Ffibr polyester (PET) yw'r amrywiaeth fwyaf o ffibr synthetig. Mae dillad wedi'u gwneud o ffibr polyester yn gyfforddus, yn grimp, yn hawdd i'w golchi, ac yn gyflym i sychu. Mae polyester hefyd yn cael ei ddefnyddio'n helaeth fel deunydd crai ar gyfer pecynnu, edafedd diwydiannol a phlastigau peirianneg. O ganlyniad, mae polyester wedi datblygu'n gyflym ledled y byd, gan gynyddu ar gyfradd flynyddol gyfartalog o 7% a chydag allbwn mawr.
Gellir rhannu cynhyrchu polyester yn llwybr dimethyl terephthalate (DMT) a llwybr asid terephthalic (PTA) o ran llwybr proses a gellir ei rannu'n broses ysbeidiol a phroses barhaus o ran gweithrediad. Waeth beth fo'r llwybr proses gynhyrchu a fabwysiadwyd, mae'r adwaith polycondensation yn gofyn am ddefnyddio cyfansoddion metel fel catalyddion. Mae'r adwaith polycondwysedd yn gam allweddol yn y broses gynhyrchu polyester, a'r amser polycondensation yw'r dagfa ar gyfer gwella'r cynnyrch. Mae gwella'r system gatalydd yn ffactor pwysig wrth wella ansawdd polyester a byrhau'r amser polycondwysedd.
Mwyngloddiau Trefol Tech. Mae Limited yn gwmni Tsieineaidd blaenllaw sy'n arbenigo mewn ymchwil a datblygu, cynhyrchu a chyflenwi antimoni triocsid gradd catalydd polyester, asetad antimoni, a glycol antimoni. Rydym wedi cynnal ymchwil manwl ar y cynhyrchion hyn - mae adran Ymchwil a Datblygu UrbanMines bellach yn crynhoi ymchwil a chymhwyso catalyddion antimoni yn yr erthygl hon i helpu ein cwsmeriaid i gymhwyso'n hyblyg, gwneud y gorau o brosesau cynhyrchu, a darparu cystadleurwydd cynhwysfawr o gynhyrchion ffibr polyester.
Mae ysgolheigion domestig a thramor yn gyffredinol yn credu bod polycondensation polyester yn adwaith ymestyn cadwyn, ac mae'r mecanwaith catalytig yn perthyn i gydlynu chelation, sy'n ei gwneud yn ofynnol i'r atom metel catalydd ddarparu orbitalau gwag i gydlynu â'r pâr arc o electronau o ocsigen carbonyl i gyflawni pwrpas catalysis. Ar gyfer polycondwysedd, gan fod dwysedd cwmwl electron ocsigen carbonyl yn y grŵp ester hydroxyethyl yn gymharol isel, mae electronegatifedd ïonau metel yn gymharol uchel yn ystod cydgysylltu, er mwyn hwyluso cydgysylltu ac ymestyn cadwyn.
Gellir defnyddio'r canlynol fel catalyddion polyester: 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 ac ocsidau metel eraill, alcoholadau, carboxylates, borates, halidau ac aminau, wreas, guanidinau, cyfansoddion organig sy'n cynnwys sylffwr. Fodd bynnag, y catalyddion sy'n cael eu defnyddio a'u hastudio ar hyn o bryd mewn cynhyrchu diwydiannol yw cyfansoddion cyfres Sb, Ge a Ti yn bennaf. Mae nifer fawr o astudiaethau wedi dangos: Mae gan gatalyddion sy'n seiliedig ar Ge lai o adweithiau ochr ac yn cynhyrchu PET o ansawdd uchel, ond nid yw eu gweithgaredd yn uchel, ac nid oes ganddynt lawer o adnoddau ac maent yn ddrud; Mae gan gatalyddion sy'n seiliedig ar Ti weithgaredd uchel a chyflymder adwaith cyflym, ond mae eu hadweithiau ochr catalytig yn fwy amlwg, gan arwain at sefydlogrwydd thermol gwael a lliw melyn y cynnyrch, ac yn gyffredinol dim ond ar gyfer synthesis PBT, PTT, PCT y gellir eu defnyddio, etc.; Mae catalyddion sy'n seiliedig ar sb nid yn unig yn fwy egnïol. Mae ansawdd y cynnyrch yn uchel oherwydd bod catalyddion Sb yn fwy gweithgar, yn cael llai o adweithiau ochr, ac yn rhatach. Felly, maent wedi cael eu defnyddio'n eang. Yn eu plith, y catalyddion Sb a ddefnyddir amlaf yw antimoni triocsid (Sb2O3), asetad antimoni (Sb(CH3COO)3), ac ati.
