精细无机化工复习大纲

精细无机化工期末复习大纲思维导图

精细无机化工

• 绪论
  • 无机非金属材料
    • 人工合成的高纯物质，再添加必要的组分，使其具有光电声磁热力学等性质的功能材料，或称精细陶瓷
      • 工程材料(结构材料)
      • 功能材料
  • 研究方向
    • 大力发展高科技新领域中的产品
    • 开发新的工艺技术，发掘潜在特殊功能
      • 工艺技术(记6个就够了)
        • 超细化
        • 高纯化
        • 薄膜化
        • 单晶化
        • 高密度化
        • 表面改性化
        • 纤维化
• 超细粉体材料
  • 纳米粒子
    • 定义
      • 纳米粒子(团簇，超细粒，超小粒子，量子点)，指粒径1-100nm之间的粒子，属于超细粉体中小超细颗粒
    • 结构特性
      • 体积效应
        • 粒子尺寸与传导电子的德布洛伊波长相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，各种性质发生极大的变化
      • 表面效应
        • 纳米粒子表面原子与总原子数之比随粒径变小而急剧增大
      • 量子尺寸效应
        • 粒子尺寸下降到一定值时，费米能级附近电子由准连续能级变为分立能级的现象
      • 宏观量子隧道效应
        • 微观粒子贯穿势垒的能力
  • 白炭黑
    • 定义
      • 硅系白色补强型粉体材料，是合成水合硅酸和硅酸盐的总称，包括沉淀二氧化硅，气相二氧化硅，硅酸钙，硅酸镁，硅酸铝等
    • 生产工艺
      • 沉淀法
        • 石英砂，纯碱，工业盐酸or硫酸or硝酸or二氧化碳， 石英砂与纯碱反应得工业水玻璃(泡花碱，Na2.nSiO2)，配成稀溶液，加入某 种酸，沉淀二氧化硅后处理得到白炭黑
          • 酸法:可溶性硅盐&硫酸，反应陈化，过滤
          • 溶胶法:盐酸&硅酸钠，生成溶胶，加入氯化钠，调节pH，除杂，包装。
          • 碳化法:co2&可溶性硅盐，碳化，得到SiO2水合物，预过滤，酸洗干燥得到产品。
      • 气相法
        • 硅氮烷，六乙基硅氧烷，四氯化硅
          • 四氯化硅&(氧气&氢气混流)，高温水解，反应后将二氧化硅气溶胶通入凝聚室，絮状SiO2旋风分离，脱酸，包装(SiCl4+2H2+ON=SiO2+4HCl)
  • 处理方法
    • 浸取
      • 用溶剂将固体里可溶性组分提取出来
    • 焙烧
      • 低于物料熔点温度下完成某种化学反应过程，是炉料准备的组成部分
    • 煅烧
      • 物料加热到低于熔点某温度，除去结晶水，二氧化碳等挥发物质
• 颜料
  • 概况
    • 定义
      • 具有装饰和保护作用的有色物质
    • 按功能分类
      • 着色颜料
        • 赋予颜色，遮盖力
      • 防锈颜料
        • 防止锈蚀，保护作用
      • 体质颜料
        • 增加机械强度，耐久性，耐磨，耐水
      • 特种颜料
  • 性质，用途
    • 遮盖力
      • 光学本质:颜料和其周围介质存在折光率差
        • 颜料在透明基料中使之变为不透明，完全盖住基片黑白格所需最少颜料
    • 着色力
      • 对光线吸收和散射的效果，吸收能力越大，着色力越强
        • 某一颜料与另一颜料混合后颜色强弱能力，通常以白色颜料为基准
  • 钛白
    • 结晶形态
      • 金红石型(最优)
      • 锐钛型
      • 板钛型
    • 生产方法
      • 硫酸法
        • 硫酸氧钛溶液制备
        • 硫酸氧钛水解沉淀
        • 水和氧化钛煅烧
        • 后处理(雷蒙磨粉碎)
      • 氯化法
  • 云母钛珠光颜料
    • 概念
      • 以天然云母薄片为基材，特殊生产工艺连续包覆一层或交替包覆多层TiO2或Fe2O3等金属氧化物形成的微粉
    • 合成
      • 原理:钛盐易水解，控制温度，pH，让钛盐慢慢水解生成水和氧化钛，均匀包覆在云母表面，形成透明水和氧化钛薄层
      • 原料:白云母粉，可溶性钛盐
      • 典型方法
        • 夹心包膜法
          • pH实时可控性差
            • 滴加酸碱溶液，使得体系始终维持pH为2.2，控制沉积速度
        • 酸溶性缓冲剂法
          • 金属不溶于水，加料量大，引入杂质，不好分离
            • 云母粉&钛盐混合水溶液，加入易与酸反应而不与溶于水的金属或金属氧化物
        • 阶梯升温法
          • 可控性强，不引入杂质
            • pH一定时，钛盐水解速度与温度正比，温度控制得当，逐步升温，便可控制水解速度
• 阻燃剂
  • 概述
    • 阻燃性
      • 抗燃性，指材料具有的减缓，终止或防止有焰燃烧的特性
    • 阻燃剂
      • 用以改善材料抗燃性的物质
    • 阻燃机理
      • 用以改善材料抗燃性的化学过程
    • 阻燃体系
      • 复合阻燃体系
      • 多功能阻燃体系
      • 膨胀成碳阻燃体系
      • 固有阻燃体系
  • 无机阻燃剂
    • 阻燃剂
      • 主阻燃剂
        • 聚磷酸铵，赤磷等
          • 机理
            • 聚磷酸铵
              • 受热脱水生成聚磷酸，为脱水剂，促使有机物表面形成碳化膜，隔绝空气
            • 赤磷
