第一章　绪论

第一节　世界因化学化工而美丽

人类生活在大自然的生物圈中，离不开太阳、空气和水，人人都要经历生、老、病、死。人体就是一个实验室，每时每刻都在经受着物理的、化学的、生物的变化。化学就在我们身边，与我们形影不离。我们吃的粮食、蔬菜、水果、肉类、海鲜，我们喝的水和饮料，我们穿的衣服，我们住房的建筑和装饰材料，我们乘坐的飞机、火车、汽车的建造材料和燃料，节日里的烟花，火箭、导弹、卫星、宇宙飞船等，没有那一样离得开化工产品。

（1）化肥、农膜与农药

民以食为天，没有农用化学品，世界将发生饥荒。目前，我国粮食生产已由新中国成立之初的1亿多吨，增加到2014年粮食总产量60709.9万吨。2016年12月8日国家统计局公布的全国粮食生产数据显示2016年全国粮食总产量61623.9万吨，比2015年（62144.0万吨）减少520.1万吨。我国用世界9%的耕地生产了世界19%的谷物、49%的蔬菜和19%的水果，养活了世界21%的人口。

①化肥。化肥号称“粮食的粮食”。我国化肥的施用对粮食的贡献率始终保持在40%以上，化肥可提高水稻、玉米、棉花单产40%～50%，提高小麦、油菜等越冬作物单产50%～60%，提高大豆单产近20%。

②农膜。农膜的使用改变了“靠天吃饭”的陈年旧账。例如，棚膜可以使大棚温度保持在15℃以上，增产20%以上，可以通过反季节种植，使农民收入增加。

③农药。农药是生物灾害的“天敌”，据统计，农药用于生物灾害的防治可挽回的损失为粮食（6000～9000）万吨、皮棉（150～180）万吨、油料（250～270）万吨。

（2）靓丽的服装面料

当人们在假日里徜徉在欢乐的人群中时，无论是天真可爱的孩子们的艳丽童装，还是年轻人浪漫的情侣装，抑或是老年人时尚的休闲装，其服装面料无一不是来自天然的棉、麻、绸、丝或人造的、合成的纤维面料经过染整而成。来自中国化学纤维工业协会的数据显示：2016年我国化学纤维生产量为5千万吨，2015年为4900万吨。

中国的染色技术虽已有五千年的历史，不过直到20世纪50年代，因“化学活性染料”的出现，才使世界变得如此美丽。现今，中国染料产量已占世界的70%以上，国内染料行业生产的600多个品种，80多万吨的产品足以满足纺织工业的印染需求。现在中国是全世界最大的服装消费和生产国，世界每3件服装中就有1件来自中国。

（3）五光十色的居室建筑材料

现代房屋的建造大量使用了新型建筑材料，外观美丽、实用、大方。内部装饰更是富丽堂皇，无论是天花板、地板，还是门、窗、四壁，抑或是床、柜、家具，到处都是新型建材和涂料的踪影。

走进现代建材市场，你会看到琳琅满目的涂料、化工型材、塑料、纤维制品等建筑材料，它们正在引领着建筑装饰、装修、防水、密封、胶粘、保温、吸声的新潮流。它们具有轻质、高强、防腐蚀、不霉、不蛀、隔热、隔声、防水、保温、色泽鲜艳、造型美观、节约能源、节约木材等各种特点和功能。令人心旷神怡的居室环境、美丽的家，让人们从心底里感谢化学化工给人间带来的美丽。

（4）交通工具的建造材料

人们离家出行，少不了汽车、火车和飞机。人们不难发现，交通工具的建造材料越来越轻便、越来越牢靠、越来越豪华、越来越美丽，从而使人们感到出行越来越方便、越来越舒适，日子过得越来越美好。以高速铁路为例，目前，我国高速铁路运营里程居世界第一位。高强度挤塑板是轨道板下有效的承重和弹性缓冲层，可减弱震动和噪声；喷涂聚脲弹性体是理想的防水材料，可为高速铁路遮风挡雨；将尼龙绝缘垫和尼龙垫片加装于铁轨之间、铁轨与枕木之间，可起到减振作用，具有耐磨、耐老化、弹性好、强度高、柔韧性好等特点。

