光刻胶谁发明(光刻胶是用什么材料制造的)

2022-12-03 15:01:37 证券 xcsgjz

帮忙回答一个高分子物理的题目,答得好的追分100

金属材料--长盛不衰

金属材料与人类文明

从神秘的形状记忆合金到未来能源材料之星--储氢合金

古老的陶瓷--旧貌换新颜

从一个古老的材料王国到现代无机材料的再度辉煌.

威力无比的先进结构陶瓷到奇妙无穷的功能陶瓷.

年轻的高分子材料--千姿百态

20世纪新兴的材料王国--现代生活的高分子材料

功能高分子各显神通

先进的复合材料--巧夺天工

新型功能材料--人类文明进步的阶梯

生物材料,信息材料,环境材料,纳米材料,能源材料和智能材料

材料-人类社会文明大厦的基石

材料科学技术几个活跃领域

1.生物材料:包括生物医用材料和仿生材料.

2.智能材料:如压电陶瓷和形状记忆合金.

3.环境材料; 4 .纳米材料

5.功能高分子材料: 吸水性高分子,导电高分子,发光有机高分子,高分子形状记忆,高分子电解质,高分子压电,有机非线性光学材料,可降解高分子及高分子液晶等.

6.计算机模拟与材料设计: 通过计算机模拟来预测材料的结构,性能及其间的关系,从而达到材料设计,形成了一门"计算材料科学".

高分子科学既是一门应用学科,也是一门基础学科,它是建立在有机化学,物理化学,生物化学,物理学和力学等学科的基础上逐渐发展而成的一门新兴学科.

高 分 子 科 学

高 分 子 化 学

研究聚合反应和高分子化学反应原理,选择原料,确定路线,寻找催化剂,制订合成工艺等.

研究聚合物的结构与性能的关系,为设计合成预定性能的聚合物提供理论指导,是沟通合成与应用的桥梁.

高 分 子 物 理

高 分 子 加 工

研究聚合物加工成型的原理与工艺.

高分子科学

l 1839年美国人Goodyear发明了天然橡胶的硫化.

l 1855年英国人Parks制得赛璐璐塑料(硝化纤维+樟脑).

l 1883年法国人de Chardonnet发明了人造丝.

l 高分子(Macromolecular,Polymer)概念的形成和高分子科学的出现始于20世纪20年代.

l 1920年德国Staudinger发表了他的划时代的文献"论聚合",提出高分子长链结构的概念.

一,高分子科学的发展

1909年贝克兰合成酚醛树脂

1911年英国马修斯合成聚苯乙烯

1912年聚氯乙烯被合成

1927年合成出聚甲基丙烯酸甲酯

1933年高压聚乙烯问世

1938年四氟乙烯被聚合…

1953年齐格勒在低压条件下合成聚乙烯,随后纳塔合成出聚丙烯,1963齐格勒,纳塔获得诺贝尔化学奖.

聚合产生的奇迹

塑料的发现

1869年31岁的印刷工人约翰 海阿特发明赛璐珞

1909年贝克兰发明酚醛树脂

现代生活中的高分子材料-塑料

现代生活中的高分子材料-工程塑料

橡胶的发展

橡树之泪

丑却受宠的合成橡胶

现代生活中的高分子材料-橡胶

1855年瑞士人奥蒂玛斯把纤维素放在硝酸中得到硝化纤维素溶液,制得第一根人造纤维;

1884年查唐纳脱把硝化纤维素放在酒精和乙醚中得到溶液,得到人造丝;

纤维的发展

功能高分子材料的发展

功能高分子材料于20世纪60年代末开始得到发展.

功能高分子是指具有化学反应活性,催化性,光敏性,导电性,磁性,生物相容性,药理性,选择分离性,或具有转换或贮存物质,能量和信息作用等功能的高分子及其复合材料.

目前已达到实用化的功能高分子有:离子交换树脂,分离功能膜,光刻胶,感光树脂,高分子缓释药物,人工脏器等等.

高分子敏感元件,高导电高分子,高分辨能力分离膜,高感光性高分子,高分子太阳能电池等功能高分子材料,即将达到实用化阶段.

功能高分子材料-高吸水性树脂

高吸水性树脂就是一种功能高分子材料,它具有优异的吸水,保水功能,可吸收自身重量几百倍,上千倍,被冠予"超级吸附剂"的桂冠.

主要类型有聚丙烯酸酯类,聚乙烯醇类,醋酸乙烯共聚物类,聚氨酯类,淀粉接校共聚物类等.聚丙烯酸酯类以丙烯酸和烧碱为主要原料,采用逆向聚合法而制得.

可以做成妇女卫生巾,婴幼儿纸尿布以及纸餐巾等,此外还可用作室内空气芳香剂,蔬菜,水果的保鲜剂,防霉剂,阻燃剂,防潮剂以及吸水后体积膨胀的儿童玩具等.

