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传统合成水杨酸的方法中，通常用2,5-二氯苯酚钾与CO2为原料单釜制备3,6-二氯水杨酸。Kolbe-Schmitt反应是一个非均相的气固反应，是一种高压高温反应过程，不仅反应时间长，单程收率低，质量也难以控制；反应结束后需要降温泄压后方可出料酸化，所以Kolbe-Schmitt反应设计高温高压，对其反应过程的连续化和进出料的连续化都有很大的难度。本发明提出的水杨酸的合成工艺，是在传统工艺的基础上，提出的一种改进的羧基化连续化反应的新合成方法；本发明通过改进了催化剂，反应物料投料比以及出料方式从而实现连续化生产的目的，来提高传统设备的生产效率。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种高压连续羧酸化合成水杨酸的方法，通过改进催化剂、反应物料投料比以及出料方式从而实现连续化生产的目的，提高了传统设备的生产效率。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高压连续羧酸化合成水杨酸的方法，包括以下步骤：(1)以2,5-二氯苯酚为原料，在有机溶剂二甲苯中，与氢氧化钾水溶液在回流条件(回流的温度为98-142℃)下进行分凝除水反应至水分除尽(分凝器中不再有水分出)合成2,5-二氯苯酚钾，见反应式(I)；所述的氢氧化钾与2,5-二氯苯酚的摩尔比为；(2)将步骤(1)中含有2,5-二氯苯酚钾的二甲苯溶液，与无水碳酸钾经过混合器混合后送入高压反应釜或回路反应器中，向高压反应釜或回路反应器中通入CO2，2,5-二氯苯酚钾、无水碳酸钾和CO2，在C7以上的醇类催化剂存在下反应生成3,6-二氯水杨酸钾，见反应式(II)；在高压反应釜或回路反应器中进行反应时，控制CO2的压力为，反应温度为135-160℃，反应时间为3-10hr；所述的无水碳酸钾与2,5-二氯苯酚钾的摩尔比为；(3)步骤(2)中物料反应3-10hr后，一边出料一边进料进行连续化生产；出料时，步骤(2)中高压高温的合成液通过喷枪出料管利用喷枪管道原理进行泄压连续出料至加水接收槽，再经过盐酸酸化、离心得到目标产物水杨酸；反应方程式如下：优选的，步骤(1)中，所述的2,5-二氯苯酚溶解于二甲苯中，2,5-二氯苯酚的质量分数为25％-45％，优选为30～35％；所述的氢氧化钾的水溶液，氢氧化钾
护肤大赏
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水杨酸是什么？
最近护肤界水杨酸面膜火了，也经常看到或者听说某某护肤品中含有水杨酸，水杨酸到底是什么？据说是祛痘神器，一抹就消，这么神速的效果堪比神仙水啊！那水杨酸为什么会这么厉害呢？
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水杨酸的小历史
水杨酸是一种脂溶性的有机酸，在自然界的柳树皮、白珠树以及甜桦树中广泛存在。
公元前1500年，古埃及人用柳树的叶子止痛。
公元前400年，西亚医学之父希波克拉底用咀嚼柳树皮的方法给患者退热止痛。后面发现具有散热镇痛作用的成分是水杨酸。
1897年，德国科学家 费利克斯.霍夫曼 ，利用水杨酸和乙酸，合成了具有出色解热镇痛作用的具有划时代意义的药物成分-----乙酰基水杨酸。就是大家耳熟能详的阿匹斯林。水杨酸开始在医药领域广泛投入使用。
1997年，皮肤科学大师 Albert M. Kligman 对30%的水杨酸焕肤进行了系统性的研究，并且发表论文，于是水杨酸开始名声大噪，在化妆品行业开始流行应用开来。
水杨酸也被称为皮肤界的“消炎药”，足以证明它的价值有多大了！
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水杨酸的作用
收缩毛孔：从植物中提取的水杨酸成分渗透入毛孔去除老化角质细胞，疏通被堵塞的毛孔，阻断粉刺的形成并收缩毛孔。
延缓衰老：众所周知，一些植物提取液中都有抗皱的成分，水杨酸也不例外。它促进皮肤新陈代谢，可以溶解角质层改善皮肤表面状况，延缓衰老，让皮肤恢复光滑细致。
控油祛痘：可以控制油脂分泌，而且水杨酸有消炎的作用，改善毛囊壁不洁净的状态，所以对治疗黑头、粉刺都有非常好的作用。
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水杨酸使用小贴士：
目前最近水杨酸面膜爆火，但是不是所有肌肤都适合含有水杨酸成分的护肤品。
对于干皮、敏感皮，不建议尝试水杨酸的祛痘产品，因为水杨酸带有刺激性，敏感肌和干皮的皮肤角质比较薄，有可能导致皮肤进一步变差，甚至会痘痘大爆发，情况更严重， 初期使用在耳根后试用一下 。
对于水杨酸含量比较高的产品，不要满脸使用，可以采用点涂的方式，只在有问题的部位使用，还有就算是油皮肌肤也不能长时间使用哦。
水杨酸使用的方法：在问题皮肤处涂抹水杨酸，皮肤好转后停止每天使用。
1、苯酚与氢氧化钠反应生成苯酚钠，蒸馏脱水后，通二氧化碳进行羧基化反应，制得水杨酸钠盐，再用硫酸酸化，而得粗品。粗品经升华精制得成品。原料消耗定额：苯酚（98%）704kg/t、烧碱（95%）417kg/t、硫酸（95%）500kg/t、二氧化碳（99%）467kg/t。2、其制备方法是由苯酚钠盐与二氧化碳羧基化后再经酸化而得。用苯酚及液体烧碱制成苯酚钠盐溶液，真空干燥，然后于100℃下慢慢通入干燥的二氧化碳，当压力达到～时，停止通二氧化碳，升温至140～180℃。反应完毕后加清水，使水杨酸钠盐溶解后进行脱色、过滤，再加硫酸酸化，即析出水杨酸，经过滤、洗涤、干燥即得成品。
合成氯乙醇经氨化、环合成哌嗪盐酸盐，再用氢氧化钠中和制得六水哌嗪合成无水哌嗪的最佳工艺条件:1.采用离子交换法制备的Ca- ZSM-5催化剂作为脱氨环化反应的催化剂具有较好的活性和选择性.通过实验所确定的最佳制备条件为:硅铝比值为50的ZSM-5型分子筛; 的CaCl<,2>溶液在25℃下浸渍48hr;在110℃条件下干燥3hr左右;最后在500℃下活化.合成实验所确定的适宜工艺条件为:原料液浓度40％(质量分数),反应温度360±5℃,反应空速为 <,-1>.hr<,-1>.在此工艺条件下,乙二胺转化率为,哌嗪收率为,三乙烯二胺收率为 ,总收率为：110-85-0的纯度为,三乙烯二胺的纯度为.对该反应进行的动力学研究表明该反应的级数近似为级,在 330℃-360℃下装置所在的条件内,宏观动力学模型为R<,m>=×10<6>exp(×10< 3>/T)c<><, m>.4.以乙二胺为原料常压气相法合成无水哌嗪的工艺路线是可行的,经济前景预测和分析表明该产品具有较好的经济效益和社会效益.性质分子式：C4H10N2分子质量：沸点：145-146℃熔点：108-112℃中文名称：哌嗪双二甲胺四甲二胺对二氮已环二乙基二胺哌吡嗪无水哌嗪对二氮己环英文名称：Piperazine1,4-diazacyclohexane性状描述：无色透蛤针状或叶状结晶。熔点106℃（无水物），44℃（水合物）。沸点146℃（无水物），125-130℃（水合物），折光率（113℃）。闪点109℃，易溶于水，溶于醇，不溶于乙醚。10%水溶液的pH为。