              • 受热分散生成聚偏磷酸，在有机物表层形成隔膜， 同时脱水碳化，形成碳化膜，隔绝空气
      • 增效阻燃剂
        • 锑系:氧化锑，锑酸钠 (注意，氧化锑不能单独使用， 必须与适当的卤素化合物复合使用)
          • 机理
            • 高聚物与三卤化锑反应，产生的碳起到绝热屏蔽作用，保护高聚物不进一步分解，同时形成惰性气体，减少氧气供应
            • 三氯化锑气体挥发进入火焰，分解各种锑化合物与卤素自由基，消耗热量，改变反应过程
        • 锡系:氧化锡
      • 辅助阻燃剂
        • 钼系:氧化钼，钼酸铵
        • 硼系:硼酸锌，偏硼酸钡等
    • 阻燃剂填充剂
      • 氢氧化铝，氢氧化镁
        • 机理
          • 主要是吸热脱水作用，吸热裂解，产生挥发性聚合物碎片，扩散到燃烧区和氧发生放热反应，氢氧化铝脱水吸收部分燃烧热，传递到凝固相，阻止高聚物分解，降低燃烧速率。
    • 消烟剂
      • 烟
        • 聚合物材料热分解或不完全燃烧产生的固体，液体小颗粒在空气中形成的溶胶
• 超细化技术与应用
  • 超细粉体制备方法
    • 固相法
      • 氧化还原法
      • 热解法
      • 反应法
    • 液相法
      • 沉淀法
        • 直接沉淀法 SiO2等
        • 共沉淀法 BaTiO3等
        • 均匀沉淀法 Ni(OH)2等
      • 水解法
        • 金属盐水解法
        • 金属醇盐水解法
      • 溶剂蒸发法
        • 冷冻干燥法 MgAl2O4等
        • 喷雾干燥法 Al2O3等
        • 喷雾热解法
    • 气相法
      • PVD法
      • CVD法
• 新兴稀土材料
  • 镧系收缩
    • 镧系元素相邻元素半径之差非常小，对于其他周期相邻元素来说是收缩的，故为镧系收缩
  • 分离方法
    • 分步法
      • 原理
        • 化合物在溶剂中的溶解度差异
      • 特点
        • 稀土元素溶解度小，需重复多次才能分离，故无法大量生产。
    • 离子交换法
      • 原理
        • 待分离稀土从上到下流经阳离子树脂，形成络合物的稀土脱离树脂，向下流动过程中络合物分离，吸附于树脂上
      • 特点
        • 一次操作可分离多种元素，且纯度高，但不能连续处理，花费时间长，树脂再生成本高
    • 溶剂萃取法
      • 原理
        • 稀土元素在有机相和无机相的溶解度差异
      • 特点
        • 分离效果好，生产能力大，连续生产，易于控制
    • 氧化还原法
      • 原理
        • 稀土元素不同氧化态化学性质区别，选择性氧化某些稀土元素
      • 特点
        • 杂质少，纯度高，操作简单，必须是非三价稳定态元素
• 无机纤维材料
  • 复合材料
    • 概念
      • 两种或两种以上，不同性质，不同组织物体合理复合制得的新材料。一般由一种或多种增强材料和一种基料结合而成
    • 纤维增强复合材料的优越性
      • 比强度(强度/比重)，比模量(模量/比重)高
      • 高温性能好
      • 抗疲劳，抗震性能好
      • 良好的破损安全性能
      • 易成型
      • 使用寿命长
  • 碳纤维
    • PAN系
      • 聚丙烯腈-纺丝-氧化-碳化-表面处理-碳纤维
      • 丙烯腈单体共聚得聚丙烯腈，制成聚丙烯腈原料丝，200-300摄氏度空气氧化0.5-4hour，得预氧化纤维。 氮气保护，1000-1500摄氏度烘烤5-20hour，除去氢氧氮，表面氧化处理，集束处理，得到碳纤维。
    • 沥青系
    • 人造丝系
  • 氧化铝纤维
    • 制备方法
      • 熔融法
      • 溶液抽丝法
        • ICI法
        • 3m法
        • Du Pout法
        • 住友法
      • 浸渍法
• 电子信息材料
  • 概述
    • 信息材料:与信息的获取，传输，储存，显示及处理相关的材料
  • 敏感材料
    • 定义
      • 将物理或化学的非电参量转化为电参量的功能材料
    • 分类
      • 热敏材料
        • PTC 正温度系数
        • NTC 负温度系数
        • CTR 临界温度性质
      • 气敏材料
      • 湿敏材料
      • 压敏材料
  • 压电材料
    • 压电效应
      • 正压电效应
        • 材料受到机械应力时，引起电极化，极化值与机械应力正比，符号取决于应力方向，为正压电效应
      • 逆压电效应
        • 材料在电场作用下，产生与电场强度成正比的应变
  • 钛酸钡
    • 制备方法
      • 固相法
      • 化学共沉淀法
        • 草酸氧钛钡合成
        • 草酸氧钛钡热分解
      • 有机法
      • 水热法
  • 碳酸锶
    • 制备方法
      • 复分解法
        • 硫酸锶&碳酸钠，生成碳酸锶
        • 碳酸锶&盐酸，生成氯化锶(除去钡铁钙等杂质)
        • 氯化锶&碳酸氢铵，生成碳酸锶沉淀
      • 热分解法
      • 还原法
• 水处理材料
  • 絮凝剂
    • 凡是用来将水溶液中的溶质，胶体或者悬浮物颗粒产生絮状物沉淀的物质都叫做絮凝剂。
  • 絮凝值
    • 使胶体溶液产生絮状沉淀的电解质最小浓度叫做絮凝值。
    • 化合价相同的水和离子半径小，絮凝值小，反之亦然