Antimony-Based Catalysts

Ang polyester (PET) nga fiber mao ang pinakadako nga klase sa sintetikong fiber. Ang sinina nga ginama sa polyester fiber komportable, presko, daling labhan, ug dali nga mamala. Ang polyester kaylap usab nga gigamit ingon usa ka hilaw nga materyal alang sa pagputos, industriyal nga hilo, ug mga plastik sa engineering. Ingon usa ka sangputanan, ang polyester paspas nga naugmad sa tibuuk kalibutan, nga nagdugang sa usa ka average nga tinuig nga rate nga 7% ug adunay daghang output.

Ang produksiyon sa polyester mahimong bahinon sa ruta sa dimethyl terephthalate (DMT) ug ruta sa terephthalic acid (PTA) sa mga termino sa ruta sa proseso ug mahimong bahinon sa intermittent nga proseso ug padayon nga proseso sa mga termino sa operasyon. Dili igsapayan ang ruta sa proseso sa produksiyon nga gisagop, ang reaksyon sa polycondensation nanginahanglan paggamit sa mga metal compound ingon mga catalyst. Ang reaksyon sa polycondensation usa ka hinungdanon nga lakang sa proseso sa produksiyon sa polyester, ug ang oras sa polycondensation mao ang bottleneck alang sa pagpaayo sa ani. Ang pag-uswag sa sistema sa catalyst usa ka hinungdanon nga hinungdan sa pagpaayo sa kalidad sa polyester ug pagpamubo sa oras sa polycondensation.

UrbanMines Tech. Ang Limited usa ka nag-unang kompanya sa China nga nag-espesyalisar sa R&D, produksyon, ug suplay sa polyester catalyst-grade antimony trioxide, antimony acetate, ug antimony glycol. Naghimo kami og lawom nga panukiduki bahin sa kini nga mga produkto-ang departamento sa R&D sa UrbanMines karon nag-summarize sa panukiduki ug aplikasyon sa mga antimony catalysts sa kini nga artikulo aron matabangan ang among mga kostumer nga dali nga magamit, ma-optimize ang mga proseso sa produksiyon, ug maghatag komprehensibo nga kompetisyon sa mga produkto nga polyester fiber.

Domestic ug langyaw nga mga eskolar sa kasagaran nagtuo nga polyester polycondensation mao ang usa ka kadena extension reaksyon, ug ang catalytic mekanismo iya sa chelation koordinasyon, nga nagkinahanglan sa catalyst metal atomo sa paghatag og walay sulod nga orbitals sa coordinate uban sa arko pares sa mga electron sa carbonyl oxygen sa pagkab-ot sa katuyoan sa catalysis. Alang sa polycondensation, tungod kay ang electron cloud density sa carbonyl oxygen sa hydroxyethyl ester nga grupo medyo ubos, ang electronegativity sa metal ions medyo taas sa panahon sa koordinasyon, aron mapadali ang koordinasyon ug extension sa kadena.

Ang mosunod mahimong gamiton isip polyester catalysts: Li, Na, K, Be, Mg, Ca, Sr, B, Al, Ga, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Ti, Nb, Cr, Mo, Mn, Fe , Co, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Zn, Cd, Hg ug uban pang metal oxides, alcoholates, carboxylates, borates, halides ug amines, ureas, guanidines, sulfur-containing organic compounds. Bisan pa, ang mga catalyst nga gigamit karon ug gitun-an sa produksiyon sa industriya kasagaran nga mga compound sa Sb, Ge, ug Ti. Gipakita sa daghang mga pagtuon nga: Ang mga catalyst nga nakabase sa Ge adunay gamay nga reaksyon sa kilid ug naghimo og taas nga kalidad nga PET, apan ang ilang kalihokan dili taas, ug sila adunay gamay nga mga kapanguhaan ug mahal; Ti-based catalysts adunay taas nga kalihokan ug paspas nga reaksyon speed, apan ang ilang mga catalytic kiliran reaksyon mao ang mas klaro, nga miresulta sa dili maayo nga thermal kalig-on ug yellow nga kolor sa produkto, ug sila sa kasagaran magamit lamang alang sa synthesis sa PBT, PTT, PCT, ug uban pa; Ang mga catalyst nga nakabase sa Sb dili lamang mas aktibo. Taas ang kalidad sa produkto tungod kay ang mga catalyst nga nakabase sa Sb mas aktibo, adunay gamay nga reaksyon sa kilid, ug mas barato. Busa, sila kaylap nga gigamit. Lakip kanila, ang labing kasagarang gigamit nga Sb-based catalysts mao ang antimony trioxide (Sb2O3), antimony acetate (Sb(CH3COO)3), ug uban pa.