中文名称： 哌嗪 英文名称： piperazine 中文名称2： 对二氮己环 CAS No.： 110-85-0 分子式： C4H10N2 分子量： 理化特性主要成分： 纯品 外观与性状： 无色结晶，具有氨的气味，有强吸湿性。 熔点(℃)： 沸点(℃)： 饱和蒸气压(kPa)： ℃ 闪点(℃)： 107() 溶解性： 溶于水、甲醇、乙醇，微溶于苯、乙醚。 主要用途： 用于制造树脂和聚合物及制药。 健康危害： 大量接触本品，吸入或经皮吸收，能引起虚弱、视力模糊、共济失调、震颤、癫痫样抽搐。此外，本品能引起高铁血红蛋白血症，影响血液携氧能力，出现头痛、头晕、恶心、紫绀。眼接触引起严重刺激和灼伤。对皮肤有刺激性，可致灼伤。慢性影响：本品粉尘或液体，对皮肤和肺有致敏性，引起皮肤刺痒、皮疹和哮喘。 燃爆危险： 本品可燃，具腐蚀性、刺激性，可致人体灼伤，具致敏性。 危险特性： 遇明火、高热可燃。燃烧分解时, 放出有毒的氮氧化物气体。受热分解放出有毒气体。具有腐蚀性。哌嗪 药物名称： 哌嗪药物别名： 哌哔嗪，驱蛔灵英文名称： Pinerazine药物说明： 枸橼酸哌嗪片：每片；。枸橼酸哌嗪糖浆：每100ml含本品16g。磷酸哌嗪片：每片；。 六一宝塔糖：为小儿驱蛔药，每粒含磷酸哌嗪。小儿每岁1粒，1次服。必要时2周后重复治疗。 主要成分： 暂无性状特征： 暂无功能主治： 本品具有麻痹蛔虫肌肉的作用（其机制可能是哌嗪在虫体神经肌肉接头处发挥抗胆碱作用，阻断了神经冲动的传递），使蛔虫不能附着在宿主肠壁，随粪便排出体外。蛔虫在麻痹前不表现兴奋作用，故使用本品较安全。口服后胃肠道吸收迅速，一部分在体内代谢，其余部分由尿排出。两种盐的体内过程相似，但排泄率个体差异较大。 临床用于肠蛔虫病，蛔虫所致的不全性肠梗阻和胆道蛔虫病绞痛的缓解期。此外亦可用于驱蛲虫。 用法用量： （1）枸橼哌嗪：驱蛔虫，成人3～，睡前一次服，连服2日。小儿每日100～160mg／kg，1日量不得超过3g。连服2天。一般不必服泻药。驱蛲虫，成人每次1～，1日2～，连服7～10日；小儿1日60mg／kg，分两次服，每日总量不超过2g，连服7～10日。 （2）磷酸哌嗪：驱蛔虫，1日～3g，睡前1次服，连服2日；小儿，80～130mg／kg，1日量不超过，连服2日。驱蛲虫，1次～1g，1日～2g，连服7～10日；小儿每日50mg／kg，分2次服，1日量不超过2g，连服7～10日。 不良反应： 暂无注意事项： （1）本品毒性低，但用量大时亦可引起头晕、头痛、恶心、呕吐等，少数病例可出现荨麻疹、乏力、胃肠功能紊乱、共济失调等反应。 （2）有肝、肾功能不良，神经系统疾患及癫痫史的患者禁用。 （3）便秘者可加服泻药。
1 哌嗪合成工艺 由单乙醇胺（MEA）合成 该工艺以Fe-Ni（Co）为催化剂，压力，温度300℃，乙醇胺与液氨反应生成哌嗪。该路线原料易得，价格便宜，反应产物为哌嗪和乙二胺，但收率低，哌嗪的收率仅为25％，联产乙二胺的收率为45％。美为Texaco和UnionCarbide公司拥有该工艺专利。 早期工艺是以单乙醇胺为原料在氢气加压下与过量氨反应制取哌嗪，由于压力高，介质为易爆气体，操作起来有很大的危险性，国外公司就有因爆炸而停产的先例。 目前世界上已首次开发成功以固体酸为催化剂的气相法新工艺，该新工艺使物科学单乙醇胺蒸气在减压下于350～400℃时通过固体酸催化剂，经分子内脱水反应合成哌嗪。与液相法相比，新工艺开发的催化剂是气化硅载碱性金属和微量酸性氧化物组成的固体酸，哌嗪收率高，催化剂寿命长。我国浙江大学报道了在15MPa下由乙醇胺与液氨气相合成哌嗪的研究，哌嗪收率仅为36％。 以环氧乙烷和乙二胺为原料合成 美国ICTA公司采用环氧乙烷和乙二胺为原料合成哌嗪，反应分三步进行。 乙二胺、环氧乙烷和溶剂按一定比例加入缩合反应器内，反应生成N-β-羟乙基乙二胺，N-β-羟乙基乙二胺和水在环化反应器中催化、脱水、环化，生成哌嗪。分离塔分离出六水哌嗪，萃取精馏脱水得到无水哌嗪。 该工艺路线优点是原料易得，反应条件温和、收率高（82％），且每步反应的产物都可作为一个成品出售，可根据市场需求调节产物。缺点是反应需三步完成，工艺复杂，反应时间长，设备投资费用高。陕西省就有一家企业曾计划引进该技术，但因种种原因而搁浅。 以乙二胺（EDA）为原料合成 选用的催化剂不同反应结果也不同。以KZSM－5沸石作催化剂，反应温度为340℃，在气相条件下经过3天以上的反应，乙二胺转化率由90％降为80％，生成哌嗪和三乙烯二胺的选择性基本保持在95％以上；若以H型沸石作催化剂，在330℃、3×105 Pa条件下，40％的乙二胺溶液与催化剂接触发生反应，哌嗪收率为36．95%，选择性为57％；或者以CSZSM－5沸石作催化剂，在 340℃的条件下，乙二胺水溶液与催化剂接触反应乙二胺转化率为55％，生成哌嗪选择性为55％大连化物所与复旦大学进行了分子筛催化乙二胺制哌嗪的反应机理研究。 1．4 以β-羟乙基乙二胺为原料合成 该反应所使用催化剂是Cu－Cr－Fe氧化物，或Cu－Cr－Mn氧化物，压力8～26MPa，反应温度110～3O0℃，反应时间2～40h，哌嗪收率78％～98％。该方法的特点是副产物少，哌嗪收率高，缺点是液相间歇反应、条件苛刻、催化剂与反应产物难以分离。天津大学在加压反应釜内由β-羟乙基乙二胺液相反应合成哌嗪，哌嗪的收率达87％。 1．5 以二乙烯三胺为原料合成 反应温度约175～225℃，压力为～，若用Ni－Mgo为催化剂，无水哌嗪产率可达到81％，若用雷诺Ni作催化剂，哌嗪产率仅有50％左右。但是多胺类化合物价格较高，因此用该法生产无水哌嗪成本较高。 1．6 由二醇和乙二胺为原料合成 在Ru3（CO）12和Bu3P存在的条件下，乙二醇和乙二胺发生环化、缩合反应，生成哌嗪的收率为60%～90%，在该法催化剂为羟基化合物，较难实现工业化。
1. Synthesisand Characterization of a Novel Type of Self-assembledChiralZirconium PhosphonaTes and Its Application for Heterogeneous Asymmetric Catalysis Journal of Molecular CatalysisA: Chemical .2006（in press）.(通讯联系人)2. 有机-无机杂化磷酸锆及胺插层化合物的 MAS NMR研究,无机化学学报, 2006,22(1):111. （第一作者）3. Synthesis of the novel layered amorphous and crystalline zirconium phosphate-phosphonates Zr(HPO4)[O3PCH2N(CH2CH2)2O]·nH2O, Zr(HPO4)[O3PCH2N(CH2CO2H)2] ·nH2O, zirconium phosphonates Zr[(O3PCH2)NCH2CO2H]·nH2O and the catalytic activities of their palladium complexes in hydrogenation. J. Mol. Catal. A: Chemical,2004. 208：129-133。（第一作者，SCI收录）4. Preparation, characterization and application of a new type of ion exchanger and solid acid zirconium sulfonated oligo-polystyrenylphosphonate-phosphate supported on ZrO2(SCI收录).J. Mol. Catal. A: Chemical,2004. 