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现代工业结晶技术发展前景

来源:燕加隆机械科技(江苏)有限公司  发布时间:2016-3-23 8:51:03  点击量:

王静康  天津大学化工学院
天津大学国家工业结晶技术工程中心

目前,世界各国都已充分认识到发展高端功能晶体粒子产品的重要性,因此都在迅速开发其核心共性关键技术——现在工业结晶技术的系统工程研究,以竭力抢占与垄断高端功能产品市场。仅从近年来国际上发表的工业结晶技术学术论文和产业化方面的专利技术数目与日俱增的趋势所示,现代工业结晶技术在国际学术界和工业界重视程度非同一般。现代工业结晶技术已成为了不同新兴产业制造高端晶体产品的核心支撑技术。关于高端晶体产品国际专利,21实际更是与日俱增,以制药为例其药品专利不但概括了药物化学组成,而且锁定了很宽范围的形态学制备(其中包括很多晶型),其目的在于封锁其它国对该高端晶体产品的生产权,以保证该专利企业的高额利润。随着功能产品的国际市场竞争日益加剧,美、英、日等国竭力抢占与垄断高端功能产品市场,对功能晶体产品制备的专有工业结晶技术均申请了专利保护,并对我们发展中国家进行封锁,现代工业结晶技术逐渐成为抢占功能晶体产品市场的专有技术。

现代工业结晶技术已由传统工业结晶技术向高端晶体工程技术发展:晶体工程技术是以构效关系理念为依据,由分子及超分子层次上,研究其结构与性能关系,研究构成高端功能晶体材料的分子空间构象,微观结构及其组装方式对其材料功能的影响,按照功能的需求去进行分子及超分子结构设计,进而开拓高新的结晶技术和智能化设备以制造出所需结构的功能晶体。传统的工业结晶技术只是用于产品的分离和提纯,但二十世纪末,人类已深刻认识到决定产品功能与用途的因素不但取决于高纯的化学组成,而且决定于其特征的超分子结构。据统计,60%以上功能粒子产品皆具有同质多晶行为及敏感的构效关系,他们的产品功能特征指标(如药效、生物活性、稳定性、硬度、导电性等等),皆取决于特定的形态学指标—即晶形(晶型及晶习)、粒度分度、尺度效应等,也就是说晶体形态学指标是决定功能产品物化性质和功能的本质要素。

遵循绿色化工原则,传统工业结晶技术必须向绿色高效集成化发展:现代工业结晶技术从传统单一型向耦合集成型发展,化工生产过程中不但有反应过程,通常还包含有多组分混合物的分离、提纯与精制。随着人们对环境的生态化要求以及能源、资源危机的挑战,传统工业结晶技术必须向绿色高效集成化发展。既要求选择环境友好的绿色溶剂体系,而且需要对工艺进行优化,使制造过程向集约化、减量化、节能、降耗、减排的目标发展。现代工业结晶技术将更加注重结晶过程与其他前后操作单元的集成与耦合。以晶型产品A制备过程为例,国际专利技术采用三步法制备工艺,天津大学发明的专利技术采用一步法实现晶型产品A制备,产业转化过程效率显著提高,与国际专利技术相比,节能70%,原材料消耗降低80%,废物排放降低80%,实现了质量和能量集成,达到了对环境影响小的循环经济发展目标。

现代工业结晶技术作为跨世纪发展的核心共性化工技术,其系统工程的研发,已成为21世纪诸高新技术与高端产品发展的基础支撑,智能化固体制造的唯一途径,工业结晶技术将由“半艺术半科学”阶段进入高新的超分子设计工程阶段,为人类健康和社会发展服务。



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