Gan edrych ar hanes datblygu'r diwydiant polyester, gallwn ganfod bod mwy na 90% o'r planhigion polyester yn y byd yn defnyddio cyfansoddion antimoni fel catalyddion. Erbyn 2000, roedd Tsieina wedi cyflwyno nifer o blanhigion polyester, pob un ohonynt yn defnyddio cyfansoddion antimoni fel catalyddion, yn bennaf Sb2O3 a Sb(CH3COO)3. Trwy ymdrechion ar y cyd ymchwil wyddonol Tsieineaidd, prifysgolion, ac adrannau cynhyrchu, mae'r ddau gatalydd hyn bellach wedi'u cynhyrchu'n llawn yn ddomestig.
Ers 1999, mae cwmni cemegol Ffrainc Elf wedi lansio catalydd antimoni glycol [Sb2 (OCH2CH2CO) 3] fel cynnyrch uwchraddedig o gatalyddion traddodiadol. Mae gan y sglodion polyester a gynhyrchir wynder uchel a sbinadwyedd da, sydd wedi denu sylw mawr gan sefydliadau ymchwil catalydd domestig, mentrau, a chynhyrchwyr polyester yn Tsieina.
I. Ymchwilio a chymhwyso antimoni triocsid
Yr Unol Daleithiau yw un o'r gwledydd cynharaf i gynhyrchu a chymhwyso Sb2O3. Ym 1961, cyrhaeddodd y defnydd o Sb2O3 yn yr Unol Daleithiau 4,943 tunnell. Yn y 1970au, cynhyrchodd pum cwmni yn Japan Sb2O3 gyda chyfanswm gallu cynhyrchu o 6,360 tunnell y flwyddyn.
Mae prif unedau ymchwil a datblygu Sb2O3 Tsieina wedi'u crynhoi'n bennaf mewn cyn fentrau sy'n eiddo i'r wladwriaeth yn Nhalaith Hunan a Shanghai. Mwyngloddiau Trefol Tech. Mae Limited hefyd wedi sefydlu llinell gynhyrchu broffesiynol yn Nhalaith Hunan.
(I). Dull ar gyfer cynhyrchu antimoni triocsid
Mae gweithgynhyrchu Sb2O3 fel arfer yn defnyddio mwyn sylffid antimoni fel deunydd crai. Mae antimoni metel yn cael ei baratoi yn gyntaf, ac yna mae Sb2O3 yn cael ei gynhyrchu gan ddefnyddio antimoni metel fel deunydd crai.
Mae dau brif ddull ar gyfer cynhyrchu Sb2O3 o antimoni metelaidd: ocsidiad uniongyrchol a dadelfeniad nitrogen.
1. Dull ocsideiddio uniongyrchol
Mae antimoni metel yn adweithio ag ocsigen o dan wresogi i ffurfio Sb2O3. Mae'r broses adwaith fel a ganlyn:
4Sb＋3O2＝＝2Sb2O3
2. Ammonolysis
Mae metel antimoni yn adweithio â chlorin i syntheseiddio trichlorid antimoni, sydd wedyn yn cael ei ddistyllu, ei hydroleiddio, ei amonolyzed, ei olchi a'i sychu i gael y cynnyrch gorffenedig Sb2O3. Yr hafaliad adwaith sylfaenol yw:
2Sb＋3Cl2＝＝2SbCl3
SbCl3＋H2O＝＝SbOCl＋2HCl
4SbOCl＋H2O＝＝Sb2O3·2SbOCl＋2HCl
Sb2O3·2SbOCl＋OH＝＝2Sb2O3＋2NH4Cl＋H2O
(II). Defnydd o antimoni triocsid
Y prif ddefnydd o antimoni triocsid yw catalydd ar gyfer polymeras a gwrth-fflam ar gyfer deunyddiau synthetig.