目前,全世界总生产能力已经超过130万吨/年,其中日本触媒化学公司是目前世界上*的生产公司,生产能力达到25万吨/年.

高分子膜是指那些由具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜,能有选择地分离物质.目前应用于海水淡化,反渗透,膜萃取,膜蒸馏等技术领域.

高分子分离膜

建于沙特阿拉伯的基塔自来水厂,是世界上*的海水淡化厂,日供应淡水12000吨,主要使用醋酸纤维素分离膜装置.

光敏高分子材料以光敏树脂为代表,主要用于照相,印刷制版,印刷集成电路等.

印刷工业应用聚乙烯醇酸酯,光照时交联而不溶而保留下来,得到凸版.

光解性的光刻胶,重氮醌接到酚醛树脂上,光作用下重氮醌分解,图像被保留,分辨率达10纳米.

光敏高分子材料

1950年人们逐渐开始配戴材质是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的隐形眼镜,具有优越的光学特性,又能矫正角膜性散光.1960年捷克学者利用十年的时间发明了软性隐形眼镜的材料,就是一直延用至今的聚甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA).

功能高分子材料-隐形眼镜

在塑料中加入蓄光型发光材料经加工就可制成发光塑料.发光塑料是近年来兴起的一种高附加值新型功能材料.其产品如:交通领域通道标识,楼梯标识,标志线;发光涂料,发光开光,发光壁纸,工艺品,玩具,体育休闲用品.

功能高分子材料--发光材料

导电高分子自发现之日起就成为材料科学的研究热点.目前,它已成为一门新型的多学科交叉的研究领域,并在世界范围内吸引了一大批材料设计专家.

功能高分子材料-导电高分子材料

液晶高分子作为一类新型的高性能材料,极大地引起了科学界和工业界的关注,得到了广泛的应用,并发展为高分子科学中最活跃的领域之一.

液晶高分子

竹子地板

地毯则可以选择耐久的羊毛制品或者PET地毯

主要采用水性涂料,粉末涂料和辐射固化涂料等

用于户外美化环境的产品:可以回收的塑料做成长椅,桌子和交通标志牌.

绿色建材

生物降解高分子材料

目前自然界的污染存在"白色"(塑料)和"黑色"(橡胶)垃圾.发展可生物降解的产品是必要而且急需的,但许多具体问题不能解决.

1,可降解塑料袋承重能力低; 2,可降解塑料袋色泽暗淡发黄,透明度低;3,是价格偏高,成本难以接受.

一次性医疗用品如输液管,药品瓶,医用胶粘剂等.诊断仪器如听疹器,内窥镜及各种其他诊断仪器.

体外装置如人工假肢,血液透析或灌注装置等.

人体器官如心脏导管,心脏补片,人工心脏泵材料,气管导管,人工膀胱,人工脑膜,动脉补片,人工血管及人工关节等.

整形外科手术材料如面部整形植入物等.

生物降解材料是指那些可由体液,酶或微生物的作用而引起分解的材料,用于缝线,人体植入,控释药物等.

医用高分子材料的种类

人造心脏

生物材料

人造关节

人工肾

别具特色的复合材料

碳纤维复合材料

玻璃钢复合材料

至今高分子科学诺贝尔奖获得者

H. Staudinger (德国) : 把"高分子"这个概念引进科学领域,并确立了高分子溶液的粘度与分子量之间的关系(1953年诺贝尔奖)

K.Ziegler (德国), G.Natta (意大利) : 乙烯,丙烯配位聚合 (1963年诺贝尔奖)

P. J. Flory (美国): 聚合反应原理,高分子物理性质与结构的关系(1974年诺贝尔奖).

H. Shirakawa白川英树(日本), Alan G. MacDiarmid (美国), Alan J. Heeger (美国) :对导电聚合物的发现和发展(2000年诺贝尔奖).

de Gennes(法国):软物质,普适性,标度,魔梯.

2. 我国高分子的科学发展

l 我国高分子研究起步于50年代初,唐敖庆于1951年,发表了首篇高分子科学论文.

l 长春应化所1950年开始合成橡胶工作(王佛松,沈之荃);

l 冯新德50年代在北京大学开设高分子化学专业.

l 何炳林50年代中期在南开大学开展了离子交换树脂的研究.

l 钱人元于1952年在应化所建立了高分子物理研究组,开展了高分子溶液性质研究.

l 钱保功50年代初在应化所开始了高聚物粘弹性和辐射化学的研究.

l 徐僖先生50年初成都工学院(四川大学)开创了塑料工程专业.

l 王葆仁先生1952年上海有机所建立了PMMA,PA6研究组.

