现代化学工业：技术进步与产品创新

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。

1.规模大型化

1963年，美国凯洛格公司设计建成了第一套日产540t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最大生产能力达年产 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。

2.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1mg/kg，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。(www.xing528.com)

3.高性能合成材料

60年代已开始用聚酰胺(商品名称为锦纶)、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。其纤维可制作航天服以抗辐射。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，用于火箭的制造。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）。这些复合材料密度小、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、优良的电性能、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，还可作为人造器官和生物医疗器材。

4.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。固体推进剂由胶黏剂、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) 为燃气透平的结构材料，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。