Yn y diwydiant polyester, defnyddiwyd Sb2O3 gyntaf fel catalydd. Defnyddir Sb2O3 yn bennaf fel catalydd polycondensation ar gyfer y llwybr DMT a'r llwybr PTA cynnar ac fe'i defnyddir yn gyffredinol mewn cyfuniad â H3PO4 neu ei ensymau.
(III). Problemau gydag antimoni triocsid
Mae gan Sb2O3 hydoddedd gwael mewn glycol ethylene, gyda hydoddedd o ddim ond 4.04% ar 150 ° C. Felly, pan ddefnyddir glycol ethylene i baratoi'r catalydd, mae gan Sb2O3 wasgaredd gwael, a all achosi catalydd gormodol yn y system polymerization yn hawdd, cynhyrchu trimwyr cylchol pwynt toddi uchel, a dod ag anawsterau i nyddu. Er mwyn gwella hydoddedd a gwasgaredd Sb2O3 mewn glycol ethylene, fe'i mabwysiadir yn gyffredinol i ddefnyddio glycol ethylene gormodol neu gynyddu'r tymheredd diddymu i uwch na 150 ° C. Fodd bynnag, uwchlaw 120 ° C, gall Sb2O3 a glycol ethylene gynhyrchu dyddodiad antimoni ethylene glycol pan fyddant yn gweithredu gyda'i gilydd am amser hir, a gellir lleihau Sb2O3 i antimoni metelaidd yn yr adwaith polycondensation, a all achosi "niwl" mewn sglodion polyester ac effeithio ansawdd cynnyrch.
II. Ymchwilio a chymhwyso antimoni asetad
Dull paratoi asetad antimoni
Ar y dechrau, paratowyd asetad antimoni trwy adweithio antimoni trioxide ag asid asetig, a defnyddiwyd anhydrid asetig fel asiant dadhydradu i amsugno'r dŵr a gynhyrchir gan yr adwaith. Nid oedd ansawdd y cynnyrch gorffenedig a gafwyd gan y dull hwn yn uchel, a chymerodd fwy na 30 awr i antimoni triocsid hydoddi mewn asid asetig. Yn ddiweddarach, paratowyd asetad antimoni trwy adweithio antimoni metel, trichlorid antimoni, neu antimoni trioxide ag anhydrid asetig, heb fod angen asiant dadhydradu.
1. Dull trichlorid antimoni
Yn 1947, H. Schmidt et al. yng Ngorllewin yr Almaen paratôdd Sb(CH3COO)3 drwy adweithio SbCl3 ag anhydrid asetig. Mae'r fformiwla adwaith fel a ganlyn:
SbCl3+3(CH3CO)2O==Sb(CH3COO)3+3CH3COCl
2. Antimoni metel dull
Ym 1954, paratôdd TAPaybea o'r hen Undeb Sofietaidd Sb(CH3COO)3 trwy adweithio antimoni metelaidd a pheroxyacetyl mewn hydoddiant bensen. Y fformiwla adwaith yw:
Sb＋(CH3COO)2==Sb(CH3COO)3
3. Antimoni trioxide dull
Ym 1957, defnyddiodd F. Nerdel o Orllewin yr Almaen Sb2O3 i adweithio ag anhydrid asetig i gynhyrchu Sb(CH3COO)3.
Sb2O3＋3（CH3CO）2O＝＝2Sb（CH3COO）3
Anfantais y dull hwn yw bod y crisialau'n dueddol o agregu'n ddarnau mawr ac yn glynu'n gadarn at wal fewnol yr adweithydd, gan arwain at ansawdd a lliw cynnyrch gwael.