我国与高分子领域的中科院院士:王葆仁 冯新德 何炳林 钱保功 钱人元 于同隐 徐 僖 王佛松 程镕时 黄葆同 卓仁禧 沈家骢 林尚安 沈之荃 白春礼 周其凤 曹 镛 杨玉良等.

二十一世纪的高分子科学

在人类历史上,几乎没有什么科学技术象高分子科学这样对人类社会做出如此巨大的贡献.在二十一世纪来临之际,高分子科学及其相关技术面临着新的机遇和挑战.

面临机遇和挑战的一些领域:

1.催化过程和新的聚合方法

2.非线性结构聚合物

3.超分子组装和高度自组织的大分子

4.聚合物结晶和形态工程

5.刺激-响应聚合物

6.聚合物的循环利用和处理

高分子材料的发展方向

1.高性能化

2.高功能化

3.复合化

4.精细化

5.智能化

我们应注重学习,学科交叉,独立思考,独立创新,为国民经济发展,解决生产实践中存在的学术问题,提高高分子科学的学术水平.

从上面所叙述材料的发展可以看到,科学发展是无止境的,一时的满足和安于现状就会导致落后,不断进取,不断创新才更有所作为.

人类需求是推动科学发展的动力

高分子物理教学内容为揭示高分子材料结构与性能之间的内在联系及其基本规律.

高分子结构是高分子性能的基础,性能是高分子结构的反映,高分子的分子运动是联系结构与性能的桥梁.即通过分子运动的理解建立结构与性能的内在联系,掌握结构与性能的关系,通过合成,改性,加工改善聚合物的性能,满足需要,为聚合物的分子设计和材料设计打下科学基础,为高分子材料的合成,加工,成型,检测及应用等提供理论依据.

二,高分子物理的教学内容

高分子的链结构

高分子的凝聚态结构

高分子溶液

分子量及分子量分布

聚合物的转变与松弛

橡胶弹性

聚合物的粘弹性

聚合物的屈服与断裂

聚合物的流变性能

聚合物的其它性能

二,高分子物理的教学内容

高分子的结构:包括高分子链的结构和凝聚态结构,链段,柔顺性,球晶,片晶,分子量和分子量分布, θ溶液概念.

高分子材料的性能:力学性能,热,电,光,磁等性能.力学性能包括拉伸性能,冲击性能等,银纹,剪切带,强度,模量.

高分子的分子运动:玻璃化转变,粘弹性,熵弹性,结晶动力学,结晶热力学,熔点,流变性能,粘度,非牛顿流体.

WLF方程,Avrami方程,橡胶状态方程,Boltzmann叠加原理.

高分子物理的重点内容

聚合物结构与性能的关系

HOW 研究方法

结构:长链,柔性,缠结,链段运动

性能:质轻,易着色,韧性,耐腐蚀,

易加工,减震,生物兼容,易剪裁

WHY 研究的目的

指导大分子设计

指导加工

发展高分子材料

1.高聚物结构的特点(与小分子相比)

①高分子的链式结构:高分子是由很大数目(103—105 数量级)的结构单元组成的.

②高分子链的柔顺性:高分子链的内旋转,产生非常多的构象(如:DP=100的PE,构象数1094),可以使主链弯曲而具有柔性.

③高分子结构具有多分散性,不均一性.

④高分子凝聚态结构的复杂性:晶态,非晶态,球晶,串晶,单晶,伸直链晶等.其聚集态结构对高分子材料的物理性能有很重要的影响.

聚合物材料(塑料,橡胶,纤维,)具有以下优点:

①质量轻,相对密度小.LDPE (0.91),PTFE(2.2)

②良好的电性能和绝缘性能.

③优良的隔热保温性能,绝热材料.

④良好的化学稳定性,耐化学溶剂.

⑤良好的耐磨,耐疲劳性质.橡胶是轮胎不可替代的材料.

⑥良好的自润滑性,用于轴承,齿轮.

⑦良好的透光率.树脂基光盘,树脂镜片.

⑧宽范围内的力学可选择性.

⑨原料来源广泛,加工成型方便,适宜大批量生产,成本低.

⑩漂亮美观的装饰性.可任意着色,表面修饰.

2.高分子材料的性能特点

性 质 和 用 途

塑 料

纤 维

橡 胶

涂 料

胶粘剂

功能高分子

以聚合物为基础,加入(或不加)各种助剂和填料,经加工形成的塑性材料或刚性材料.

具有可逆形变的高弹性材料.

纤细而柔软的丝状物,长度至少为直径的100倍.

