A fibra di poliester (PET) hè a più grande varietà di fibra sintetica. A ropa fatta di fibra di poliester hè cunfortu, croccante, faciule da lavà, è secca rapidamente. U poliester hè ancu largamente utilizatu com'è materia prima per imballaggi, filati industriali è plastichi di l'ingegneria. In u risultatu, u poliester hà sviluppatu rapidamente in u mondu sanu, aumentendu à un ritmu annu mediu di 7% è cù una grande pruduzzione.
A pruduzzione di u poliester pò esse divisu in u percorsu di dimethyl terefthalate (DMT) è in u percorsu di l'acidu tereftalico (PTA) in quantu à a strada di prucessu è pò esse divisu in u prucessu intermittenti è u prucessu cuntinuu in termini di operazione. Indipendentemente da a strada di u prucessu di pruduzzione aduttatu, a reazione di policondensazione richiede l'usu di cumposti di metalli cum'è catalizzatori. A reazione di policondensazione hè un passu chjave in u prucessu di produzzione di poliester, è u tempu di policondensazione hè u collu di buttiglia per migliurà u rendiment. A migliurà di u sistema di catalizzatore hè un fattore impurtante per migliurà a qualità di poliester è accurtà u tempu di policondensazione.
Tecnulugia UrbanMines. Limited hè una sucietà chinesa di punta specializata in a R & S, a produzzione è a fornitura di triossidu di antimoniu di poliester, acetate d'antimoniu è glicol di antimoniu. Avemu realizatu una ricerca approfondita nantu à questi prudutti - u dipartimentu R&D di UrbanMines riassume avà a ricerca è l'applicazione di i catalizzatori d'antimoniu in questu articulu per aiutà i nostri clienti à applicà in modu flessibile, ottimisà i prucessi di produzzione, è furnisce una cumpetitività cumpleta di i prudutti di fibra di poliester.
Studienti domestici è stranieri generalmente crede chì a policondensazione di poliester hè una reazione di estensione di a catena, è u mecanismu cataliticu appartene à a coordinazione di chelation, chì esige chì l'atomu di metallu catalizzatore furnisce orbitali vacanti per coordinà cù l'arcu paru di elettroni di l'ossigenu di carbonile per ottene u scopu di catalisi. Per a policondensazione, postu chì a densità di nuvola elettronica di l'ossigenu di carbonile in u gruppu hydroxyethyl ester hè relativamente bassu, l'elettronegatività di ioni metallichi hè relativamente alta durante a coordinazione, per facilità a coordinazione è l'estensione di a catena.
I seguenti ponu esse usati cum'è catalizzatori di poliester: 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 è altri ossidi di metalli, alcoholates, carboxylates, borati, alogenuri è ammine, uree, guanidine, composti organici chì cuntenenu zolfo. Tuttavia, i catalizzatori chì sò attualmente usati è studiati in a produzzione industriale sò principalmente composti di serie Sb, Ge è Ti. Un gran numaru di studii anu dimustratu chì: i catalizzatori basati in Ge anu menu riazzioni laterali è pruducenu PET d'alta qualità, ma a so attività ùn hè micca alta, è anu pocu risorse è sò caru; I catalizzatori basati in Ti anu una attività elevata è una veloce di reazione veloce, ma i so riazzioni laterali catalitiche sò più evidenti, risultatu in una scarsa stabilità termica è u culore giallu di u pruduttu, è ponu generalmente esse usatu solu per a sintesi di PBT, PTT, PCT, ecc.; I catalizzatori basati in Sb ùn sò micca solu più attivi. A qualità di u produttu hè altu perchè i catalizzatori basati in Sb sò più attivi, anu menu reazzioni laterali è sò più prezzu. Per quessa, sò stati largamente utilizati. Frà elli, i catalizzatori basati in Sb più cumunimenti usati sò triossidu di antimoniu (Sb2O3), acetate d'antimoniu (Sb(CH3COO)3), etc.
Fighjendu a storia di u sviluppu di l'industria di u poliester, pudemu truvà chì più di 90% di e piante di poliester in u mondu utilizanu cumposti di antimoniu cum'è catalizatori. In u 2000, a Cina hà introduttu parechje piante di poliester, tutti chì anu utilizatu cumposti di antimoniu cum'è catalizzatori, principalmente Sb2O3 è Sb(CH3COO)3. Attraversu i sforzi cumuni di a ricerca scientifica cinese, l'università è i dipartimenti di produzzione, sti dui catalizzatori sò stati prudutti in tuttu u paese.
