(包括顆粒劑、煙熏劑)23
234乳液劑24
235膏劑25
236懸浮劑26
237微膠囊劑28
238氣霧劑29
思考題與練習33

第3章精細化學品配方設計的基礎理論34
31物質間的共混與溶解規律34
311界面現象與分子間作用力34
312物質間的溶解、分散與懸浮38
313物質間的溶解規律43
32表面活性劑的性能及作用45
321表面活性劑的定義、結構與分類46
322表面活性劑表面活性的表徵48
323表面活性劑在復配型精細化學品中的作用及應用60
33表面活性劑的複配原理88
331與中性無機鹽的作用88
33 2與極性有機物的作用90
333與水溶性高分子的作用90
334表面活性劑混合體系91
34乳化理論與技術96
341乳化的概念96
3 42乳狀液的形成與穩定理論97
343乳狀液的性質98
344乳狀液配方設計的步驟99
345乳狀液的製備100
346影響乳化過程的因素101
35精細化學品配方研究的一般方法102
351精細化學品的一般生產方法102
352復配型精細化學品的開發過程103
353精細化學品配方設計的前提和原則105
354精細化學品配方設計的步驟和內容108
355配方研究中常用的試驗設計方法109
思考題與練習111

第4章洗滌劑的配方設計115
41洗滌劑與洗滌過程115
411洗滌劑的分類115
412洗滌過程116
42影響洗滌劑洗滌作用的因素121
42 1表面活性劑的影響122
422洗滌劑濃度的影響124
423洗滌溫度的影響125
424污垢性質的影響125
425纖維品種及紡織品特性的影響125
426水的硬度及起泡力的影響125
43洗滌劑的配方結構126
431設計洗滌劑配方時需考慮的因素126
432去污過程所涉及的表面活性劑的功能127
433去污效果的評價128
434洗滌劑的配方結構131
44洗滌劑中的表面活性劑133
441洗滌劑用表面活性劑的選擇133
442洗滌劑用陰離子表面活性劑134
443洗滌劑用陽離子表面活性劑141
444洗滌劑用兩性離子表面活性劑145
445洗滌劑用非離子型表面活性劑149
45洗滌劑中的常用助劑155
451螯合劑156
452抗污垢再沉積劑161
453pH調節劑163
4 54溶劑或填充劑164
455殺菌劑與防腐劑168
456發泡劑與穩泡劑170
457鈣皂分散劑171
458漂白劑171
459熒光增白劑173
4510酶175
4511柔軟劑與柔和劑176
45 12香精與色素177
46洗滌劑配方的發展趨勢177
461保護環境，節約資源，確保人類與大自然長期和諧共存177
462原料升級、配方技術進步178
46 3產品向多功能、專用性的發展179
47常用液體洗滌劑的配方設計179
471液體洗滌劑的配方結構及原料特性179
472洗髮香波179
47 3沐浴露184
474餐洗劑187
475洗衣液189
思考題與練習193

第5章化妝品的配方設計194
51化妝品概述194
511化妝品的由來194
512化妝品的作用195
513化妝品的分類196
514化妝品工業的發展狀況及趨勢197
52化妝品配方的基礎理論198
521皮膚及毛髮生理學198
522化妝品中的表面活性劑作用原理與體系特性203
523化妝品配方中的防腐及安全體系205
524化妝品的配方結構208
525化妝品配方的設計原則208
526化妝品配方設計的基本要求209
53化妝品的主要原料209
531化妝品中的油質原料209
532化妝品中的粉質原料215
533化妝品中的膠質原料(增稠劑)217
534化妝品中的溶劑220
535化妝品中的乳化劑221
536化妝品中的保濕劑221
537化妝品中的抗氧劑和防腐劑222
538化妝品中的感官修飾原料228
539化妝品中添加的藥劑230
54幾種常見化妝品的配方設計231
541軟膏性潔面膜233
542潤膚保濕霜234
543植物防曬膏236
544指甲油239
思考題與練習241