材料是汽车工业的基础。汽车应用材料包括制造各种零部件用的汽车工程材料，以及汽车燃料等汽车运行材料，它们无一不是来自化工与石化产品。

（5）食品添加剂

当亲朋好友步入餐厅落座就餐时，当人们品嚐美味佳肴大饱口福时，你可曾知道化学调味品发挥了多么重要的作用，目前我国食品添加剂有23个类别，2000多个品种。没有它们哪来的“舌尖上的中国”。例如家千万户离不开的糖精，其学名为邻磺酰苯甲酰，是世界各国广泛使用的一种人工合成的甜味剂，其价格低廉，甜度大，其甜度相当于蔗糖的300～500倍，全世界广泛使用糖精已有数十年的历史。又如，味精是调味料的一种，主要成分为谷氨酸钠。味精的主要作用是增加食品的鲜味，在中国菜里用得最多，也可用于汤和调味汁。从它诞生至今已有100多年。事实上，如果没有抗氧化剂，含油食品很快就酸败；如果没有酶制剂，馒头将变得不香软、面包将变得硬邦邦；如果没有膨松剂，馒头、蛋糕、油条将会告别生活；如果没有水分保持剂，罐头等加工时原汁会流失、海鲜冷藏时蛋白质将会变性；如果没有食品稳定剂，冰淇淋将会结满冰渣；如果没有乳化剂，巧克力制品、砂糖会结晶，奶油、罐头会油水分离。可见食品添加剂在人们日常生活中有多么重要。

（6）医药、化妆品

随着国家的振兴、民族的富强、人民生活水平的不断提高，日用化妆品如 “大宝”，抗癌药物如紫杉醇的出现，无不表明化学品正在源源不断地把美丽带给人间。

以胶原蛋白为例：胶原蛋白是生物高分子，动物结缔组织中的主要成分，也是哺乳动物体内含量最多、分布最广的功能性蛋白，占蛋白质总量的25%～30%，某些生物体甚至高达80%以上。胶原蛋白因具有良好的生物相容性、可生物降解性以及生物活性，因此在食品、医药、组织工程、化妆品等领域获得了广泛的应用。如中国传统的胶原蛋白保健品阿胶，主要是以驴皮为原料（其实就是驴皮中所含胶原蛋白），具有较高的滋补保健作用，有中药三宝之一的美誉。胶原蛋白是人体延缓衰老必须补足的营养物质，占人体全身总蛋白质的30%以上，一个成年人的身体内约有3千克胶原蛋白。它广泛地存在于人体的皮肤、骨骼、肌肉、软骨、关节、头发组织中，起着支撑、修复、保护的三重抗衰老作用。然而，并不是所有的胶原蛋白都能被人体吸收利用。胶原蛋白属大分子级别蛋白质，进入人体后需要通过复杂的蛋白质转化过程，才能被人体吸收和利用，吸收利用率仅停留在2.5%。对于人体，胶原蛋白的重要作用可以说毋庸置疑，无论是对于美容保养还是生命健康，胶原蛋白都发挥着现代生物学的重要意义。

胶原蛋白通常采用酸解、碱解和酶解方法生产。酶解技术比酸、碱方法安全，不会因强酸、强碱的作用而破坏其天然的化学结构，也没有强酸强碱生产过程中产生的有害物质。好胶原蛋白原料来自好的生长环境，如深海鱼原料要优于其他原料。胶原蛋白最终产品为多肽结构，易于人体吸收和利用。胶原蛋白中含有19种氨基酸。纯胶原蛋白氨基酸总含量应该达到96%以上，不应含有脂肪、糖、嘌呤、胆固醇、防腐剂等物质。

（7）军工与宇航

化学、化学品在把美丽带给人间的同时，对国防建设和宇航事业的发展，同样也在发挥着无可替代的作用。为世界和平和巩固国防做出了贡献。例如，碳纤维是一种重要战略物资，是火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备必不可少的战略基础材料。我军新一代洲际弹道导弹——东风-41和巨浪2都采用了国产碳纤维材料制造导弹壳体。碳纤维还可制成仿鹿皮、可伸缩的宇航服。它的同类，胺纶纤维，重量比钢轻5倍，强度却比钢大5倍，是制造坦克的重要材料。难燃纤维可用作宇航员回收舱的外保温层材料，通过层层燃烧吸热确保回收舱平安落地。更不要说把宇航器送上天的典型化工产品——火箭燃料了。

我国的“嫦娥一号”90%的材料和颜料来自于化工，如北京化工大学等单位研制的卫星太阳能电池板支架——运用最先进的碳纤维材料技术，在飞行中经受住了卫星距地远、操控难，空间环境恶劣的复杂考验，圆满实现了各项预定目标。我国有近百家化工企业直接参与了“神七”飞船的科研、开发，应用了碳纤维、高强聚乙烯纤维、聚亚苯基苯并二唑纤维等，返回舱内使用的特种玻璃纤维具有阻燃、无毒、抗辐射等性能，饮水管则采用了低密度聚乙烯树脂。

应用于我国第四代战斗机的隐身材料是透波特性强的复合材料，如陶瓷、碳纤维聚酯材料、碳纳米管环氧复合材料、石英纤维、聚乙烯纤维等。