4. Dull toddyddion antimoni trioxide
Er mwyn goresgyn diffygion y dull uchod, ychwanegir toddydd niwtral fel arfer yn ystod adwaith Sb2O3 ac anhydrid asetig. Mae'r dull paratoi penodol fel a ganlyn:
(1) Ym 1968, cyhoeddodd R. Thoms o'r American Mosun Chemical Company batent ar baratoi asetad antimoni. Roedd y patent yn defnyddio xylene (o-, m-, p-xylene, neu gymysgedd ohono) fel toddydd niwtral i gynhyrchu crisialau mân o asetad antimoni.
(2) Ym 1973, dyfeisiodd y Weriniaeth Tsiec ddull ar gyfer cynhyrchu asetad antimoni mân gan ddefnyddio tolwen fel toddydd.
III. Cymhariaeth o dri catalydd seiliedig ar antimoni
| Antimoni Triocsid | Antimoni Asetad | Antimoni Glycolate | |
| Priodweddau Sylfaenol | Fe'i gelwir yn gyffredin fel antimoni gwyn, fformiwla foleciwlaidd Sb 2 O 3 , pwysau moleciwlaidd 291.51 , powdr gwyn, pwynt toddi 656 ℃ . Mae cynnwys antimoni damcaniaethol tua 83.53%. Dwysedd cymharol 5.20g/ml. Hydawdd mewn asid hydroclorig crynodedig, asid sylffwrig crynodedig, asid nitrig crynodedig, asid tartarig a hydoddiant alcali, anhydawdd mewn dŵr, alcohol, asid sylffwrig gwanedig. | Fformiwla moleciwlaidd Sb(AC) 3 , pwysau moleciwlaidd 298.89 , cynnwys antimoni damcaniaethol tua 40.74 %, pwynt toddi 126-131 ℃, dwysedd 1.22g/ml (25 ℃), powdr gwyn neu all-wyn, sy'n hawdd hydawdd mewn glycol ethylene, toluene a xylene. | Fformiwla moleciwlaidd Sb 2 (EG) 3 , Mae'r pwysau moleciwlaidd tua 423.68 , y pwynt toddi yw ＞ 100 ℃ (Rhag.), mae'r cynnwys antimoni damcaniaethol tua 57.47 %, mae'r ymddangosiad yn solet crisialog gwyn, heb fod yn wenwynig ac yn ddi-flas, hawdd i amsugno lleithder. Mae'n hawdd hydawdd mewn glycol ethylene. |
| Dull a Thechnoleg Synthesis | Wedi'i syntheseiddio'n bennaf trwy ddull 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 3Nodyn: Stibnite / Mwyn Haearn / Calchfaen → Gwresogi a Fuming → Casgliad | Mae'r diwydiant yn defnyddio dull hydoddydd Sb 2 O 3 yn bennaf ar gyfer synthesis: Sb2O3 ＋ 3 ( CH3CO ) 2O → 2Sb(AC) 3Process: adlif gwresogi → hidlo poeth → crisialu → sychu dan wactod → Cynnyrch Nodyn: Sb(AC) 3 yw yn hawdd ei hydrolysu, felly mae'n rhaid i'r tolwen tolwen niwtral neu'r xylene a ddefnyddir fod yn anhydrus, ni all Sb 2 O 3 fod mewn cyflwr gwlyb, a rhaid i'r offer cynhyrchu fod yn sych hefyd. | Mae'r diwydiant yn defnyddio'r dull Sb 2 O 3 yn bennaf i syntheseiddio:Sb 2 O 3 +3EG→Sb 2 (EG) 3 +3H 2 OProcess: Bwydo (Sb 2 O 3 , ychwanegion ac EG) → adwaith gwresogi a gwasgu → tynnu slag , amhureddau a dŵr → decolorization → hidlo poeth → oeri a chrisialu → gwahanu a sychu → cynnyrchNote: Mae angen ynysu'r broses gynhyrchu o ddŵr i atal hydrolysis. Mae'r adwaith hwn yn adwaith cildroadwy, ac yn gyffredinol mae'r adwaith yn cael ei hyrwyddo trwy ddefnyddio gormod o glycol ethylene a thynnu dŵr y cynnyrch. |
