Antimonbaserede katalysatorer

Polyester (PET) fiber er den største variation af syntetisk fiber. Tøj lavet af polyesterfiber er behageligt, sprødt, let at vaske og hurtigt tørre. Polyester er også vidt brugt som råmateriale til emballering, industrielle garn og teknisk plast. Som et resultat har polyester udviklet sig hurtigt over hele verden og steget med en gennemsnitlig årlig sats på 7% og med et stort output.

Polyesterproduktion kan opdeles i dimethyl terephthalat (DMT) rute og terephthalinsyre (PTA) -rute med hensyn til procesrute og kan opdeles i intermitterende proces og kontinuerlig proces med hensyn til drift. Uanset den vedtagne produktionsprocesrute kræver polykondensationsreaktionen anvendelse af metalforbindelser som katalysatorer. Polykondensationsreaktionen er et centralt trin i polyesterproduktionsprocessen, og polykondensationstiden er flaskehalsen til forbedring af udbyttet. Forbedringen af ​​katalysatorsystemet er en vigtig faktor til forbedring af kvaliteten af ​​polyester og forkortelse af polykondensationstiden.

Urbanmines tech. Begrænset er et førende kinesisk firma, der er specialiseret i F & U, produktion og forsyning af polyesterkatalysator-antimontrioxid, antimonacetat og antimonglycol. Vi har foretaget en dybdegående undersøgelse af disse produkter-F & U-afdelingen for urbanminer opsummerer nu forskningen og anvendelsen af ​​antimonkatalysatorer i denne artikel for at hjælpe vores kunder fleksibelt med at anvende, optimere produktionsprocesser og give omfattende konkurrenceevne for polyesterfiberprodukter.

Indenlandske og udenlandske lærde mener generelt, at polyesterpolykondensation er en kædeforlængelsesreaktion, og den katalytiske mekanisme hører til chelationskoordinering, som kræver, at katalysatormetalatomet tilvejebringer tomme orbitaler til at koordinere med bue -paret elektroner af carbonyloxygen for at opnå formålet med katalyse. For polykondensation, da elektronskydensiteten af ​​carbonyl -ilt i hydroxyethylestergruppen er relativt lav, er elektronegativiteten af ​​metalioner relativt høj under koordinering for at lette koordination og kædeforlængelse.

Følgende kan bruges som polyesterkatalysatorer: 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, AG, UREAS Guanidiner, svovlholdige organiske forbindelser. Imidlertid er de katalysatorer, der i øjeblikket bruges og studeres i industriel produktion, hovedsageligt SB-, GE- og TI -serieforbindelser. Et stort antal undersøgelser har vist, at: GE-baserede katalysatorer har færre bivirkninger og producerer kæledyr af høj kvalitet, men deres aktivitet er ikke høj, og de har få ressourcer og er dyre; TI-baserede katalysatorer har høj aktivitet og hurtig reaktionshastighed, men deres katalytiske bivirkninger er mere åbenlyse, hvilket resulterer i dårlig termisk stabilitet og gule farve på produktet, og de kan generelt kun bruges til syntese af PBT, PTT, PCT osv.; SB-baserede katalysatorer er ikke kun mere aktive. Produktkvaliteten er høj, fordi SB-baserede katalysatorer er mere aktive, har færre bivirkninger og er billigere. Derfor er de blevet vidt brugt. Blandt dem er de mest almindeligt anvendte SB-baserede katalysatorer antimontrioxid (SB2O3), antimonacetat (SB (CH3COO) 3) osv.

Når vi ser på udviklingshistorien for polyesterindustrien, kan vi opdage, at mere end 90% af polyesterplanterne i verden bruger antimonforbindelser som katalysatorer. I 2000 havde Kina introduceret adskillige polyesterplanter, som alle anvendte antimonforbindelser som katalysatorer, hovedsageligt SB2O3 og SB (CH3COO) 3. Gennem den fælles indsats fra kinesisk videnskabelig forskning, universiteter og produktionsafdelinger er disse to katalysatorer nu blevet produceret fuldt indenlandske.

Siden 1999 har det franske kemiske selskab Elf lanceret en antimonglycol [SB2 (OCH2CH2CO) 3] katalysator som et opgraderet produkt af traditionelle katalysatorer. De producerede polyesterchips har høj hvidhed og god spinnabilitet, som har tiltrukket sig stor opmærksomhed fra indenlandske katalysatorforskningsinstitutioner, virksomheder og polyesterproducenter i Kina.

I. Forskning og anvendelse af antimontrioxid
De Forenede Stater er et af de tidligste lande, der producerer og anvender SB2O3. I 1961 nåede forbruget af SB2O3 i USA 4.943 ton. I 1970'erne producerede fem virksomheder i Japan SB2O3 med en samlet produktionskapacitet på 6.360 ton om året.

Kinas vigtigste SB2O3-forsknings- og udviklingsenheder er hovedsageligt koncentreret i tidligere statsejede virksomheder i Hunan-provinsen og Shanghai. Urbanmines tech. Begrænset har også etableret en professionel produktionslinje i Hunan -provinsen.