Sa pagtan-aw sa kasaysayan sa pag-uswag sa industriya sa polyester, atong makita nga labaw pa sa 90% sa mga polyester nga mga tanum sa kalibutan naggamit sa antimony compounds isip catalysts. Pagka 2000, ang China nagpaila sa daghang polyester nga mga tanum, nga ang tanan migamit sa antimony compounds isip catalysts, kasagaran Sb2O3 ug Sb(CH3COO)3. Pinaagi sa hiniusang paningkamot sa panukiduki sa siyensya sa China, unibersidad, ug mga departamento sa produksiyon, kining duha nga mga katalista nahimo na karon sa balay.

Sukad sa 1999, ang kompanya sa kemikal nga Pranses nga Elf naglansad sa usa ka antimony glycol [Sb2 (OCH2CH2CO) 3] catalyst isip usa ka gi-upgrade nga produkto sa tradisyonal nga mga katalista. Ang polyester chips nga giprodyus adunay taas nga kaputi ug maayo nga spinnability, nga nakadani ug dakong atensyon gikan sa domestic catalyst research institutions, enterprises, ug polyester manufacturers sa China.

I. Pagpanukiduki ug paggamit sa antimony trioxide
Ang Estados Unidos mao ang usa sa labing una nga mga nasud sa paghimo ug paggamit sa Sb2O3. Niadtong 1961, ang konsumo sa Sb2O3 sa Estados Unidos miabot ug 4,943 ka tonelada. Sa 1970s, lima ka mga kompanya sa Japan ang naghimo sa Sb2O3 nga adunay kinatibuk-ang kapasidad sa produksiyon nga 6,360 tonelada matag tuig.

Ang nag-unang Sb2O3 research ug development units sa China kay nag-una sa concentrate sa kanhi state-owned enterprises sa Hunan Province ug Shanghai. UrbanMines Tech. Limitado usab nga nagtukod usa ka propesyonal nga linya sa produksiyon sa Hunan Province.

(Ako). Pamaagi sa paghimo og antimony trioxide
Ang paghimo sa Sb2O3 kasagarang naggamit sa antimony sulfide ore isip hilaw nga materyal. Ang metal nga antimony una nga giandam, ug dayon ang Sb2O3 gihimo gamit ang metal nga antimony isip hilaw nga materyal.
Adunay duha ka nag-unang mga pamaagi sa paghimo sa Sb2O3 gikan sa metallic antimony: direkta nga oksihenasyon ug nitrogen decomposition.

1. Direktang pamaagi sa oksihenasyon
Ang metal nga antimony mo-react sa oxygen ubos sa pagpainit aron maporma ang Sb2O3. Ang proseso sa reaksyon mao ang mosunod:
4Sb＋3O2＝＝2Sb2O3

2. Ammonolysis
Ang antimony metal mo-react sa chlorine aron ma-synthesize ang antimony trichloride, nga dayon i-disstill, hydrolyzed, ammonolyzed, gihugasan, ug gipauga aron makuha ang nahuman nga produkto sa Sb2O3. Ang sukaranan nga equation sa reaksyon mao ang:
2Sb＋3Cl2＝＝2SbCl3
SbCl3＋H2O＝＝SbOCl＋2HCl
4SbOCl＋H2O＝＝Sb2O3·2SbOCl＋2HCl
Sb2O3·2SbOCl＋OH＝＝2Sb2O3＋2NH4Cl＋H2O

(II). Paggamit sa antimony trioxide
Ang panguna nga paggamit sa antimony trioxide mao ang usa ka catalyst sa polymerase ug usa ka flame retardant alang sa mga sintetikong materyales.
Sa industriya sa polyester, ang Sb2O3 unang gigamit isip usa ka catalyst. Ang Sb2O3 nag-una nga gigamit isip usa ka polycondensation catalyst alang sa DMT nga ruta ug sa sayo nga PTA nga rota ug kasagaran gigamit sa kombinasyon sa H3PO4 o sa mga enzyme niini.

