摘要：精細(xì)化學(xué)品化學(xué)是系統(tǒng)闡述各類精細(xì)化學(xué)品的定義、分類、制備方法、構(gòu)成關(guān)系等理論和方法的一門學(xué)科。涉及有有機(jī)合成、無機(jī)材料、物理化學(xué)、分析分離技術(shù)、生物學(xué)、材料學(xué)等諸多學(xué)科專業(yè)，學(xué)科的交叉及目標(biāo)產(chǎn)品的商品化兩大特征體現(xiàn)的尤其明顯，精細(xì)化學(xué)品已成為衡量一個國家化學(xué)工業(yè)技術(shù)水平高低的重要指標(biāo)。

 

關(guān)鍵詞：精細(xì)品化學(xué) 高分子材料 功能高分子 離子交換樹脂

 

一.化學(xué)品的分類，精細(xì)化學(xué)品的特點，新材料和新技術(shù)的關(guān)系。

化學(xué)品的分類：

①大量生產(chǎn)的，無差別的商品是通用化學(xué)品；②大量生產(chǎn)的，有差別的商品是擬通用品（如炸藥）；③小量生產(chǎn)的，無差別的商品是精細(xì)化學(xué)品（染料）；④小量生產(chǎn)的，有差別的商品是專用化學(xué)品（嗎啡）。

精細(xì)化學(xué)品的特點：

1.專門用途 2.采用復(fù)配技術(shù) 3.技術(shù)含量高 4.研發(fā)費用高、周期長  5.附加值高

新材料和新技術(shù)的關(guān)系：由基本原料制取精細(xì)化工產(chǎn)品，粗略地可劃分為合成、復(fù)配或復(fù)合、成型、后加工和商品化5個階段。1.合成: ①必須不斷地有目的地開發(fā)新化合物，因為精細(xì)化工產(chǎn)品品種的新陳代謝比較快。一般，當(dāng)合成出一種性能優(yōu)越的新化合物之后，就可以在它的基礎(chǔ)上發(fā)展出一系列新品種。但要合成這樣的化合物，首先必須研究清楚結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。②必須注意采取適用的合成與分離精制新技術(shù)。③必須善于發(fā)掘物性，并有針對性地充分運用物性。特別應(yīng)該指出的是，要用好已有的化合物，還要善于運用學(xué)科與行業(yè)之間的相互交叉。2.復(fù)配：①關(guān)鍵在于研究清楚各組分的作用機(jī)理以及復(fù)配后的組成與性能的關(guān)系，尤其要善于利用各組分之間的協(xié)同效應(yīng)，即有時單一組分不起作用或作用不大，而配合使用時其效能卻提高若干倍。②有時組分的物理形態(tài)如粒度、晶型、孔徑、比表面等等對復(fù)配后的性能有很大影響，所以不僅要注意各組分和復(fù)配物的化學(xué)成分與結(jié)構(gòu)，還要注意其物理形態(tài)。 3.復(fù)合：必須研究有關(guān)復(fù)合的法則，以充分發(fā)揮材料的作用。各材料之間不能發(fā)生有害反應(yīng)，并須具有較好的潤濕性或粘附性，必要時應(yīng)進(jìn)行表面處理。4.成型：①必須研究適用的成型技術(shù)與設(shè)備，以便將材料加工成板、棒、管、膜、顆粒、纖維、蜂窩及其它形狀；或制成所要的特殊劑型如微球、微膠囊等。②越是高功能的材料，越不易加工成型，所以必須防止材料在加工成型過程中性能下降，或有外來雜質(zhì)混入。5.后加工：包括切削、研磨、打孔、粘接、鍍層、組裝等。6.商品化：包括制品的外觀、包裝、名稱、使用說明和售后服務(wù)等。要做好這些，不但要研究消費者的使用要求，還要研究消費者的心理要求。

二. 關(guān)于功能高分子

1. 功能大體可分為物理、化學(xué)功能和生體功能三類。2. 功能高分子的制法大體可分為兩種，一種是使高分子化合物功能化，另一種是使功能性的低分子化合物高分子化。使高分子功能化需要用反應(yīng)性單體和反應(yīng)性高分子；使功能性低分子化合物高分子化需要用高分子基體。3. 反應(yīng)性單體  單體有不飽和性單體和開環(huán)性單體，它們本來都具有聚合反應(yīng)活性。若再往該單體中引入其它反應(yīng)性基團(tuán)，則可成為反應(yīng)性單體。①含有酰氯基的單體[1]、含有異氰酸根的單體[2]和含有氮雜環(huán)丙烷基的單體[3]都是反應(yīng)活性較高的單體，旦不穩(wěn)定，故只能供實驗室合成功能高分子或往高分子中引入基團(tuán)時使用。