| Mantais | Mae'r pris yn gymharol rhad, mae'n hawdd ei ddefnyddio, mae ganddo weithgaredd catalytig cymedrol ac amser polycondwysedd byr. | Mae gan asetad antimoni hydoddedd da mewn glycol ethylene ac mae wedi'i wasgaru'n gyfartal mewn glycol ethylene, a all wella effeithlonrwydd defnyddio antimoni; Mae gan asetad antimoni nodweddion gweithgaredd catalytig uchel, llai o adwaith diraddio, ymwrthedd gwres da a sefydlogrwydd prosesu; Ar yr un pryd, nid yw defnyddio asetad antimoni fel catalydd yn gofyn am ychwanegu cyd-gatalydd a sefydlogwr. Mae adwaith y system catalytig asetad antimoni yn gymharol ysgafn, ac mae ansawdd y cynnyrch yn uchel, yn enwedig y lliw, sy'n well na system antimoni trioxide (Sb 2 O 3). | Mae gan y catalydd hydoddedd uchel mewn glycol ethylene; Mae antimoni sero-falent yn cael ei ddileu, ac mae amhureddau fel moleciwlau haearn, cloridau a sylffadau sy'n effeithio ar polycondwysedd yn cael eu lleihau i'r pwynt isaf, gan ddileu problem cyrydiad ïon asetad ar offer; mae Sb 3+ yn Sb 2 (EG) 3 yn gymharol uchel , a allai fod oherwydd bod ei hydoddedd mewn glycol ethylene ar dymheredd yr adwaith yn fwy na Sb 2 O 3 O'i gymharu â Sb(AC) 3 , mae swm Sb 3+ sy'n chwarae rôl catalytig yn fwy. Mae lliw y cynnyrch polyester a gynhyrchir gan Sb 2 (EG) 3 yn well na lliw Sb 2 O 3 Ychydig yn uwch na'r gwreiddiol, gan wneud i'r cynnyrch edrych yn fwy disglair a gwynach; |
| Anfantais | Mae'r hydoddedd mewn glycol ethylene yn wael, dim ond 4.04% ar 150 ° C. Yn ymarferol, mae glycol ethylene yn ormodol neu cynyddir y tymheredd diddymu i uwch na 150 ° C. Fodd bynnag, pan fydd Sb 2 O 3 yn adweithio â glycol ethylene am amser hir ar uwch na 120 ° C, gall dyddodiad antimoni ethylene glycol ddigwydd, a gellir lleihau Sb 2 O 3 i ysgol fetel yn yr adwaith polycondwysedd, a all achosi "niwl llwyd " mewn sglodion polyester ac yn effeithio ar ansawdd y cynnyrch. Mae ffenomen ocsidau antimoni amryfalent yn digwydd wrth baratoi Sb 2 O 3 , ac effeithir ar burdeb antimoni yn effeithiol. | Mae cynnwys antimoni'r catalydd yn gymharol isel; mae'r amhureddau asid asetig a gyflwynwyd yn cyrydu offer, yn llygru'r amgylchedd, ac nid ydynt yn ffafriol i drin dŵr gwastraff; mae'r broses gynhyrchu yn gymhleth, mae amodau'r amgylchedd gweithredu yn wael, mae llygredd, ac mae'r cynnyrch yn hawdd i newid lliw. Mae'n hawdd dadelfennu pan gaiff ei gynhesu, a'r cynhyrchion hydrolysis yw Sb2O3 a CH3COOH . Mae'r amser preswylio deunydd yn hir, yn enwedig yn y cam polycondensation terfynol, sy'n sylweddol uwch na'r system Sb2O3. | Mae'r defnydd o Sb 2 (EG) 3 yn cynyddu cost catalydd y ddyfais (dim ond os defnyddir 25% o PET ar gyfer hunan-nyddu ffilamentau y gellir gwrthbwyso'r cynnydd cost). Yn ogystal, mae gwerth b lliw'r cynnyrch yn cynyddu ychydig. |