(III). Mga problema sa antimony trioxide
Ang Sb2O3 adunay dili maayo nga solubility sa ethylene glycol, nga adunay solubility nga 4.04% lamang sa 150 °C. Busa, kung ang ethylene glycol gigamit sa pag-andam sa catalyst, ang Sb2O3 adunay dili maayo nga dispersibility, nga dali nga hinungdan sa sobra nga catalyst sa polymerization system, makamugna og high-melting-point cyclic trimers, ug magdala og mga kalisud sa spinning. Aron mapauswag ang solubility ug dispersibility sa Sb2O3 sa ethylene glycol, kasagarang gisagop nga gamiton ang sobra nga ethylene glycol o dugangan ang temperatura sa dissolution ngadto sa labaw sa 150°C. Bisan pa, labaw sa 120 ° C, ang Sb2O3 ug ethylene glycol mahimong makahimo og ethylene glycol antimony precipitation kung sila molihok nga magkauban sa dugay nga panahon, ug ang Sb2O3 mahimong makunhuran sa metallic antimony sa reaksyon sa polycondensation, nga mahimong hinungdan sa "gabon" sa mga polyester chips ug makaapekto kalidad sa produkto.

II. Pagpanukiduki ug paggamit sa antimony acetate
Pamaagi sa pag-andam sa antimony acetate
Sa sinugdan, ang antimony acetate giandam pinaagi sa pag-react sa antimony trioxide nga adunay acetic acid, ug ang acetic anhydride gigamit isip dehydrating agent aron masuhop ang tubig nga namugna sa reaksyon. Ang kalidad sa natapos nga produkto nga nakuha pinaagi niini nga pamaagi dili taas, ug kini gikuha labaw pa sa 30 ka oras aron matunaw ang antimony trioxide sa acetic acid. Sa ulahi, ang antimony acetate giandam pinaagi sa pag-react sa metal nga antimony, antimony trichloride, o antimony trioxide nga adunay acetic anhydride, nga wala magkinahanglan og dehydrating agent.

1. Antimony trichloride nga pamaagi
Niadtong 1947, si H. Schmidt et al. sa Kasadpang Germany nag-andam sa Sb(CH3COO)3 pinaagi sa pag-react sa SbCl3 sa acetic anhydride. Ang pormula sa reaksyon mao ang mosunod:
SbCl3+3(CH3CO)2O==Sb(CH3COO)3+3CH3COCl

2. Antimony metal nga pamaagi
Niadtong 1954, ang TAPaybea sa kanhi Soviet Union nag-andam sa Sb(CH3COO)3 pinaagi sa pag-react sa metal nga antimony ug peroxyacetyl sa usa ka benzene solution. Ang pormula sa reaksyon mao ang:
Sb＋(CH3COO)2==Sb(CH3COO)3

3. Antimony trioxide nga pamaagi
Niadtong 1957, si F. Nerdel sa Kasadpang Germany migamit sa Sb2O3 sa pag-react sa acetic anhydride aron makahimo og Sb(CH3COO)3.
Sb2O3＋3（CH3CO）2O＝＝2Sb（CH3COO）3
Ang disbentaha niini nga pamaagi mao nga ang mga kristal lagmit nga magtipon sa dagkong mga piraso ug mopilit nga lig-on sa sulod nga bungbong sa reaktor, nga moresulta sa dili maayo nga kalidad ug kolor sa produkto.

4. Antimony trioxide solvent nga pamaagi
Aron mabuntog ang mga kakulangan sa pamaagi sa ibabaw, usa ka neyutral nga solvent ang kasagarang idugang sa panahon sa reaksyon sa Sb2O3 ug acetic anhydride. Ang piho nga paagi sa pag-andam mao ang mosunod:
(1) Sa 1968, si R. Thoms sa American Mosun Chemical Company nagpatik ug patente sa pag-andam sa antimony acetate. Ang patente migamit ug xylene (o-, m-, p-xylene, o usa ka sagol niini) isip neyutral nga solvent aron makapatunghag maayong mga kristal sa antimony acetate.
(2) Niadtong 1973, ang Czech Republic nag-imbento ug paagi sa paggama ug maayong antimony acetate gamit ang toluene ingong solvent.

 

III. Pagtandi sa tulo ka antimony-based catalysts