涂布于物体表面能成坚韧的薄膜,起装饰和保护作用的聚合物材料

能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在一起的聚合物材料

具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料

3. 高分子材料的应用

农用塑料:①薄膜 ②灌溉用管

建筑工业:①给排水管PVC,HDPE ②塑料门窗 ③涂料油漆

④复合地板,家具人造木材,地板 ⑤PVC天花板

包装工业:①塑料薄膜:PE,PP,PS,PET,PA等

②中空容器:PET,,PE,PP等

③泡沫塑料:PE,PU等

汽车工业:塑料件,仪表盘,保险机,油箱内饰件,坐垫等

军工工业:飞机和火箭固体燃料(低聚物),复合纤维等

3. 高分子材料的应用

高分子材料遍及各行各业,各个领域:包装,农林牧渔,建筑,电子电气,交通运输,家庭日用,机械,化工,纺织,医疗卫生,玩具,文教办公,家具等等.

电气工业:①绝缘材料(导热性,电阻率)等,导电高分子

②电子:通讯光纤,电缆,电线,光盘,手机,电话

③家用电器:外壳,内胆(电视,电脑,空调)等

医疗卫生中的应用: 人工心脏,人工脏器,人工肾(PU),

人工肌肉,输液管,血袋,注射器,

可溶缝合线,药物释放等.

防腐工程:耐腐蚀性,防腐结构材料.如水管阀门(PTFE):

230~260℃长期工作,适合温度高腐蚀严重的产品.

功能高分子:离子交换树脂,高分子分离膜,高吸水性树脂,

光刻胶,感光树脂,医用高分子,液晶高分子,

高导电高分子,电致发光高分子等.

3. 高分子材料的应用

4.高分子物理知识解决实际生产问题

①分子量,分子量分布影响高分子材料性能:

分子量大:材料强度大,但加工流动性变差,分子量要适中.

分子量分布:a纤维,分布窄些,高分子量组分对强度性能不利.

b橡胶:平均分子量大,加工困难,所以经过塑炼,降低分子量,使分布变宽起增塑作用.

②凝聚态结构影响高分子材料性能:

结晶使材料强度↑,脆,韧性↓.

另外球晶大小也影响性能,球晶不能过大.

可加成核剂,减小球晶尺寸;改变结晶温度,多成核.

③ 加工工艺影响高分子材料性能:

粘度低,加工容易. 聚碳酸酯,改变温度,降低粘度.而聚乙烯:改变螺杆转速,提高注射压力和剪切力→降低粘度.

5.如何学好高分子物理

高分子物理内容多,概念多,头绪多,关系多,数学推导多.紧紧抓住高聚物结构与性能关系这一主线,将分子运动和热转变作为联系结构与性能关系的桥梁,把零散的知识融合成一体.

课堂内认真听讲,注意概念,方法,总结规律.

我们要注重培养自学能力,在课堂上和课外能够认真看书.独立思考,亲自动手推演例题和习题.

以启发式为主导的教学方法,废除以往注入式的教学方法 .

[1]何曼君,陈维孝,董西侠,《高分子物理》,上海,复旦大学出版社,1990年.

[2]马德柱,何平笙等,《高聚物的结构与性能》,北京,科学出版社,1995年.

[3]B.Wunderlich, Macromolecular Physics, Academic Press, New York, 1973.

[4]P. J. Flory, Principles of Polymer Chemistry, Cornell Uni. Press, New York, 1953.

[5]de Genes P. G., Scaling Concepts in Polymer Physics, Cornell Uni. Press, New York, 1979.

[6]G. R. Strobl, The Physics of Polymer, Springer,1996.

祝君好运!!

光刻胶谁发明(光刻胶是用什么材料制造的) 第1张

国内四大光刻胶生产商是哪里?

一、晶瑞电材:

公司是一家专业从事微电子化学品的产品研发、生产和销售的高新技术企业,主导产品包括超净高纯试剂、光刻胶、功能性材料、锂电池材料和基础化工材料等。

公司主要的优质客户资源包括有研半导体、晶澳科技、三安光电、宸鸿光电、信利、华润上华等。半导体客户是对超净高纯试剂要求*的领域,公司拳头产品双氧水已进入国内知名半导体厂商的供应链考察体系,其中华虹宏力已进入上线评估,武汉新芯已进入验厂审核,中芯国际正在进行技术确认。

二、芯源微:

产品包括光刻工序涂胶显影设备(涂胶/显影机、喷胶机)和单片式湿法设备(清洗机、去胶机、湿法刻蚀机)。

下游客户覆盖国内主要LED芯片制造企业和集成电路制造后道先进封装企业,与包括台积电、长电科技、华天科技、通富微电、晶方科技、华灿光电等在内的多家优质客户保持着长期稳定的合作关系。

三、华懋科技:

公司通过投资的方式参股徐州博康,该公司是国内主要的产业化生产中高端光刻胶单体的企业,是国际上先进的EUV光刻胶单体发明者、生产者,单体产品覆盖全球90%以上客户群,下游客户包括Intel、JSR等。

公司的主要生产设备均来自日本、德国、瑞士、法国等先进机械制造国家,在OPW一次成型气囊产品和切割生产工序实现了智能化,在国内同行业处于先进水平,为提高生产效率、保持产品的质量稳定性提供了保障。