217：133-138 （第四作者，SCI收录）5. 1H NMR快速定量测定咔啦咪星B硅烷化反应的硅烷化程度 (SCI收录).《分析化学》，2004,32（10）：13. （第一作者，SCI收录）.6. 磺酸型水溶性膦配体的合成.《应用化学》，2004,21（5）：464-46。（第一作者）7. Synthesis of a new type of amphilic and water-soluble tertiary phosphine ligands substituted by an ethoxylated phosphonic acid chain and their palladiumcomplexes. J. Mol. Catal. A: Chemical,2003，195/1-2：47-53。（第一作者，SCI收录）8. Synthesis of new type of water-soluble hybrid phosphine-phosphonate ligands. Synth. Commun.,2001, 32 (4): 539-546 （第一作者，SCI收录）9. Synthesis of the new type of water-soluble ligands N,N-Bis(dipheny phosphinomethyl) -2-aminoethylphosphonic acid (Ph2PCH2)2NCH2CH2PO3H2 and its sodium salt. Molecules,2001, 6:390-395. （第一作者，SCI收录）10. 一些晶态层状有机-无机混合磷酸锆的制备、表征和层间距分析. 无机化学学报，2001，17（1）： 124-128. （第一作者，SCI-E收录），11. [（N-膦酸亚甲基）亚氨基二乙酸-亚磷酸氢]锆-钯催化剂的催化加氢活性，离子交换与吸附， 1998，14（1）：11-17。（第一作者，EI收录）12. A new simple route to N-substituted 2- aminoethylphosphonic acids, ., 1998, 28 (14): 2659- 2664.( 第三作者，SCI收录).13. N,N′-双（二苯膦甲基）哌嗪和钯配合物的合成及苄基氯的催化羰基化反应，《应用化学》，2002,19(4):359-363，（第一作者）。14. 含羟基、膦酸根水溶性膦配体的合成, 《应用化学》，2002,19(12)：1154-1157，（第一作者）。15. 膦酸根型水溶性膦配体的质子离解和紫外光谱特性. 《化学研究与应用》， 2002(4):436-439。（第一作者）16. 一类新型水溶性膦配体H2O3PCH2CH2NHCH2CH2 (OCH2CH2)nN(CH2PPh2)2及其钠盐的合成. 《分子催化》，2001，15（6）：441-443。（第一作者）。17. Synthesis of a new type of amphilic and water-soluble tertiary phosphine ligands substituted by an ethoxylated phosphonic acid chain and their palladium complexes. Chinese Chemical Letter, 2002，13(9): 839-842. （第二作者，SCI收录）18. N-取代氨乙基膦酸为配位中心的Keggin型杂多酸.《中国科学（B辑）》, 2001，31(4)： 349-354。（第四作者，SCI收录，EI收录）。19. heteropoly acids of the Keggin type with N-substituted β- amminoethylphosphonicacids as coordinate center. Fu Xiangkai, Cheng Jingrong, Li Longqin, Ma in China（Series B），2001 ，44（5）：524-531。（第四作者，SCI收录，EI收录）。20. 胍乙基-双腈乙基胺乙基及胺乙基-膦酸锆-钯催化剂的催化加氢性能，《应用化学》，1999，16（1）：11。（第二作者）21. 亚磷酸氢锆/聚乙烯吡咯烷酮/钯催化剂的催化加氢性能，《应用化学》，1998，15（1）：17。（第二作者）22. 甘氨酸-N,N-双亚甲基膦酸锆钯催化剂的催化加氢性能，《应用化学》，1997，14（1）：74。（第二作者）23. 结晶度对ZGDMP催化剂加氢性能的影响，《物理化学学报》，1996，12（12）：1079。（第二作者）24. 带络合基团的混合磷酸-膦酸锆载体的研制，《催化学报》，1996，17（3）：260。（第三作者）25．含氮两亲膦配体N,N′-双（二苯膦甲基）哌嗪及钯配合物的合成和催化羰化反应.《分子催化》， 2001，15（6）：444-446。（第二作者）26． 新型负载配位催化剂ZBDPPEDAEPA/TiO2/Pd催化羰基化反应研究..《分子催化》，2001，15（6）：447-450。（第三作者）
有机化学的发展简史“有机化学”这一名词于1806年首次由贝采里乌斯提出。当时是作为“无机化学”的对立物而命名的。由于科学条件限制，有机化学研究的对象只能是从天然动植物有机体中提取的有机物。因而许多化学家都认为，在生物体内由于存在所谓“生命力”，才能产生有机化合物，而在实验室里是不能由无机化合物合成的。1824年，德国化学家维勒从氰经水解制得草酸；1828年他无意中用加热的方法又使氰酸铵转化为尿素。氰和氰酸铵都是无机化合物，而草酸和尿素都是有机化合物。维勒的实验结果给予“生命力”学说第一次冲击。此后，乙酸等有机化合物相继由碳、氢等元素合成，“生命力”学说才逐渐被人们抛弃。由于合成方法的改进和发展，越来越多的有机化合物不断地在实验室中合成出来，其中，绝大部分是在与生物体内迥然不同的条件下合成出来的。“生命力”学说渐渐被抛弃了，“有机化学”这一名词却沿用至今。从19世纪初到1858年提出价键概念之前是有机化学的萌芽时期。在这个时期，已经分离出许多有机化合物，制备了一些衍生物，并对它们作了定性描述，认识了一些有机化合物的性质。法国化学家拉瓦锡发现，有机化合物燃烧后，产生二氧化碳和水。他的研究工作为有机化合物元素定量分析奠定了基础。1830年，德国化学家李比希发展了碳、氢分析法，1833年法国化学家杜马建立了氮的分析法。这些有机定量分析法的建立使化学家能够求得一个化合物的实验式。当时在解决有机化合物分子中各原子是如何排列和结合的问题上，遇到了很大的困难。最初，有机化学用二元说来解决有机化合物的结构问题。二元说认为一个化合物的分子可分为带正电荷的部分和带负电荷的部分，二者靠静电力结合在一起。早期的化学家根据某些化学反应认为，有机化合物分子由在反应中保持不变的基团和在反应中起变化的基团按异性电荷的静电力结合。但这个学说本身有很大的矛盾。类型说由法国化学家热拉尔和洛朗建立。此说否认有机化合物是由带正电荷和带负电荷的基团组成，而认为有机化合物是由一些可以发生取代的母体化合物衍生的，因而可以按这些母体化合物来分类。类型说把众多有机化合物按不同类型分类，根据它们的类型不仅可以解释化合物的一些性质，而且能够预言一些新化合物。但类型说未能回答有机化合物的结构问题。这个问题成为困扰人们多年的谜团。