(JEG). Metode til produktion af antimontrioxid
Fremstilling af SB2O3 bruger normalt antimonsulfidmalm som råmateriale. Metalantimon er først fremstillet, og derefter produceres SB2O3 ved hjælp af metalantimon som råmateriale.
Der er to hovedmetoder til fremstilling af SB2O3 fra metallisk antimon: direkte oxidation og nitrogen nedbrydning.

1. direkte oxidationsmetode
Metalantimon reagerer med ilt under opvarmning for at danne SB2O3. Reaktionsprocessen er som følger:
4SB ＋ 3O2 ＝＝ 2SB2O3

2. ammonolyse
Antimonmetal reagerer med klor for at syntetisere antimontrichlorid, som derefter destilleres, hydrolyseres, ammonolyseres, vaskes og tørres for at opnå det færdige SB2O3 -produkt. Den grundlæggende reaktionsligning er:
2SB ＋ 3Cl2 ＝＝ 2SBCL3
Sbcl3 ＋ H2O ＝＝ SBOCl ＋ 2HCl
4Sbocl ＋ H2O ＝＝ SB2O3 · 2SBOCl ＋ 2HCl
Sb2O3 · 2SBOCl ＋ OH ＝＝ 2SB2O3 ＋ 2NH4CL ＋ H2O

(Ii). Anvendelser af antimontrioxid
Den vigtigste anvendelse af antimontrioxid er som en katalysator for polymerase og en flammehæmmende for syntetiske materialer.
I polyesterindustrien blev SB2O3 først brugt som en katalysator. SB2O3 bruges hovedsageligt som en polykondensationskatalysator til DMT -ruten og den tidlige PTA -rute og bruges generelt i kombination med H3PO4 eller dens enzymer.

(Iii). Problemer med antimontrioxid
SB2O3 har dårlig opløselighed i ethylenglycol med en opløselighed på kun 4,04% ved 150 ° C. Derfor, når ethylenglycol bruges til at fremstille katalysatoren, har SB2O3 dårlig spredbarhed, hvilket let kan forårsage overdreven katalysator i polymerisationssystemet, generere højsmelting-punktcykliske trimere og bringe vanskeligheder for at spinde. For at forbedre opløseligheden og spredbarheden af ​​Sb2O3 i ethylenglycol, anvendes det generelt for at bruge overdreven ethylenglycol eller øge opløsningstemperaturen til over 150 ° C. Over 120 ° C, SB2O3 og ethylenglycol kan imidlertid producere ethylenglycol -antimonudfældning, når de virker sammen i lang tid, og SB2O3 kan reduceres til metallisk antimon i polycondensationsreaktionen, hvilket kan forårsage "tåge" i polyesterchips og påvirke produktkvaliteten.

Ii. Forskning og anvendelse af antimonacetat
Forberedelsesmetode til antimonacetat
Først blev antimonacetat fremstillet ved at reagere antimontrioxid med eddikesyre, og eddikesyreanhydrid blev anvendt som et dehydratiserende middel til at absorbere vandet genereret af reaktionen. Kvaliteten af ​​det færdige produkt opnået ved denne metode var ikke høj, og det tog mere end 30 timer for antimontrioxid at opløses i eddikesyre. Senere blev antimonacetat fremstillet ved at reagere metalantimon, antimontrichlorid eller antimontrioxid med eddikesyreanhydrid uden behov for et dehydratingsmiddel.

1. Antimon Trichloride -metode
I 1947 har H. Schmidt et al. I Vesttyskland forberedte SB (CH3COO) 3 ved at reagere SBCL3 med eddikesyreanhydrid. Reaktionsformlen er som følger:
SBCL3+3 (CH3CO) 2O == SB (CH3COO) 3+3CH3COCL

2. Antimonmetalmetode
I 1954 forberedte Tapaybea fra det tidligere Sovjetunionen SB (CH3COO) 3 ved at reagere metallisk antimon og peroxyacetyl i en benzenopløsning. Reaktionsformlen er:
SB ＋ (CH3COO) 2 == SB (CH3COO) 3

3. antimontrioxidmetode
I 1957 brugte F. Nerdel fra Vesttyskland SB2O3 til at reagere med eddikesyreanhydrid til at producere SB (CH3COO) 3.
SB2O3 ＋ 3 （CH3CO） 2O ＝＝ 2SB （CH3COO） 3
Ulempen ved denne metode er, at krystallerne har en tendens til at samle sig i store stykker og klæbe fast på reaktorens indre væg, hvilket resulterer i dårlig produktkvalitet og farve.

4. antimontrioxidopløsningsmiddelmetode
For at overvinde manglerne ved ovennævnte metode tilsættes et neutralt opløsningsmiddel normalt under reaktionen af ​​SB2O3 og eddikesyreanhydrid. Den specifikke forberedelsesmetode er som følger:
(1) I 1968 offentliggjorde R. Thoms fra American Mosun Chemical Company et patent om fremstilling af antimonacetat. Patentet anvendte xylen (O-, M-, P-xylen eller en blanding deraf) som et neutralt opløsningsmiddel til at producere fine krystaller af antimonacetat.
(2) I 1973 opfandt Tjekkiet en metode til fremstilling af fin antimonacetat ved hjælp af toluen som opløsningsmiddel.

 

III. Sammenligning af tre antimonbaserede katalysatorer