四、彤程新材:

公司全资子公司彤程电子受让科华微电子33.70%的股权,北京科华微电子成立于2004年8月,是国内*拥有荷兰ASML曝光机的光刻胶公司,是集光刻胶研发、生产、检测、销售于一体的中外合资企业,也是国内*一家拥有*光刻胶自主研发及生产实力的*高新技术企业。

公司成功研发出使用多聚甲醛生产功能树脂技术,替代了传统的液醛工艺,使得含酚、含醛工艺废水减少70%,解决了橡胶用酚醛树脂生产过程中产生难以处理的含酚、含醛污水的问题。

光刻机是谁发明的

品牌型号:慕朗迪光刻机

系统:k12

光刻机是法国人Nicephore niepce(尼埃普斯)发明的,起初是Nicephore niepce发现了一种能够刻在油纸上的印痕,当其出现在了玻璃片上后,经过一段时间的暴晒,透光的部分就会变得很硬,但是在不透光的部分可以用松香和植物油将其洗掉。

光刻机(lithography)又名:掩模对准曝光机,曝光系统,光刻系统等,是制造芯片的核心装备。它采用类似照片冲印的技术,把掩膜版上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上。光刻机的主要性能指标有:支持基片的尺寸范围,分辨率、对准精度、曝光方式、光源波长、光强均匀性、生产效率等。分辨率是对光刻工艺加工可以达到的最细线条精度的一种描述方式。光刻的分辨率受受光源衍射的限制,所以与光源、光刻系统、光刻胶和工艺等各方面的限制。对准精度是在多层曝光时层间图案的定位精度。曝光方式分为接触接近式、投影式和直写式。曝光光源波长分为紫外、深紫外和极紫外区域,光源有汞灯,准分子激光器等。

化学工业发展史上值得骄傲的事

自有史以来,化学工业一直是同发展生产力、保障人类社会生活必需品和应付战争等过程密不可分的。为了满足这些方面的需要,它最初是对天然物质进行简单加工以生产化学品,后来是进行深度加工和仿制,以至创造出自然界根本没有的产品。它对于历史上的产业革命和当代的新技术革命等起着重要作用,足以显示出其在国民经济中的重要地位。

古代的化学加工化学加工在形成工业之前的历史,可以从18世纪中叶追溯到远古时期,从那时起人类就能运用化学加工方法制作一些生活必需品,如制陶、酿造、染色、冶炼、制漆、造纸以及制造医药、火药和肥皂。

在中国新石器时代的洞穴中就有了残陶片。公元前50世纪左右仰韶文化时,已有红陶、灰陶、黑陶、彩陶等出现(见彩图)。在中国浙江河姆渡出土文物中,有同一时期的木胎碗,外涂朱红色生漆。商代(公元前17~前11世纪)遗址中有漆器破片。战国时代(公元前475~前221)漆器工艺已十分精美。公元前20世纪,夏禹以酒为饮料并用于祭祀。公元前25世纪,埃及用染色物包裹干尸。在公元前21世纪,中国已进入青铜时代,公元前5世纪,进入铁器时代,用冶炼之铜、铁制作武器、耕具、炊具、餐具、乐器、货币等。盐,早供食用,在公元前11世纪,周朝已设有掌盐政之官。公元前7~前6世纪,腓尼基人用山羊脂和草木灰制成肥皂。公元1世纪中国东汉时,造纸工艺已相当完善。化学工业发展史

化学工业发展史

化学工业发展史

化学工业发展史

化学工业发展史

公元前后,中国和欧洲进入炼丹术、炼金术时期。中国由于炼制长生不老药,而对医药进行研究。于秦汉时期完成的最早的药物专著《神农本草经》,载录了动、植、矿物药品*种。16世纪,李时珍的《本草纲目》总结了以前药物之大成,具有很高的学术水平。此外,7~9世纪已有关于黑火药三种成分混炼法的记载,并且在宋初时火药已作为军用。欧洲自3世纪起*炼金术,直至15世纪才由炼金术渐转为制药,史称15~17世纪为制药时期。在制药研究中为了配制药物,在实验室制得了一些化学品如硫酸、硝酸、盐酸和有机酸。虽未形成工业,但它导致化学品制备方法的发展,为18世纪中叶化学工业的建立,准备了条件。