Dapoi 1999, cumpagnia chimica francese Elf hà lanciatu un glycol antimony [Sb2 (OCH2CH2CO) 3] catalyseur cum'è un pruduttu aghjurnata di catalyseurs tradiziunali. I chips di poliester pruduciutu anu un altu biancu è una bona spinnability, chì hà attiratu una grande attenzione da l'istituzioni domestiche di ricerca di catalizzatori, l'imprese è i pruduttori di poliester in Cina.
I. Ricerca è applicazione di triossidu di antimoniu
I Stati Uniti hè unu di i primi paesi à pruduce è applicà Sb2O3. In u 1961, u cunsumu di Sb2O3 in i Stati Uniti hà righjuntu 4,943 tunnellati. In l'anni 1970, cinque cumpagnie in Giappone pruducianu Sb2O3 cù una capacità di pruduzzione tutale di 6.360 tunnellate annu.
I principali unità di ricerca è sviluppu di Sb2O3 di a Cina sò principarmenti cuncentrati in l'antichi imprese statali in a Pruvincia di Hunan è Shanghai. Tecnulugia UrbanMines. Limited hà ancu stabilitu una linea di produzzione prufessiunale in Pruvincia di Hunan.
(I). Metudu per pruduce triossidu di antimoniu
A fabricazione di Sb2O3 generalmente usa minerale di sulfuru di antimoniu cum'è materia prima. L'antimoniu di metallu hè prima preparatu, è dopu Sb2O3 hè pruduttu cù l'antimoniu di metallu cum'è materia prima.
Ci hè dui metudi principali per pruduce Sb2O3 da l'antimoniu metallicu: l'oxidazione diretta è a descomposizione di nitrogenu.
1. Metudu oxidation diretta
L'antimoniu di metallu reagisce cù l'ossigenu sottu u riscaldamentu per furmà Sb2O3. U prucessu di reazzione hè a siguenti:
4Sb＋3O2＝＝2Sb2O3
2. Ammonolisi
U metallu di l'antimoniu reagisce cù u cloru per sintetizà trichloru di antimoniu, chì hè dopu distillatu, idrolizatu, ammonolyzed, lavatu è seccu per ottene u pruduttu Sb2O3 finitu. L'equazione di reazione di basa hè:
2Sb＋3Cl2＝＝2SbCl3
SbCl3＋H2O＝＝SbOCl＋2HCl
4SbOCl＋H2O＝＝Sb2O3·2SbOCl＋2HCl
Sb2O3·2SbOCl＋OH＝＝2Sb2O3＋2NH4Cl＋H2O
(II). Usi di triossidu di antimoniu
L'usu principale di triossidu di antimoniu hè cum'è un catalizadoru per a polimerasi è un retardante di fiamma per i materiali sintetici.
In l'industria di poliester, Sb2O3 hè stata prima utilizata com'è catalizzatore. Sb2O3 hè principarmenti utilizatu com'è catalizzatore di policondensazione per a strada DMT è a prima via PTA è hè generalmente utilizatu in cumminazione cù H3PO4 o i so enzimi.
(III). Prublemi cù triossidu di antimoniu
Sb2O3 hà una solu solubilità in ethylene glycol, cù solu solubilità di 4,04% à 150 ° C. Per quessa, quandu ethylene glycol veni usatu pi priparà u catalyseur, Sb2O3 hà poviru dispersibility, chì ponu facirmenti causari catalizadori eccessivu in u sistemu polymerization, generà trimers ciclicu high-puntu di fusione, è purtà difficultà à spinning. Per migliurà a solubilità è a dispersibilità di Sb2O3 in ethylene glycol, hè generalmente aduttatu per aduprà eccessivu di ethylene glycol o aumentà a temperatura di dissoluzione à sopra à 150 ° C. In ogni casu, sopra à 120 ° C, Sb2O3 è etilene glycol pò pruduce a precipitazione di l'antimoniu di etilene glycol quandu agisce inseme per un bellu pezzu, è Sb2O3 pò esse ridutta à l'antimoniu metallicu in a reazione di policondensazione, chì pò causà "nebbia" in chips di poliester è affetta. qualità di u produttu.
II. Ricerca è applicazione di l'acetate di antimoniu
Metudu di preparazione di acetate d'antimoniu
À u principiu, l'acetate d'antimoniu hè statu preparatu da a reazione di triossidu d'antimoniu cù l'acidu acìticu, è l'anidride acìticu hè stata utilizata com'è agenti di desidratazione per assorbe l'acqua generata da a reazione. A qualità di u pruduttu finitu ottenutu da stu metudu ùn era micca alta, è pigliò più di 30 ore per u triossidu di antimoniu per dissolve in l'acidu acìticu. In seguitu, l'acetate d'antimoniu hè statu preparatu da a reazione di l'antimoniu di metallu, trichlorur d'antimoniu, o triossidu d'antimoniu cù l'anhydride acìticu, senza a necessità di un agentu desidratante.