从1858年价键学说的建立，到1916年价键的电子理论的引入，才解开了这个不解的谜团，这一时期是经典有机化学时期。1858年，德国化学家凯库勒和英国化学家库珀等提出价键的概念，并第一次用短划“—”表示“键”。他们认为有机化合物分子是由其组成的原子通过键结合而成的。由于在所有已知的化合物中，一个氢原子只能与一个别的元素的原子结合，氢就选作价的单位。一种元素的价数就是能够与这种元素的一个原子结合的氢原子的个数。凯库勒还提出，在一个分子中碳原子之间可以互相结合这一重要的概念。1848年巴斯德分离到两种酒石酸结晶，一种半面晶向左，一种半面晶向右。前者能使平面偏振光向左旋转，后者则使之向右旋转，角度相同。在对乳酸的研究中也遇到类似现象。为此，1874年法国化学家勒贝尔和荷兰化学家范托夫分别提出一个新的概念：同分异构体，圆满地解释了这种异构现象。他们认为：分子是个三维实体，碳的四个价键在空间是对称的，分别指向一个正四面体的四个顶点，碳原子则位于正四面体的中心。当碳原子与四个不同的原子或基团连接时，就产生一对异构体，它们互为实物和镜像，或左手和右手的手性关系，这一对化合物互为旋光异构体。勒贝尔和范托夫的学说，是有机化学中立体化学的基础。1900年第一个自由基，三苯甲基自由基被发现，这是个长寿命的自由基。不稳定自由基的存在也于1929年得到了证实。在这个时期，有机化合物在结构测定以及反应和分类方面都取得很大进展。但价键只是化学家从实践经验得出的一种概念，价键的本质尚未解决。现代有机化学时期 在物理学家发现电子，并阐明原子结构的基础上，美国物理化学家路易斯等人于1916年提出价键的电子理论。他们认为：各原子外层电子的相互作用是使各原子结合在一起的原因。相互作用的外层电子如从—个原了转移到另一个原子，则形成离子键；两个原子如果共用外层电子，则形成共价键。通过电子的转移或共用，使相互作用的原子的外层电子都获得惰性气体的电子构型。这样，价键的图象表示法中用来表示价键的短划“—”，实际上是两个原子共用的一对电子。1927年以后，海特勒和伦敦等用量子力学，处理分子结构问题，建立了价键理论，为化学键提出了一个数学模型。后来马利肯用分子轨道理论处理分子结构，其结果与价键的电子理论所得的大体一致，由于计算简便，解决了许多当时不能回答的问题。
有机化学发展介绍及前景一.发展介绍1806年首次由瑞典的贝采里乌斯(—1848)提出,当时是作为无机化学的对立物而命名的。19世纪初,许多化学家都相信,由于在生物体内存在着所谓的“生命力”,因此,只有在生物体内才能存在有机物,而有机物是不可能在实验室内用无机物来合成的。1824年,德国化学家维勒(�hler,1800—1882)用氰经水解制得了草酸;1828年,他在无意中用加热的方法又使氰酸铵转化成了尿素。氰和氰酸铵都是无机物,而草酸和尿素都是有机物。维勒的实验给予“生命力”学说以第一次冲击。在此以后,乙酸等有机物的相继合成,使得“生命力”学说逐渐被化学家们所否定。 有机化学的历史大致可以分为三个时期。 一是萌芽时期,由19世纪初到提出价键概念之前。 在这一时期,已经分离出了许多的有机物,也制备出了一些衍生物,并对它们作了某些定性的描述。当时的主要问题是如何表示有机物分子中各原子间的关系,以及建立有机化学的体系。法国化学家拉瓦锡(—1794)发现,有机物燃烧后生成二氧化碳和水。他的工作为有机物的定量分析奠定了基础。在1830年,德国化学家李比希( Liebig,1803—1873)发展了碳氢分析法;1883年,法国化学家杜马(—1884)建立了氮分析法。这些有机物定量分析方法的建立,使化学家们能够得出一种有机化合物的实验式。 二是经典有机化学时期,由1858年价键学说的建立到1916年价键的电子理论的引入。 1858年,德国化学家凯库勒(—1896)等提出了碳是四价的概念,并第一次用一条短线“—”表示“键”。凯库勒还提出了在一个分子中碳原子可以相互结合,且碳原子之间不仅可以单键结合,还可以双键或三键结合。此外,凯库勒还提出了苯的结构。 早在1848年法国科学家巴斯德(—1895)发现了酒石酸的旋光异构现象。1874年荷兰化学家范霍夫('t Hoff, 1852—1911)和法国化学家列别尔( Bel,1847—1930)分别独立地提出了碳价四面体学说,即碳原子占据四面体的中心,它的4个价键指向四面体的4个顶点。这一学说揭示了有机物旋光异构现象的原因,也奠定了有机立体化学的基础,推动了有机化学的发展。 在这个时期,有机物结构的测定,以及在反应和分类方面都取得了很大的进展。但价键还只是化学家在实践中得出的一种概念,有关价键的本质问题还没有得到解决。 三是现代有机化学时期。 1916年路易斯(—1946)等人在物理学家发现电子、并阐明了原子结构的基础上,提出了价键的电子理论。他们认为,各原子外层电子的相互作用是使原子结合在一起的原因。相互作用的外层电子如果从一个原子转移到另一个原子中,则形成离子键;两个原子如共用外层电子,则形成共价键。通过电子的转移或共用,使相互作用原子的外层电子都获得稀有气体的电子构型。这样,价键图像中用于表示价键的“—”,实际上就是两个原子共用的一对电子。价键的电子理论的运用,赋予经典的价键图像表示法以明确的物理意义。 1927年以后,海特勒(—)等人用量子力学的方法处理分子结构的问题,建立了价键理论,为化学键提出了一个数学模型。后来,米利肯(—1986)用分子轨道理论处理分子结构,其结果与价键的电子理论所得的结果大体上是一致的,由于计算比较简便,解决了许多此前不能解决的问题。对于复杂的有机物分子,要得到波函数的精确解是很困难的,休克尔(ückel,1896—)创立了一种近似解法,为有机化学家们广泛采用。在20世纪60年代,在大量有机合成反应经验的基础上,伍德沃德(—1979)和霍夫曼(—)认识到化学反应与分子轨道的关系,他们研究了电环化反应、σ键迁移重排和环加成反应等一系列反应,提出了分子轨道对称守恒原理。日本科学家福井谦一(1918—1998)也提出了前线轨道理论。 在这个时期的主要成就还有取代基效应、线性自由能关系、构象分析,等等。二.21世纪有机化学的发展在21世纪，有机化学面临新的发展机遇。一方面，随着有机化学本身的发展及新的分析技术、物理方法以及生物学方法的不断涌现，人类在了解有机化合物的性能、反应以及合成方面将有更新的认识和研究手段；另一方面，材料科学和生命科学的发展，以及人类对于环境和能源的新的要求，都给有机化学提出新的课题和挑战。有机化学将在物理有机学、有机合成学、天然产物学、金属有机学、化学生物学、有机分析和计算学、农药化学、药物化学、有机材料化学等各个方面得到发展。 物理有机化学 物理有机化学是用物理化学的方法研究有机化学的科学。主要的研究发展方向有： 1.运用现代光谱、波谱和显微技术表征分子结构，探索其与性能（物理、化学、生理、材料……）的关系；新分子和新材料的设计和理论研究。 2. 反应机理（协同、离子、自由基、卡宾、激发态、电子转移……） 和活泼中间体。 3. 主—客体化学；分子间弱相互作用和超分子化学；分子组装和识别；功能大分子和小分子相互作用及信息传递。 4. 新的计算化学方法、分子力学和动力学、分子设计软件包的开发；与实验的互补与指导。有机合成化学研究从较简单的前体小分子到目标分子的过程和结果的科学。有机合成化学是有机化学的主要内容。70年代以来，有机合成步入了一个新的高涨发展时期。 有机合成的基础是各种各样的基元合成反应，发现新的反应或用新的试剂或技术改善提高已有的反应的效率和选择性是发展有机合成的主要途径。 