早期的化学工业从18世纪中叶至20世纪初是化学工业的初级阶段。在这一阶段无机化工已初具规模,有机化工正在形成,高分子化工处于萌芽时期。

无机化工第一个典型的化工厂是在18世纪40年代于英国建立的铅室法硫酸厂。先以硫磺为原料,后以黄铁矿为原料,产品主要用以制硝酸、盐酸及药物,当时产量不大。在产业革命时期,纺织工业发展迅速。它和玻璃、肥皂等工业都大量用碱,而植物碱和天然碱供不应求。1791年N.吕布兰在法国科学院悬赏之下,获取专利,以食盐为原料建厂,制得纯碱,并且带动硫酸(原料之一)工业的发展;生产中产生的氯化氢用以制盐酸、氯气、漂白粉等为产业界所急需的物质,纯碱又可苛化为烧碱,把原料和副产品都充分利用起来,这是当时化工企业的创举;用于吸收氯化氢的填充装置,煅烧原料和半成品的旋转炉,以及浓缩、结晶、过滤等用的设备,逐渐运用于其他化工企业,为化工单元操作打下了基础。吕布兰法于20世纪初逐步被索尔维法(见纯碱)取代。19世纪末叶出现电解食盐的氯碱工业。这样,整个化学工业的基础──酸、碱的生产已初具规模。

有机化工纺织工业发展起来以后,天然染料便不能满足需要;随着钢铁工业、炼焦工业的发展,副产的煤焦油需要利用。化学家们以有机化学的成就把煤焦油分离为苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽、菲等芳烃。1856年,英国人W.H.珀金由苯胺合成苯胺紫染料,后经过剖析确定天然茜素的结构为二羟基蒽醌,便以煤焦油中的蒽为原料,经过氧化、取代、水解、重排等反应,仿制了与天然茜素完全相同的产物。同样,制药工业、香料工业也相继合成与天然产物相同的化学品,品种日益增多。1867年,瑞典人A.B.诺贝尔发明代那迈特炸药(见工业炸药),大量用于采掘和军工。

当时有机化学品生产还有另一支柱,即乙炔化工。于1895年建立以煤与石灰石为原料,用电热法生产电石(即碳化钙)的第一个工厂,电石再经水解发生乙炔,以此为起点生产乙醛、醋酸等一系列基本有机原料。20世纪中叶石油化工发展后,电石耗能太高,大部分原有乙炔系列产品,改由乙烯为原料进行生产。

高分子材料天然橡胶受热发粘,受冷变硬。1839年美国C.固特异用硫磺及橡胶助剂加热天然橡胶,使其交联成弹性体,应用于轮胎及其他橡胶制品,用途甚广,这是高分子化工的萌芽时期。1869年,美国J.W.海厄特用樟脑增塑硝酸纤维素制成赛璐珞塑料,很有使用价值。1891年H.B.夏尔多内在法国贝桑松建成第一个硝酸纤维素人造丝厂。1909年,美国L.H.贝克兰制成酚醛树脂,俗称电木粉,为第一个热固性树脂,广泛用于电器绝缘材料。

这些萌芽产品,在品种、产量、质量等方面都远不能满足社会的要求。所以,上述基础有机化学品的生产和高分子材料生产,在建立起石油化工以后,都获得很大发展。

化学工业的大发展时期从20世纪初至战后的60~70年代,这是化学工业真正成为大规模生产的主要阶段,一些主要领域都是在这一时期形成的。合成氨和石油化工得到了发展,高分子化工进行了开发,精细化工逐渐兴起。这个时期之初,英国G.E.戴维斯和美国的A.D.利特尔等人提出单元操作的概念,奠定了化学工程的基础。它推动了生产技术的发展,无论是装置规模,或产品产量都增长很快。

合成氨工业20世纪初期异军突起,F.哈伯用物理化学的反应平衡理论,提出氮气和氢气直接合成氨的催化方法,以及原料气与产品分离后,经补充再循环的设想,C.博施进一步解决了设备问题。因而使德国能在第一次世界大战时建立第一个由氨生产硝酸的工厂,以应战争之需。合成氨原用焦炭为原料,40年代以后改为石油或天然气,使化学工业与石油工业两大部门更密切地联系起来,合理地利用原料和能量。

石油化工1920年美国用丙烯生产异丙醇,这是大规模发展石油化工的开端。1939年美国标准油公司开发了临氢催化重整过程,这成为芳烃的重要来源。1941年美国建成第一套以炼厂气为原料用管式炉裂解制乙烯的装置。在第二次世界大战以后,由于化工产品市场不断扩大,石油可提供大量廉价有机化工原料,同时由于化工生产技术的发展,逐步形成石油化工。甚至不产石油的地区,如西欧、日本等也以原油为原料,发展石油化工。同一原料或同一产品,各化工企业却有不同的工艺路线或不同催化剂。由于基本有机原料及高分子材料单体都以石油化工为原料,所以人们以乙烯的产量作为衡量有机化工的标志。80年代,90%以上的有机化工产品,来自石油化工。例如氯乙烯、丙烯腈等,过去以电石乙炔为原料,这时改用氧氯化法以乙烯生产氯乙烯,用丙烯氨氧化(见氨化氧化)法以丙烯生产丙烯腈。1951年,以天然气为原料,用蒸汽转化法得到一氧化碳及氢,使碳一化学得到重视,目前用于生产氨、甲醇,个别地区用费托合成生产汽油。