1. Metudu di trichloru di antimoniu
In u 1947, H. Schmidt et al. in Germania Occidentale hà preparatu Sb(CH3COO)3 da a reazione di SbCl3 cù l'anidride acètica. A formula di reazione hè a siguenti:
SbCl3+3(CH3CO)2O==Sb(CH3COO)3+3CH3COCl
2. Antimoniu mètudu metallu
In u 1954, TAPaybea di l'ex Unioni Suviètica hà preparatu Sb (CH3COO)3 reagendu l'antimoniu metallicu è perossiacetyl in una suluzione di benzene. A formula di reazione hè:
Sb＋(CH3COO)2==Sb(CH3COO)3
3. Metudu di triossidu di antimoniu
In u 1957, F. Nerdel di a Germania Occidentale hà utilizatu Sb2O3 per reagisce cù l'anidride acètica per pruduce Sb (CH3COO)3.
Sb2O3＋3（CH3CO）2O＝＝2Sb（CH3COO）3
U svantaghju di stu metudu hè chì i cristalli tendenu à aggregate in pezzi grossi è fermanu fermamente à u muru internu di u reattore, risultatu in a qualità di u pruduttu è u culore.
4. Metudu di solvente di triossidu di antimoniu
Per superà i difetti di u metudu di sopra, un solvente neutru hè generalmente aghjuntu durante a reazione di Sb2O3 è anidride acìticu. U metudu di preparazione specifichi hè u seguente:
(1) In u 1968, R. Thoms di l'American Mosun Chemical Company hà publicatu una patente nantu à a preparazione di l'acetate d'antimoniu. A patente usa xilene (o-, m-, p-xylene, o una mistura di questu) cum'è un solvente neutru per pruduce cristalli fini di acetate d'antimoniu.
(2) In u 1973, a Repubblica Ceca hà inventatu un metudu per pruduce l'acetate d'antimoniu fine cù u toluene cum'è solvente.
III. Comparazione di trè catalizzatori basati in antimoniu
| Triossidu di Antimoniu | Acetate d'antimoniu | Antimoniu Glycolate | |
| Pruprietà di basa | Cunnisciuta cum'è antimoniu biancu, formula molekulari Sb 2 O 3 , pesu molekulari 291.51 , polvere bianca, puntu di fusione 656 ℃ . U cuntenutu teoricu di antimoniu hè di circa 83,53%. Densità relativa 5,20 g/ml. Soluble in l'acidu clorhidric cuncintratu, l'acidu sulfuricu cuncentratu, l'acidu nitricu cuncintratu, l'acidu tartaricu è a suluzione alcalina, insolubile in acqua, alcolu, àcitu sulfuricu diluitu. | Formula molecular Sb(AC) 3, pesu moleculare 298,89, cuntenutu teoricu di antimoniu circa 40,74%, puntu di fusione 126-131 ℃, densità 1,22 g/ml (25 ℃), polvere bianca o bianca, facilmente solubile in etilenglicol, toluene glycol. è xilenu. | Formula Molecular Sb 2 (EG) 3 , U pesu molekulari hè di circa 423,68, u puntu di fusione hè ＞ 100 ℃ (dec.), u cuntenutu teoricu di antimoniu hè di circa 57,47%, l'aspettu hè un solidu cristallino biancu, micca tossicu è senza gustu, faciule d'assorbà l'umidità. Hè facilmente solubile in ethylene glycol. |
| Metudu di sintesi è tecnulugia | Principalmente sintetizzati da stibnite: 2Sb 2 S 3 +9O 2 →2Sb 2 O 3 +6SO 2 ↑Sb 2 O 3 +3C→2Sb+3CO↑ 4Sb+O 2 →2Sb 2 O 3Note: Stibnite / Minerai de fer / Calcare → Riscaldamentu è Fuming → Raccolta | L'industria usa principalmente Sb 2 O 3 - metudu di solvente per a sintesi: Sb2O3 ＋ 3 (CH3CO) 2O → 2Sb(AC) 3Processu: riflussu di riscaldamentu → filtrazione calda → cristallizazione → essiccazione in vacu → productNota: Sb (AC) 3 hè hydrolyzed facirmenti, cusì u toluene neutru solventi o xylene usatu deve esse anhydrous, Sb 2 O 3 ùn pò esse in un statu umitu, è l 'equipaggiu di pruduzzione deve dinù esse seccu. | L'industria usa principalmente u metudu Sb 2 O 3 per sintetizà: Sb 2 O 3 +3EG→Sb 2 (EG) 3 +3H 2 OProcessu: Alimentazione (Sb 2 O 3 , additivi è EG) → reazione di riscaldamentu è pressurizazione → eliminazione di scorie , impurità è acqua → decolorizazione → filtrazione calda → rinfrescante è cristallizazione → separazione è secca → productNota: U prucessu di produzzione deve esse isolatu da l'acqua per impedisce l'idrolisi. Questa reazzione hè una reazzione reversibile, è in generale a reazione hè promossa da l'usu di l'etilenglicol in eccesso è sguassate l'acqua di u pruduttu. |