合成反应方法学上的一个重大进展是大量的合成新试剂的出现，特别是元素有机和金属有机试剂。利用光、电、声等物理因素的有机合成反应也要给以适当的重视。 高选择性试剂和反应是有机合成化学中最主要的研究课题之一，其中包括化学和区域选择控制，立体选择性控制和不对称合成等。后者是近年来发展得较快的领域，包括了反应底物中手性诱导的不对称反应，化学计量手性试剂的不对称反应，手性催化剂不对称反应，利用生物的不对称合成反应和新的拆分方法等。反映过渡态反应部位的构象是反应选择性的关键因素 复杂有机分子的全合成一直是最受关注的领域，体现合成化学的水平，与生物科学相结合，重视分子的功能则是合成化学家的新热点。有机合成化学的发展方向有： Z n& V& a+ 1.合成方法学 新概念、试剂、方法、反应的运用，实用的在温和条件下经过较简单的步骤高选择性高产率地转化为目标分子。 2. 具独特性能（生理、材料、理论兴趣）的分子的（全）合成。 3. 资源可持续利用的无害原料、原子经济和环境友好的反应介质、过程和工艺路线、绿色安全的产品。 4. 学科新生长点、交叉点的扩展和手性、仿生等新技术的运用。化学生物学在分子水平上研究生物机体的代谢产物及其变化规律性；利用有机化学的方法研究调控生命体系过程的科学。化学生物学是顺应20世纪后半叶生物学日新月异的发展，在化学学科的原有的几个分支——生物有机学、生物无机化学，生物分析化学、生物结构化学以及天然产物化学的基础上提出的新兴学科。化学生物学研究目前大致包括以下几个部分：1.从天然化合物和化学合成的分子中发现对生物体的生理过程具有调控作用的物质，并以这些生物活性小分子作为探针和工具，研究它们与生物靶分子的相互识别和信息传递的机理。2.发现自然界中生物合成的基本规律，从而为合成更多样性的分子提供新的理论和技术。3.作用于新的生物靶点的新一代的治疗药物的前期基础研究。4.发展提供结构多样性分子的组合化学。5.对于复杂生物体系进行静态和动态分析的新技术等。金属有机化学研究金属有机化合物[各种不同类型的C—M（杂原子）]的结构、合成、反应及其应用的科学。主要的研究发展方向有：1. 金属有机化学基元反应及其机理；各种不同类型的C—H（C、杂原子）的选择性形成、切断。2. 导向合成化学和聚合反应的金属有机化学；金属有机化合物的新型高效催化作用及其应用。药物化学和农药化学药物化学是有机化学的一个重要分支，与生命科学密切相关。它是研究与人类疾病和健康、植物保护等生命现象有关的创新药物研制的科学。药物化学的发展领域：1. 高通量生物活性筛选；药物作用靶点和基于构效关系指导下的分子设计和组合化学学库设计。2. 生化信息学的应用和创新、仿生及先导药物的发现、开发。3. 非传统机制的药物合成、分析和功能测试。有机新材料化学有机材料化学是研究以有机化合物为基础的新型分子材料的开发的科学。现代科学技术突飞猛进的发展，尤其是信息技术的发展，对材料科学提出了更高的要求，迫切需要研究新材料。相对于其他功能材料，以有机化学为基础的分子材料具有以下的特点：1.化学结构种类繁多，给人们提供了很多发现新材料的机遇；2.运用现代合成化学的理论和方法，能够有目的的改变分子的结构，进行功能组合和集成；3.运用组装和质组装的原理，能够在分子层次上组装功能分子，调控材料的性能。有机材料化学的发展方向有以下：1. 有机固体、半导体、超导体、光导体、非线性光学、铁磁体、聚合物材料。2. 具有特殊和潜在光、电、磁功能分子的合成和器件有序组装。3. 功能分子的结构、排列、组合和物化性能、机制的关系，新分子材料的设计和应用。有机分离分析化学研究有机物的分离、定性定量分析和结构解析的科学。研究方向：1. 基于近代光谱、波谱、色谱技术的进步对微（痕）量有机物的高效分析鉴定。2. 复杂的生物活性大分子和混合物中的有效组份及环境样品的分离分析方法的建立。绿色化学面对环境保护的重大压力，绿色化学提出来一些新的观念，起基本点是，通过研究和改进化学化工反应以及相关的工艺，从根本上减少以至消除副产物的生成，从源头上解决环境污染的问题。以此为目的的研究所带来的新的高效化工工艺也会大大提高经济效益。可以看出，绿色化学是对世纪化学化工研究的重要发展方向，是实现可持续发展的重要保障。本领域的发展和研究：1.发展高效、高选择性的“原子经济性”反应其中，催化的不对称合成反应仍是获得单一性分子的方法之一，应加强有关的新反应、新技术、新配体及催化剂的研究，加强开发和改进与绿色有关的生物催化的有机反应的研究。2.开发符合绿色化学要求的新反应以及相关的工艺降低或者避免使用对环境有害的原料，减少副产物的排放，直至实现零排放。3. 环境友好的反应介质的开发和利用其中可包括水、超临界流体、近临界流体、离子液体等，以替代传统反应介质的研究。4.可重复使用材料、可降解材料和生物质的利用以及生活中废弃物的再利用。在我们的生活中，有机化学的身影无处不在。能否好好的利用和发展有机化学也将在一定程度上影响着我们生活水平的高低。相信随着科学理论的发展，更多的基础学科相互交融，将在更多的领域发挥更大的作用。
1、纳米Fe_3O_4及Fe_3O_4-SrFe_(12)O_(19)吸波复合材料的制备及性能2、纳米Ag颗粒/In-3Ag复合焊料的微观组织演变3、基于宏微观分析的碳纤维增强高分子复合材料强度性能表征4、新型无卤膨胀阻燃聚丙烯的制备及阻燃性能5、热残余应力对内埋光纤光栅传感性能的影响6、独角仙鞘翅微结构及其纳米力学性能7、聚丙烯-钢纤维混杂高强混凝土高温性能研究8、复合材料层合板准静压损伤的数值模拟9、MgO/Li_2O(mol)及烧结温度对结合剂及cBN磨具性能的影响10、复合材料层合板临界屈曲载荷分散性研究11、Si、Mg含量对离心铸造原位颗粒增强Al-xSi-yMg复合材料的组织与耐磨性能的影响12、颗粒增强金属基复合材料涂层的制备及其特性与应用13、三维五向编织复合材料渐进损伤分析的数值方法14、纳米银/环化聚丙烯腈复合物的制备与结构表征15、功能化碳纳米管的制备及功能化碳纳米管/尼龙6复合纤维16、石墨烯/聚苯胺复合材料的电磁屏蔽性能17、二维编织C/SiC复合材料的非线性损伤本构模型与应用18、压电复合材料表面化学镀镍工艺及镀层性能19、微米级煅烧羟基磷灰石/壳聚糖复合膜的制备及性能20、纳米TiO_2颗粒弱界面增强复合材料宏观力学行为有限元模拟
碳化硅颗粒增强铝基复合材料的研究现状及发展趋势摘要：综述了铝基复合材料的发展历史及国内外研究现状，重点阐述了碳化硅颗粒增强铝基复合材料制备工艺的发展现状。同时说明了碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究中仍存在的问题，在此基础上展望了该复合材料的发展前景。