第6章膠黏劑的配方設計242
61膠黏劑概述242
611膠黏技術特點及其發展概況242
612膠黏劑的分類244
613膠黏劑的選擇246
62膠黏劑配方的基礎理論247
6 21被粘物表面的形態特徵247
622粘接機理247
623潤濕性和粘接力250
63膠黏劑的應用性能及其測試252
63 1膠黏劑的應用性能252
632膠黏劑的性能測試254
633影響膠黏劑應用性能的因素257
634改善膠黏劑性能的途徑262
64膠黏劑的配方結構及組分264
641基料264
6 42稀釋劑265
643填料265
644固化劑和促進劑267
645增塑劑267
646增韌劑267
647偶聯劑268
648觸變劑269
649硫化劑和硫化促進劑269
6410增黏劑269
6411其他助劑271
65各類膠黏劑的配方設計271
651無機膠黏劑的配方設計原則271
652合成樹脂膠黏劑的配方設計原則272
653熱熔膠273
654壓敏膠276
6 55厭氧膠279
思考題與練習282

第7章塗料產品的配方設計284
71塗料產品概述284
711塗料產品的分類及命名285
712塗料產品的技術特點及其發展概況287
713塗料的施工工藝291
72塗料配方的設計原理293
721塗料的成膜機理293
722成膜物質與基材的黏附性296
723塗料的流變性能300
724顏基比與顏料體積濃度303
725塗料的配色308
73塗料的配方結構與原料特性310
731塗料的組成310
732塗料配方設計的原則和步驟311
733塗料的組分選擇與設計312
734常用的塗料原料特性317
74塗料產品的性能測試與微觀結構表徵325
741塗料產品的技術性能指標與質量標準325
742塗膜性能測試儀器簡介334
743塗膜微觀結構表徵儀器簡介348
744塗料生產設備簡介350
75幾種塗料產品的配方設計356
751塗料配方設計的方法356
752提高塗料應用性能的通用措施357
753水性塗料的配方設計358
754粉末塗料的配方設計359
755建築外牆塗料的配方設計362
7 56防銹漆的配方設計363
思考題與練習364
第8章計算機輔助配方設計365
81概述365
811配方試驗設計的概念及其實施365
812計算機輔助配方設計的發展369
813計算機在配方設計中的應用369
82配方的最優化設計原理370
821配方最優化設計方法370
822配方最優化設計的原理及過程371
823最優化問題的分類371
83計算機在配方設計中的應用374
831計算機輔助配方試驗設計374
832計算機輔助配方組分計算375
833計算機輔助配方優化377
84計算機輔助配方設計的實例378
841液洗劑黏度的數學擬合與預測378
842膠黏劑膠接強度混料配方的回歸設計380
843加酶洗衣粉配方研究的均勻試驗設計383
844香精配方的計算機輔助設計385
思考題與練習387
參考文獻389

3.5.2 復配型精細化學品的開發過程綜前所述，復配型精細化學品是通過一定的配方設計并賦予合適的劑型後才能滿足某一特定對象的性能要求。因此，為了滿足不同對象及其不同的性能要求，市場上的精細化學品（或稱專用化學品）的品種、牌號、劑型成千上萬，并且隨時都在不斷更新發展。復配型精細化學品的研究開發主要包括配方研究和應用技術研究兩個方面。也可以說，配方與其應用技術的研究是復配型精細化學品滿足使用者要求、走向實際應用的必經之路。現代精細化工產業的發展表明，復配技術（配方與劑型配制技術）的創造力是令人驚嘆的：同一主成分原料，當它與不同的助劑復配時便可制造出一系列適宜于不同對象、功能迥異的產品。例如，以農用殺菌劑二硫氰基甲烷為例，當其與不同的物質復配時可以生產出適用于松木、橡膠木、纖維板、竹纖維板、竹制品、涂料、青殼紙、橡膠跑道等材料的防霉劑，適用于工業冷卻水、造紙用水等的水處理劑，以及防治劍麻斑馬紋病、胡椒瘟病等的農用殺菌劑等不同系列的眾多產品。也就是說，圍繞一個主成分開發系列專用化學品，實現一物多用，并創造良好的社會效益及經濟效益的例子，在復配型精細化學品中是不勝枚舉的。可以毫不夸張地說，配方出效能，配方左右產品性能。精細化學品復配技術的研究內容包括兩大部分：一是精細化學品的配方研究，包括對已有產品的配方解析、主次成分的篩選與搭配、新配方的創擬和確定；二是制劑成型技術研究，包括劑型確定、各類劑型加工技術、產品使用方法與注意事項等。必須注意到，這里的配方創擬及劑型加工技術研究有著一套與化學合成研究不同的方法。如何掌握復配技術，提高開發復配型精細化學品新品種的創新能力，是當前我國精細化工發展面臨的一個重大問題，是發展精細化工的關鍵。