| Vantage | U prezzu hè relativamente prezzu, hè faciule d'utilizà, hà una attività catalitica moderata è un cortu tempu di policondensazione. | L'acetate d'antimoniu hà una bona solubilità in l'etilenglicol è hè spargugliatu uniformemente in l'etilenglicol, chì pò migliurà l'efficienza di l'utilizazione di l'antimoniu; L'acetate di antimoniu hà e caratteristiche di alta attività catalitica, menu reazione di degradazione, bona resistenza à u calore è stabilità di trasfurmazioni; À u listessu tempu, l'usu di l'acetate d'antimoniu cum'è un catalizadoru ùn deve micca l'aghjunzione di un co-catalyseur è un stabilizzatore. A reazione di u sistema cataliticu di l'acetate di antimoniu hè relativamente ligera, è a qualità di u produttu hè alta, in particulare u culore, chì hè megliu cà quellu di u sistema di triossidu di antimoniu (Sb 2 O 3 ). | U catalyseur hà una alta solubilità in ethylene glycol; L'antimoniu zero-valente hè sguassatu, è impurità cum'è molécule di ferru, cloruri è sulfati chì affettanu a policondensazione sò ridotti à u puntu più bassu, eliminendu u prublema di corrosione di ioni acetate nantu à l'equipaggiu; Sb 3+ in Sb 2 (EG) 3 hè relativamente altu. , chì pò esse perchè a so solubilità in ethylene glycol à a temperatura di reazzione hè più grande di quella di Sb 2 O 3 Comparatu cù Sb (AC) 3 , a quantità di Sb 3+ chì ghjoca un rolu cataliticu hè più grande. U culore di u pruduttu di poliester pruduciutu da Sb 2 (EG) 3 hè megliu cà quellu di Sb 2 O 3 Un pocu più altu ch'è l'uriginale, facendu chì u pruduttu pare più luminoso è biancu; |
| Svantaghju | A solubilità in ethylene glycol hè povira, solu 4,04% à 150 ° C. In pratica, l'ethylene glycol hè eccessivu o a temperatura di dissoluzione hè aumentata à sopra à 150 ° C. In ogni casu, quandu Sb 2 O 3 reagisce cù ethylene glycol per un longu tempu à sopra à 120 ° C, ethylene glycol antimoniu precipitazione pò accade, è Sb 2 O 3 pò esse ridutta à scala di metallu in a reazzione polycondensation, chì pò causà "nebbia grisa". " in chips di poliester è affettanu a qualità di u produttu. U fenomenu di l'ossidi d'antimoniu polivalenti si trova durante a preparazione di Sb 2 O 3, è a purità efficace di l'antimoniu hè affettata. | U cuntenutu di antimoniu di u catalizzatore hè relativamente bassu; l'impurità di l'acidu acìticu introducenu l'equipaggiu di corrosione, inquinanu l'ambiente, è ùn sò micca favurevuli à u trattamentu di l'acqua residua; u prucessu di pruduzzione hè cumplessu, e cundizioni di l'ambienti di u funziunamentu sò poveri, ci hè a contaminazione, è u pruduttu hè faciule di cambià di culore. Hè facilitu di scumpressà quandu si riscalda, è i prudutti di l'idrolisi sò Sb2O3 è CH3COOH. U tempu di residenza di u materiale hè longu, in particulare in u stadiu finali di policondensazione, chì hè significativamente più altu ch'è u sistema Sb2O3. | L'usu di Sb 2 (EG) 3 aumenta u costu di u catalizzatore di u dispusitivu (l'aumentu di u costu pò esse compensatu solu se u 25% di PET hè utilizatu per l'auto-spinning di filamenti). Inoltre, u valore b di a tonalità di u produttu aumenta ligeramente. |