关键词：SiCp /Al 复合材料； 制备方法中图分类号：TB333 文献标识码：A 文章编号：1001-3814(2011)12-0092-05Research Status and Development Trend of SiCP/Al CompositeZHENG Xijun, MI Guofa(College of Material Science and Engineer, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, China)Abstract：The development history, domestic and foreign research present situation of SiCP /Al composite wasintroduced, the research progress of preparation process for SiCP /Al composite were elaborated, the research on SiCP /Alcomposite was analyzed and the development prospect of the composite was put words：SiCp /Al composite; preparation methods收稿日期:2010-11-20作者简介:郑喜军(1982- ),男,河南西平人,硕士研究生,研究方向为材料加工工程;电话:;E-mail:《热加工工艺》2011 年第40 卷第12 期下半月出版Material & Heat Treatment 材料热处理技术应用进行了广泛的关注和研究，从材料的制备工艺、组织结构、力学行为及断裂韧性等方面做了许多基础性的工作， 取得了显著的成绩。在美国和日本等国，该类材料的制备工艺和性能研究已日趋成熟，在电子、军事领域开始得到实际应用。SiC 来源于工业磨料，可成百吨的生产，价格便宜，SiC 颗粒强化铝基复合材料被美国视为有突破性进展的材料， 其性能可与钛合金媲美，而价格还不到钛合金的1/10。碳化硅颗粒增强铝基复合材料是最近20 年来在世界范围内发展最快、应用前景最广的一类不连续增强金属基复合材料，被认为是一种理想的轻质结构材料，尤其在机动车辆发动机活塞、缸头(缸盖)、缸体等关键产品和航空工业中具有广阔的应用前景[5-7]。在1986 年，美国DuralAluminumComposites 公司发明了碳化硅颗粒增强铝硅合金的新技术， 实现了铸造铝基复合材料的大规模生产， 以铸锭的形式供给多家铸造厂制造各种零件[8-9]。美国Duralcan 公司在加拿大己建成年产11340 t 的SiC/Al 复合材料型材、棒材、铸锭以及复合材料零件的专业工厂。目前，Duralcan 公司生产的20%SiCp /A356Al 复合材料的屈服强度比基体铝合金提高75%、弹性模量提高30%、热膨胀系数减小29%、耐磨性提高3～4倍。美国DWA 公司生产的碳化硅增强复合材料随碳化硅含量的增加，只有伸长率下降的，其他性能都得到了很大提高。到目前为止，SiCp/Al 复合材料被成功用于航空航天、电子工业、先进武器系统、光学精密仪器、汽车工业和体育用品等领域，并取得巨大经济效益。表1 列举了一些SiCp/Al 复合材料的力学性能。目前国内从事研制与开发碳化硅颗粒增强铝复合材料工作的科研院所与高校主要有北京航空材料研究院、上海交通大学、哈尔滨工业大学、西北工业大学、国防科技大学等。哈尔滨工业大学研制的SiCw/Al 用于某卫星天线丝杆，北京航空材料研究院研制的SiCp/Al 用于某卫星遥感器定标装置[10-11]。国内到目前为止还没有出现高质量高性能的碳化硅颗粒增强铝基复合材料， 虽然部分性能已达到国外产品的指标， 但在产品的尺寸精度上还存在不小的差距，另外制造成本太高，离工业化生产还有一段距离要走。2 铝基复合材料的性能特征(1)高比强度、比模量由于在金属基体中加入了适量的高强度、高模量、低密度的增强物，明显提高了复合材料的比强度和比模量， 特别是高性能连续纤维，如硼纤维、碳(石墨)纤维、碳化硅纤维等增强物，他们具有很高的强度和模量[1]。(2)良好的高温性能，使用温度范围大增强纤维、晶须、颗粒主要是无机物，在高温下具有很好的高温强度和模量， 因此金属基复合材料比基体金属有更高的高温性能。特别是连续纤维增强金属基基复合材料，其高温性能可保持到接近金属熔点，并比金属基体的高温性能高许多。(3)良好的导热、导电性能金属基复合材料中金属基体占有很高的体积百分数， 一般在60%以上，因此仍保持金属的良好的导热、导电性能。(4)良好的耐磨性金属基复合材料，特别是陶瓷纤维、晶须、颗粒增强金属基复合材料具有很好的耐磨性。这是由于在基体中加入了大量细小的陶瓷颗粒增强物，陶瓷颗粒硬度高、耐磨、化学性能稳定，用它们来增强金属不仅提高了材料的强度和刚度，也提高了复合材料的硬度和耐磨性。(5)热膨胀系数小，尺寸稳定性好金属基复合材料中所用的增强相碳纤维、碳化硅纤维、晶须、颗粒、硼纤维等均具有很小的热膨胀系数，特别是超高模量的石墨纤维具有负热膨胀系数， 加入相当含量的此类增强物可降低材料膨胀系数， 从而得到热膨胀系数小于基体金属、尺寸稳定性好的金属基复合材料。(6)良好的抗疲劳性和断裂韧性影响金属基复合材料抗疲劳性和断裂韧性的因素主要有增强物与复合体系制备工艺增强体含量(vol,%)拉伸强度/MPa弹性模量/GPa伸长率(%)SiCP /2009Al 粉末冶金20 572 109 粉末冶金20 552 103 粉末冶金20 496 103 粉末冶金20 724 103 粉末冶金40 441 125 粉末冶金15 689 97 搅拌铸造20 350 98 无压浸渗30 382 125 表1 碳化硅颗粒增强铝基复合材料的力学性能[1] Mechanical properties of aluminum matrixcomposite reinforced by SiC particle93Hot Working Technology 2011, , 材料热处理技术Material & Heat Treatment 2011 年6 月金属基体的界面结合状态、金属基体与增强物本身的特性以及增强物在基体中的分布等。特别是界面结合强度适中，可以有效传递载荷，又能阻止裂纹扩展，从而提高材料的断裂韧性。(7)不吸潮、不老化、气密性好与聚合物相比，金属性质稳定、组织致密，不存在老化、分解、吸潮等问题，也不会发生性能的自然退化，在空间使用不会分解出低分子物质而污染仪器和环境，有明显的优势。(8)较好的二次加工性能可利用传统的热挤压、锻压等加工工艺及设备实现金属基复合材料的二次加工。由于铝基复合材料不但具有金属的塑性和韧性，而且还具有高比强度、比模量、对疲劳和蠕变的抗力大、耐热性好等优异的综合性能。尤其在最近20 年以来， 铝基复合材料获得了惊人的发展速度，表2 列举了一些铝基复合材料的力学性能。3 主要应用领域 在航空航天及军事领域的应用美国ACMC 公司和亚利桑那大学光学研究中心合作，研制成超轻量化空间望远镜和反射镜，该望远镜的主镜直径为，仅重。ACMC 公司用粉末冶金法制造的碳化硅颗粒增强铝基复合材料还用于激光反射镜、卫星太阳反射镜、空间遥感器中扫描用高速摆镜等；美国用高体积分数的SiCp/Al代替铍材，用于惯性环形激光陀螺仪制导系统、三叉戟导弹的惯性导向球及管型测量单元的检查口盖，成本比铍材降低2/3；20 世纪80 年代美国洛克希德.马丁公司将DWA 公司生产的25%SiCp /6061Al 用作飞机上承载电子设备的支架，其比刚度比7075 铝合金约高65%；美国将SiCp/6092Al 用于F-16 战斗机的腹鳍， 代替原有的2214 铝合金蒙皮， 刚度提高50%，寿命从几百小时提高到8000 小时左右，寿命提高17 倍，可大幅度降低检修次数，提高飞机的机动性，还可用于F-16 的导弹发射轨道；英国航天金属及复合材料公司(AMC)采用高能球磨粉末冶金法研制出高刚度﹑ 耐疲劳的SiCp/2009Al， 成功用于Eurocopter 公司生产的N4 及EC-120 新型直升机[12]；采用无压浸渗法制备的高体积分数SiCp/Al 作为印刷电路板芯板用于F-22“猛禽”战斗机的遥控自动驾驶仪、发电元件、飞行员头部上方显示器、电子计数测量阵列等关键电子系统上， 以代替包铜的钼及包铜的锻钢，可使质量减轻70%，同时降低了电子模板的工作温度；SiCp/Al 印刷电路板芯板已用于地轨道全球移动卫星通信系统； 作为电子封装材料，还可用于火星“探路者”和“卡西尼”土星探测器等航天器上。