高分子化工高分子材料在战时用于军事,战后转为民用,获得极大的发展,成为新的材料工业。作为战略物质的天然橡胶产于热带,受阻于海运,各国皆研究合成橡胶。1937年德国法本公司开发丁苯橡胶获得成功。以后各国又陆续开发了顺丁、丁基、氯丁、丁腈、异戊、乙丙等多种合成橡胶,各有不同的特性和用途。合成纤维方面,1937年美国 W.H.卡罗瑟斯成功地合成尼龙 66(见聚酰胺),用熔融法纺丝,因其有较好的强度,用作降落伞及轮胎用帘子线。以后涤纶、维尼纶、腈纶等陆续投产,也因为有石油化工为其原料保证,逐渐占有天然纤维和人造纤维大部分市场。塑料方面,继酚醛树脂后,又生产了脲醛树脂、醇酸树脂等热固性树脂。30年代后,热塑性树脂品种不断出现,如聚氯乙烯迄今仍为塑料中的大品种,聚苯乙烯为当时优异的绝缘材料,1939年高压聚乙烯用于海底电缆及雷达,低压聚乙烯、等规聚丙烯的开发成功,为民用塑料开辟广泛的用途,这是齐格勒-纳塔催化剂为高分子化工所作出的一个极大贡献。这一时期还出现耐高温、抗腐蚀的材料,如有机硅树脂、氟树脂,其中聚四氟乙烯有塑料王之称。第二次世界大战后,一些工程塑料也陆续用于汽车工业,还作为建筑材料、包装材料等,并逐渐成为塑料的大品种。

精细化工在染料方面,发明了活性染料,使染料与纤维以化学键相结合。合成纤维及其混纺织物需要新型染料,如用于涤纶的分散染料,用于腈纶的阳离子染料,用于涤棉混纺的活性分散染料。此外,还有用于激光、液晶、显微技术等特殊染料。在农药方面,40年代瑞士P.H.米勒发明第一个有机氯农药滴滴涕之后,又开发一系列有机氯、有机磷杀虫剂,后者具有胃杀、触杀、内吸等特殊作用。嗣后则要求高效低毒或无残毒的农药,如仿生合成的拟除虫菊酯类。60年代,杀菌剂、除草剂发展极快,出现了一些性能很好的品种,如吡啶类除草剂、苯并咪唑杀菌剂等。此外,还有抗生素农药(见农用抗生素),如中国1976年研制成的井冈霉素用于抗水稻纹枯病。医药方面,在1910年法国P.埃尔利希制成606砷制剂(根治梅素的*药)后,又在结构上改进制成914,30年代的磺胺药类化合物、甾族化合物等都是从结构上改进,发挥出*作用。1928年,英国A.弗莱明发现青霉素,开辟了抗菌素药物的新领域。以后研究成功治疗生理上疾病的药物,如治心血管病、精神病等的药物,以及避孕药。此外,还有一些专用诊断药物问世。涂料工业摆脱天然油漆的传统,改用合成树脂,如醇酸树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂等,以适应汽车工业等*涂饰的需要。第二次世界大战后,丁苯胶乳制成水性涂料,成为建筑涂料的大品种。采用高压无空气喷涂、静电喷涂、电泳涂装、阴极电沉积涂装、光固化等新技术(见涂料施工),可节省劳力和材料,并从而发展了相应的涂料品种。

现代化学工业20世纪60~70年代以来,化学工业各企业间竞争激烈,一方面由于对反应过程的深入了解,可以使一些传统的基本化工产品的生产装置,日趋大型化,以降低成本。与此同时,由于新技术革命的兴起,对化学工业提出了新的要求,推动了化学工业的技术进步,发展了精细化工、超纯物质、新型结构材料和功能材料。

规模大型化1963年,美国凯洛格公司设计建设第一套日产540t(即600sh.t)合成氨单系列装置,是化工生产装置大型化的标志。从70年代起,合成氨单系列生产能力已发展到日产 900~1350t,80 年代出现了日产1800~2700t合成氨的设计,其吨氨总能量消耗大幅度下降。乙烯单系列生产规模,从50年代年产50kt发展到70年代年产100~300kt,80年代初新建的乙烯装置*生产能力达年产 680kt。由于冶金工业提供了耐高温的管材,因之毫秒裂解炉得以实现,从而提高了烯烃收率,降低了能耗。其他化工生产装置如硫酸、烧碱、基本有机原料、合成材料等均向大型化发展。这样,减少了对环境的污染,提高了长期运行的可靠性,促进了安全、环保的预测和防护技术的迅速发展。