②由氯苯乙烯或溴苯乙烯可得到乙烯苯基鋰[4]或乙烯苯基格氏試劑[5]，然后再使它們與親電子試劑(用E表示)反應(yīng)，也可制得反應(yīng)活性較高的單體。

③帶有環(huán)氧基、N—羥甲基、氯甲基、醛基、氨基等的單體，結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，能長期保存，工業(yè)上已廣泛使用。 N—羥甲基是較強(qiáng)的親電子基團(tuán)，能與種種親核試劑反應(yīng)。例如，使甲醛與丙烯酰胺反應(yīng)能制得N—羥甲基丙烯酰胺〔10〕，既可作交聯(lián)劑用，又可由它制取多種反應(yīng)性單體。此外，還有一些帶甲基的反應(yīng)性單體[11]、[12]。

 

氯在含有活性氯的單體中，最典型的代表就是氯甲基苯乙烯〔13〕，它不但反應(yīng)活性高，而且相當(dāng)穩(wěn)定，是制造陽離子交換樹脂的重要中間體。利用其氯甲基的親電子性，可以合成出多種反應(yīng)性單體。此外，還有一些帶氯甲基的反應(yīng)性單體，如丙烯酸氯甲酯、丙烯酸溴甲酯等。

帶有氨基或醛基的反應(yīng)性單體有氨基苯乙烯[14]和丙烯醛〔15〕。

4. 反應(yīng)性高分子 狹義地說，反應(yīng)性高分子僅指那些為了向高分子鏈中引入反應(yīng)性基團(tuán)所用的活性高分子中間體；廣義地說，反應(yīng)性高分子既包括這些中間體，又包括帶有活性基團(tuán)的功能高分子。

一般而言，雙鍵、氨基、環(huán)氧基、N—羥甲基、氯甲基、酐、醛等都是有用的反應(yīng)性基團(tuán)，它們既具有一定的反應(yīng)活性，又具有一定的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，可以在適當(dāng)條件下保存?；鶊F(tuán)

的存在方式對反應(yīng)活性也有很大影響。例如，聚1，2—丁二烯[17]側(cè)鏈上的雙鍵，其反應(yīng)活性比聚1，4—丁二烯主鏈上的雙鍵大得多。又如，聚甲基丙烯酸縮水甘油酯[18]，其環(huán)氧基的反應(yīng)活性也較高，常用作交聯(lián)劑，若再使其與甲基丙烯酸反應(yīng)，則可生成反應(yīng)性高分子[19]，既具有雙鍵又帶有活性羥基。

還有一些反應(yīng)活性更強(qiáng)的基團(tuán)，如酰氯基、異氰酸根、l—氮雜環(huán)丙基、巰基、重氮鹽和氰尿酰氯等，均有實用價值。由于它們能在較溫和的條件下與酶發(fā)生反應(yīng)，故適合于酶的固定化。但這些基團(tuán)也有一個缺點，那就是它們過于活潑，難以保存，不易商品化。因此，一般都是就地制造，就地使用。

對于反應(yīng)活性特強(qiáng)的基團(tuán)，可以先采取—些保護(hù)措施，使其變成穩(wěn)定的母體，用時加熱或加入催化劑，再使基團(tuán)游離。例如，高分子鏈上的異氰酸根，可以先使它與酚生成穩(wěn)定的氨基甲酸酯[20]，需要時再加熱，使之分解出異氰酸根。這種方法已用于制造活性涂料。又如銨化聚丙烯酰亞胺[21]可在130℃分解出一NCO。

氨基化合物中—S—NH₂的反應(yīng)活性較低。如用亞甲基將S與NH₂隔開，則—S(CH₂)nNH2中的n越大，即NH₂離主鏈越遠(yuǎn)，其反應(yīng)活性越高。這時的（CH₂）n稱為隔離基。這種辦法在反應(yīng)設(shè)計中常采用。如，使聚氯乙烯在二甲基甲酰胺(DMF)中與RS^-型親核試劑反應(yīng)，可往高分子側(cè)鏈上引入一S—NR₂。

帶有羧基的高分子反應(yīng)活性也較低，但若用溴化氰處理，則可變成高活性中間體〔22〕。它能在室溫下與含有氨基的酶反應(yīng)，這種辦法常用于酶的固定化。

                      〔22〕

三. 以化學(xué)功能為主的功能高分子（主要是前三個）

1.離子交換樹脂

離子交換樹脂是以三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子為基體，不溶于水和有機(jī)溶劑，而具有可進(jìn)行離子交換的官能團(tuán)的物質(zhì)。

離子交換樹脂的分類：（見下表）

離子交換樹脂的制法：⑴強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂—般是用硫酸使PS基體磺化而成。⑵強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂的制法要經(jīng)過氯甲基化和銨化2個步驟。