美国采用高体积分数SiCp /Al 代替Cu-W 封装合金作为电源模块散热器，已用于EV1 型电动轿车和S10 轻型卡车上；美国将氧化反应浸渗法制备的SiC-Al2O3/Al 作为附加装甲，用于“沙漠风暴”地面进攻的装甲车；美国GardenGrove 光学器材公司用SiCp/Al 制备Leopardl 坦克火控系统瞄准镜。 在汽车工业中的应用由山东大学与曲阜金皇活塞有限公司联合研制的SiCp /Al 活塞已用于摩托车及小型汽车发动机；自20 世纪90 年代以来， 福特和丰田汽车公司开始采用Alcan 公司的20%SiC/Al-Si 来制作刹车盘；美国Lanxide 公司生产的SiCp/Al 汽车刹车片于1996年投入批量生产[13]；德国已将该材料制作的刹车盘成功应用于时速为160km/h 的高速列车上。整体采用锻造的SiCp/Al 活塞已成功用于法拉利生产的一级方程式赛车。 在运动器械上的应用BP 公司研制的20%SiCp/2124Al 自行车框架已在Raleigh 赛车上使用；SiCp /Al 复合材料可应用于自行车链轮、高尔夫球头和网球拍等高级体育用品；在医疗上用于假体的制造。4 制备及成型方法一般来说， 根据铝基体状态的不同，SiCp/Al 的制备方法大致可分为固态法和液态法两类。目前主要有粉末冶金法、喷射沉积法、搅拌铸造法和挤压铸造法。 粉末冶金法粉末冶金法又称固态金属扩散法，该方法由于克增强相/ 基体增强相含量拉伸强度/MPa弹性模量/GPa伸长率(%)SiC/Al-4Cu 15 476 92 /ZL101 20 375 101 /ZL101A 20 330 100 /6061 25 517 114 /2124 25 565 114 / 20 226 95 /Al 26 387 112 -表2 金属基复合材料的力学性能[1] Mechanical properties of metal matrix composite[1]94《热加工工艺》2011 年第40 卷第12 期下半月出版Material & Heat Treatment 材料热处理技术服了碳化硅颗粒与铝合金熔液润湿困难的缺点，因而是最先得到发展并用于SiCp/Al 的制备方法之一。具体制备SiCp/Al 的粉末冶金工艺路线有多种，目前最为流行和典型的工艺流程为：碳化硅粉末与铝合金粉末混合一冷模压(或冷等静压)一真空除气一热压烧结(或热等静压)一热机械加工(热挤、轧、锻)。粉末冶金法的优点在于碳化硅粉末和铝合金粉末可以按任何比例混合，而且配比控制准确、方便。粉末冶金法工艺成熟，成型温度较低，基本上不存在界面反应、质量稳定，增强体体积分数可较高，可选用细小增强体颗粒。缺点是设备成本高，颗粒不容易均匀混合，容易出现较多孔隙，要进行二次加工，以提高机械性能，但往往在后续处理过程中不易消除；所制零件的结构、形状和尺寸都受到一定的限制，粉末冶金技术工艺程序复杂，烧结须在在密封、真空或保护气氛下进行， 制备周期长， 降低成本的可能性小，因此制约了粉末冶金法的大规模应用。 喷射沉积法喷射沉积法是1969 年由Swansea 大学Singer教授首先提出[14]，并由Ospray 金属有限公司发展成工业生产规模的制造技术。该方法的基本原理是：对铝合金基体进行雾化的同时，加入SiC 增强体颗粒，使二者共同沉积在水冷衬板上， 凝固得到铝基复合材料。该工艺的优点是增强体与基体熔液接触时间短，二者反应易于控制；对界面的润湿性要求不高，可消除颗粒偏析等不良组织， 组织具有快速凝固特征；工艺流程短、工序简单、效率高，有利于实现工业化生产。缺点是设备昂贵，所制备的材料由于孔隙率高而质量差必须进行二次加工， 一般仅能制成铸锭或平板； 大量增强颗粒在喷射过程中未能与雾化的合金液滴复合， 造成原材料损失大， 工艺控制较复杂，增强体颗粒利用率低、沉积速度较慢、成本较高。 搅拌铸造法搅拌铸造法的基本原理[15-17]：依靠强烈搅拌在合金液中形成涡漩的负压抽吸作用， 将增强体颗粒吸入基体合金液体中。具体工艺路线：将颗粒增强体加入到基体金属熔液中， 通过一定方式的搅拌与一定的搅拌速度使增强体颗粒均匀地分散在金属熔体中，以达到相互混合均匀与浸润的目的，复合成颗粒增强金属基复合材料熔体。然后可浇铸成锭坯、铸件等使用。该方法的优点是：工艺简单、设备投资少、生产效率高、制造成本低、可规模化生产。缺点是：加入的增强体颗粒粒度不能太小， 否则与基体金属液的浸润性差， 不易进入金属液或在金属液中容易团聚和聚集；普遍存在界面反应，强烈的搅拌容易造成金属液氧化，大量吸气及夹杂物混入，颗粒加入量也受到一定限制，只能制成铸锭，需要二次加工。 挤压铸造法挤压铸造法是首先把SiC 颗粒用适当的粘结剂粘结，制成预制块放入浇注模型中，预热到一定的温度，然后浇入基体金属液，立即加压，使熔融的金属熔液浸渗到预制块中，最后去压、冷却凝固形成SiCp/Al。该方法的优点是：设备较简单且投资少，工艺简单且稳定性较好，生产周期短，易于工业化生产，能实现近无余量成型，增强体体积分数较高，基本无界面反应。缺点是容易出现气体或夹杂物，缺陷比较多，需增强颗粒需预先制成预成型体， 预成型体对产品质量影响大，模具造价高，而且复杂零件的生产比较困难。5 SiCp /Al 复合材料发展的建议与对策SiCp /Al 复合材料作为一种新的结构材料有着广阔的发展前景, 但要实现产业化还需做大量的研究工作。除了要对SiCp/Al 复合材料的制备工艺、界面结合状态、增强机制等方面的内容做进一步研究，其相关领域的研究及发展也应给予重视。 现有制备工艺进一步完善和新工艺的开发现有工艺制备方法虽然已经成功制造了复合材料，但很难用于工业化生产且尚处于实验室研究阶段[18]。SiC 颗粒存在于铝液中，使金属液粘度提高，流动性降低，铸造时充填性变差，当颗粒含量增加至20%或在较低温度(<730℃)时，流动性急剧降低以致于无法正常浇注。另外，SiC颗粒具有较大的表面积， 表面能较大，易吸附气体并带入金属液中，而金属液粘度大也易卷入气体并难以排出，产生气孔缺陷。因此，对现有工艺的进一步完善和新工艺的开发成为下一步研究工作的主要任务。 后续加工工艺的研究金属基复合材料的切削加工、焊接、热处理等后续加工工艺的研究较少，成为限制其应用的瓶颈。高强度、高硬度增强体的加入使金属基复合材料成为难加工材料[18-19]，而由于增强体与基体合金的热膨胀系数差异大引起位错密度的提高， 也使金属基复合95Hot Working Technology 2011, , 材料热处理技术Material & Heat Treatment 2011 年6 月材料的时效行为与基体合金有所不同[20]。另外，增强体影响焊接熔池的粘度和流动性， 并与基体金属发生化学反应限制了焊接速度， 给金属基复合材料的焊接造成了极大困难。因此， 解决可焊性差的问题也成为进一步研究的主要方向。 环境性能方面的改善金属基复合材料的环境性能方面的研究， 即如何解决金属基复合材料与环境的适应性， 实现其废料的再生循环利用也引起了一些学者的重视， 这个问题关系到有效利用资源，实现社会可持续发展，因此， 关于环境性能方面的研究将是该领域今后研究的热点。