信息技术用化学品60年代以来,大规模集成电路和电子工业迅速发展,所需电子计算机的器件材料和信息记录材料得到发展。60年代以后,多晶硅和单晶硅的产量以每年20%的速度增长。80年代周期表中Ⅲ~V族的二元化合物已用于电子器件。随着半导体器件的发展,气态源如磷化氢 (PH3)等日趋重要。在大规模集成电路制备过程中,需用多种超纯气体,其杂质含量小于1ppm,对水分及尘埃含量也有严格要求。大规模集成电路的另一种基材为光刻胶,其质量和稳定性直接影响其集成度和成品率。此外,对基质材料、密封材料、焊剂等也有严格要求。1963年,荷兰菲利浦公司研制盒式录音磁带成功后,日益普及。它不仅用于音频记录、视频记录等,更重要的是用于计算器作为外存储器及内存储器,有磁带、磁盘、磁鼓、磁泡、磁卡等多种类型。光导纤维为重要的信息材料,不仅用于光纤通信,且在工业上、医疗上作为内窥镜材料。

高性能合成材料60年代已开始用聚酰胺(俗称尼龙)、聚缩醛类(如聚甲醛)、聚碳酸酯,以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 (ABS树脂)等为结构材料。它们具有高强度、耐冲击、耐磨、抗化学腐蚀、耐热性好、电性能优良等特点,并且自重轻、易成型,广泛用于汽车、电器、建筑材料、包装等方面。60年代以后,又出现聚砜、聚酯、聚苯醚、聚苯硫醚等。尤其是聚酰亚胺为耐高温、耐高真空、自润滑材料,可用于航天器。其纤维可做航天服以抗辐射。聚苯并噻唑和聚苯并咪唑为耐高温树脂,耐热性高,可作烧蚀材料,用于火箭。共聚、共混和复合使结构材料改性,例如多元醇预聚物与己内酰胺经催化反应注射成型,为尼龙聚醚嵌段共聚物,具有高冲击强度和耐热性能,用于农业和建筑机械。另一种是以纤维增强树脂的高分子复合材料。所用树脂主要为环氧树脂、不饱和聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺等。所用增强材料为玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维或碳纤维(常用丙烯腈基或沥青基)。这些复合材料比重轻、比强高、韧性好,特别适用于航天、航空及其他交通运输工具的结构件,以代替金属,节省能量。有机硅树脂和含氟材料也发展迅速,由于它们具有突出的耐高低温性能、优良电性能、耐老化、耐辐射,广泛用于电子与电器工业、原子能工业和航天工业。又由于它们具有生理相容性,可作人造器官和生物医疗器材。

能源材料和节能材料50年代原子能工业开始发展,要求化工企业生产重水、吸收中子材料和传热材料以满足需要。航天事业需要高能推进剂。固体推进剂由胶粘剂、增塑剂、氧化剂和添加剂所组成。液体高能燃料有液氢、煤油、偏二甲肼、无水肼等,氧化剂有液氧、发烟硝酸、四氧化二氮。这些产品都有严格的性能要求,已形成一个专门的生产行业。为了满足节能和环保的要求,1960年美国试制成可以实用的醋酸纤维素膜,以淡化海水、处理工业污水,以后又扩展用于医药、食品工业。但这种膜易于生物降解,也易水解,使用寿命短。1970年,开发了芳香族聚酰胺反渗透膜,它能够抗生物降解,但不能抗游离氯。1977年,改进后的反渗透复合膜用于海水淡化,每立方米淡水仅耗电23.7~28.4MJ。此外,还开发了电渗析和超过滤用膜等。聚砜中空纤维气体分离膜,用于合成氨尾气的氢氮分离及其他多种气体分离。这种膜分离技术比其他工业分离方法可以节能。精细陶瓷以其硬度见长,用作切削工具。1971年,美国福特汽车公司及威斯汀豪斯电气公司以β-氮化硅 (β-Si3N4)为燃汽透平的结构材料,运行温度曾高达1370℃,提高功效,节省燃料,减少污染,为良好的节能材料,但经10年试验,仍存在不少问题,尚须进一步改进。现主要用作陶瓷发动机、透平叶片、导电陶瓷、人造骨等。陶瓷的主要物系有氧化物系,如氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)等,和非氧化物系,如碳化物(SiC)、氮化物(BN)、氮化硅(Si3N4)等。80年代,为改进陶瓷的脆性,又在开发硅碳纤维增强陶瓷。

专用化学品得到进一步发展,它以很少的用量增进或赋予另一产品以特定功能,获得很高的使用价值。例如食品和饲料添加剂,塑料和橡胶助剂,皮革、造纸、油田等专用化学品,以及胶粘剂、防氧化剂、表面活性剂、水处理剂、催化剂等。以催化剂而言,由于电子显微镜、电子能谱仪等现代化仪器的发展,有助于了解催化机理,因而制备成各种专用催化剂,标志催化剂进入了新阶段。

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