由于铝基复合材料是由两种或两种以上组织结构、物理及化学性质不同的物质结合在一起形成一类新的多相材料， 其回收再利用的技术难度要比传统的单一材料大得多。随着铝基复合材料的批量应用，必然面临废料回收的问题，通过对复合材料的回收再利用， 不但可减少废料对环境的污染还可减低铝基复合材料的制备成本、降低价格，增加与其他材料的竞争力，有利于促进自身的发展。文献[21]配制了混合盐溶剂， 采用熔融盐法成功地分离出颗粒增强铝基复合材料中的增强材料，研究结果表明，利用该技术处理颗粒增强铝基复合材料， 其回收利用率可达85%。6 结语与铝合金基体相比， 铝基复合材料具有更高的使用温度、模量和强度，热稳定性增加及更好的耐磨损性能，它的应用将越来越广泛。然而，在目前的研究中仍然存在许多疑问和有待解决的问题， 例如怎样去克服铝基复合材料突出的界面问题， 并且力求研究结果有助于改善生产应用问题； 在制备过程前后， 怎样通过热处理手段来改善成品的各方面性能；如何利用由于热失配造成的内、外应力使材料服役于各种环境。此外，原位反应中仍不免其他副反应夹杂物存在， 同时对增强体的体积分数也难以精确控制，这些都是亟待研究解决的问题。参考文献：[1] 于化顺．金属基复合材料及其制备技术[M]．北京：化学工业出版社，2006．241．[2] 吴人洁．复合材料[M]．天津：天津大学出版社，2000．[3] 沃丁柱．复合材料大全[M]．北京：化学工业出版社，2000．[4] 毛天祥．复合材料的现状与发展[M]．合肥：中国科学技术大学出版社，2000．[5] 赫尔(Hull， D)．复合材料导论[M]．北京：中国建设工业出版社，1989．[6] 尹洪峰，任耘，罗发．复合材料及其应用[M]．陕西：陕西科学技术出版社，2003．[7] 汤佩钊．复合材料及其应用技术[M]．重庆：重庆大学出版社，1998．[8] 张守魁，王丹虹．搅拌铸造制备颗粒增强复合材料[J]．兵器材料科学与工程，1997，20(6)：35-391．[9] 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在无水丙三醇中加热草酸，后蒸汽蒸馏得到。或在盐酸作用下水解异乙腈得到： 异乙腈的制备由乙胺和氯仿反应获得。（因异乙腈具有令人不快的气味，此反应必须在通风橱中进行。） 1、甲酸钠法：一氧化碳和氢氧化钠溶液在160-200℃和2MPa压力下反应生成甲酸钠，然后经硫酸酸解、蒸馏即得成品。 2、甲醇羰基合成法（又称甲酸甲酯法）：甲醇和一氧化碳在催化剂甲醇钠存在下反应，生成甲酸甲酯，然后再经水解生成甲酸和甲醇。甲醇可循环送入甲酸甲酯反应器，甲酸再经精馏即可得到不同规格的产品。 3、甲酰胺法：一氧化碳和氨在甲醇溶液中反应生成甲酰胺，再在硫酸存在下水解得甲酸，同时副产硫酸铵。原料消耗定额：甲醇31 kg/t、一氧化碳702 kg/t、氨314 kg/t、硫酸1010 kg/t。另外，丁烷枵轻油氧化法主要用来生产乙酸，甲酸作为副产品回收，处于研究阶段的方法有一氧化碳和水直接合成法。 精制方法：无水甲酸可在减压下直接分馏制得，分馏时用冰水冷却凝结。对含水甲酸，可用硼酐或无水硫酸铜做干燥剂。五氧化二磷和氯化钙能与甲酸作用，不宜用作干燥剂。对试剂级88%的甲酸，可用邻苯二甲酸酐回流6小时后蒸馏的方法除去其中的水分。进一步纯化可利用分步结晶法。甲酸与乙酸混在一起时，可加入脂肪烃进行共沸蒸馏分离。 4、将适量的一氧化碳和氢氧化钠水溶液在160～200 ℃下反应生成甲酸钠，经中和、蒸馏、冷凝而得。或者在三乙胺水溶液中，以钯络合物为催化剂，二氧化碳与氢气于140～160℃反应制得。 5、以甲酸钠与浓硫酸作用制得工业级甲酸，然后可用活性炭吸附后减压蒸馏以制得纯品，也可加入B2O3CuSO4进行减压蒸馏精制。 6、二氧化碳法：在钯络合物催化下，在三乙胺水溶液中，二氧化碳与氢气于140～160 ℃反应而得。 7、主要采用合成酸化法和高压催化法。合成酸化法：用焦炭燃烧产生的一氧化碳与氢氧化钠合成甲酸钠，再用硫酸酸化，经蒸馏而得。高压催化法：将一氧化碳和水蒸气在催化剂存在下，于高温高压下反应而得。 8、将甲酸与五氧化二磷混合，进行减压蒸馏，反复5一10次，方可得到无水甲酸,但得量低，费时长，会造成一些分解。将甲酸与硼酸醉进行蒸馏，操作简便，效果更好。将硼酸置甩沪中高温脱水至不再产生气泡，所得熔融物倒在铁片一上，置干燥器中冷却，然后研磨成粉。将硼酸酚细粉加到甲酸中，放置几日，形成硬块，分出清彻液体进行减压蒸馏，收集22一25 ℃/12-18 mm馏份为产品。蒸馏器应是全磨口接头并有干燥管保护。 标准GB/T 2093-2011 工业用甲酸甲酸含量：以酚酞作指示剂，用氢氧化钠溶液滴定。氯化物：在硝酸酸性溶液中，试样中的氯离子与硝酸银生成氯化银，与标准比浊液进行比浊。硫酸盐：试样中加入碳酸钠使甲酸中硫酸根生成硫酸盐，在盐酸存在下加入氯化钡溶液生成硫酸钡，与标准比浊液进行比浊。铁（Fe2+）：按GB/T 3049-2006规定进行。蒸发残渣：按GB/T 6026-1998规定进行。
甲酸分工业制备和实验室制备。实验室制备甲酸的方法太多了。工业甲酸的制备方法往往是企业生存的根本，较多企业用的是甲酸钠和硫酸得到工业甲酸；川东曾申请专利用过磷酸和甲酸钠得到甲酸，维持还打了两年专利保护官司。
生产方法1.甲酸钠法一氧化碳和氢氧化钠溶液在160-200℃和2MPa压力下反应生成甲酸钠，然后经硫酸酸解、蒸馏即得成品。2.甲醇羰基合成法（又称甲酸甲酯法）甲醇和一氧化碳在催化剂甲醇钠存在下反应，生成甲酸甲酯，然后再经水解生成甲酸和甲醇。甲醇可循环送入甲酸甲酯反应器，甲酸再经精馏即可得到不同规格的产品。3.甲酰胺法一氧化碳和氨在甲醇溶液中反应生成甲酰胺，再在硫酸存在下水解得甲酸，同时副产硫酸铵。原料消耗定额：甲醇31kg/t、一氧化碳702kg/t、氨314kg/t、硫酸1010kg/t。另外，丁烷枵轻油氧化法主要用来生产乙酸，甲酸作为副产品回收，处于研究阶段的方法有一氧化碳和水直接合成法。精制方法：无水甲酸可在减压下直接分馏制得，分馏时用冰水冷却凝结。对含水甲酸，可用硼酐或无水硫酸铜做干燥剂。五氧化二磷和氯化钙能与甲酸作用，不宜用作干燥剂。对试剂级88%的甲酸，可用邻苯二甲酸酐回流6小时后蒸馏的方法除去其中的水分。进一步纯化可利用分步结晶法。甲酸与乙酸混在一起时，可加入脂肪烃进行共沸蒸馏分离。用途：川dong的95%甲酸，为有机化工基础原料之一，拥有自己的生产技术和严谨的质量控制体系，甲酸质量相对稳定，广泛应用于农药、皮革、医药、橡胶、印染、冶金及化工原料等行业，化学工业主要用于生产甲酸氨、二甲苯甲酰氨、各种甲酸盐、防老剂、化学试剂等。
工业上甲酸生产主要有甲酸钠法、甲酰胺法、丁烷（或轻油）液相氧化法和甲酸甲酯水解法四种工艺路线。
甲酸钠法是甲酸的传统生产方法，但劳动条件差，污染严重。不少工业化国家已淘汰该法，但我国绝大多数甲酸生产企业仍采用此法。德国BASF公司开发的甲酰胺法工艺因生产成本太高，随后也遭淘汰。
丁烷（或轻油）液相氧化工艺是一种生产醋酸同时联产甲酸的生产方法，每生产1t乙酸，副产～甲酸，上世纪70年代曾是国外生产甲酸的主要方法，后来随着甲醇低压羰基合成醋酸技术的工业化，使该法已无发展前途。
甲酸
目前，国外甲酸生产主要采用甲酸甲酯水解工艺，约占甲酸总产能的80%以上。
甲酸甲酯水解法工艺过程为：(1)甲醇与CO羰基化合成甲酸甲酯；(2)甲酸甲酯水解生成甲酸和甲醇，甲醇循环使用。依工艺的不同特点，该法又可分为Kemira-Leonard工艺、Bethlechem Stell工艺、BASF工艺和USSR工艺。