Poliestero (PET) fibro estas la plej granda vario de sinteza fibro. Vestaĵoj faritaj el poliestera fibro estas komfortaj, krispaj, facile laveblaj kaj rapide sekiĝantaj. Poliestero ankaŭ estas vaste uzata kiel kruda materialo por pakado, industriaj fadenoj kaj inĝenieraj plastoj. Rezulte, poliestero rapide disvolviĝis tutmonde, kreskante je averaĝa jara rapideco de 7% kaj kun granda produktado.
Poliestera produktado povas esti dividita laŭ la procezo, kaj laŭ la funkciado, en intermitan procezon kaj kontinuan procezon. Sendepende de la elektita produktada procezo, la polikondensiĝa reakcio postulas la uzon de metalaj kombinaĵoj kiel kataliziloj. La polikondensiĝa reakcio estas ŝlosila paŝo en la poliestera produktada procezo, kaj la polikondensiĝa tempo estas la proplempunkto por plibonigi la rendimenton. La plibonigo de la kataliza sistemo estas grava faktoro por plibonigi la kvaliton de poliestero kaj mallongigi la polikondensiĝan tempon.
UrbanMines Tech. Limited estas ĉefa ĉina kompanio specialiĝanta pri esplorado kaj disvolvo, produktado kaj liverado de poliesteraj katalizilaj antimonaj trioksidoj, antimonaj acetatoj kaj antimonaj glikoloj. Ni faris profundan esploradon pri ĉi tiuj produktoj - la esplora kaj disvolva fako de UrbanMines nun resumas la esploradon kaj aplikon de antimonaj kataliziloj en ĉi tiu artikolo por helpi niajn klientojn flekseble apliki, optimumigi produktadajn procezojn kaj provizi ampleksan konkurencivon de poliesteraj fibraj produktoj.
Enlandaj kaj eksterlandaj fakuloj ĝenerale kredas, ke poliestera polikondensado estas ĉenplilongiga reakcio, kaj la kataliza mekanismo apartenas al kelata kunordigo, kiu postulas, ke la katalizila metala atomo provizu malplenajn orbitalojn por kunordigi kun la arka paro de elektronoj de karbonila oksigeno por atingi la celon de katalizo. Por polikondensado, ĉar la elektronnuba denseco de karbonila oksigeno en la hidroksietila estera grupo estas relative malalta, la elektronegativeco de metaljonoj estas relative alta dum kunordigo, por faciligi kunordigon kaj ĉenplilongigon.
Kiel poliesteraj kataliziloj uzeblas la jenaj: 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 kaj aliaj metaloksidoj, alkoholatoj, karboksilatoj, boratoj, halogenidoj kaj aminoj, ureoj, guanidinoj, sulfur-entenantaj organikaj kombinaĵoj. Tamen, la kataliziloj nuntempe uzataj kaj studataj en industria produktado estas ĉefe Sb, Ge kaj Ti-seriaj kombinaĵoj. Granda nombro da studoj montris, ke: Ge-bazitaj kataliziloj havas malpli da flankaj reakcioj kaj produktas altkvalitan PET, sed ilia aktiveco ne estas alta, kaj ili havas malmultajn rimedojn kaj estas multekostaj; Ti-bazitaj kataliziloj havas altan aktivecon kaj rapidan reakcian rapidon, sed iliaj katalizaj flankaj reakcioj estas pli evidentaj, rezultante en malbona termika stabileco kaj flava koloro de la produkto, kaj ili ĝenerale uzeblas nur por la sintezo de PBT, PTT, PCT, ktp.; Sb-bazitaj kataliziloj estas ne nur pli aktivaj. La produktokvalito estas alta ĉar Sb-bazitaj kataliziloj estas pli aktivaj, havas malpli da kromefikoj, kaj estas pli malmultekostaj. Tial ili estas vaste uzataj. Inter ili, la plej ofte uzataj Sb-bazitaj kataliziloj estas antimona trioksido (Sb2O3), antimona acetato (Sb(CH3COO)3), ktp.
Rigardante la disvolviĝan historion de la poliestera industrio, ni povas trovi, ke pli ol 90% de la poliesteraj fabrikoj en la mondo uzas antimonajn kombinaĵojn kiel katalizilojn. Antaŭ 2000, Ĉinio enkondukis plurajn poliesterajn fabrikojn, kiuj ĉiuj uzis antimonajn kombinaĵojn kiel katalizilojn, ĉefe Sb2O3 kaj Sb(CH3COO)3. Per la kunaj klopodoj de ĉina scienca esplorado, universitatoj kaj produktadsekcioj, ĉi tiuj du kataliziloj nun estas plene produktitaj nacie.
Ekde 1999, la franca kemia kompanio Elf lanĉis katalizilon kun antimonglikolo [Sb2(OCH2CH2CO)3] kiel plibonigitan produkton de tradiciaj kataliziloj. La produktitaj poliesteraj pecetoj havas altan blankecon kaj bonan turneblecon, kio altiris grandan atenton de hejmaj katalizilaj esplorinstitucioj, entreprenoj kaj poliesteraj fabrikantoj en Ĉinio.
I. Esploro kaj apliko de antimona trioksido
Usono estas unu el la plej fruaj landoj, kiuj produktis kaj uzis Sb₂O₃. En 1961, la konsumo de Sb₂O₃ en Usono atingis 4 943 tunojn. En la 1970-aj jaroj, kvin kompanioj en Japanio produktis Sb₂O₃ kun totala produktokapacito de 6 360 tunoj jare.
La ĉefaj esplor- kaj evoluig-unuoj de Ĉinio pri Sb2O3 estas ĉefe koncentritaj en iamaj ŝtataj entreprenoj en la provinco Hunano kaj Ŝanhajo. UrbanMines Tech. Limited ankaŭ establis profesian produktadlinion en la provinco Hunano.
(I). Metodo por produkti antimonan trioksidon
La fabrikado de Sb₂O₃ kutime uzas antimonan sulfidan ercon kiel krudmaterialon. Unue oni preparas metalan antimonon, kaj poste oni produktas Sb₂O₃ uzante metalan antimonon kiel krudmaterialon.
Ekzistas du ĉefaj metodoj por produkti Sb₂O₃ el metala antimono: rekta oksidado kaj nitrogena malkomponiĝo.
1. Rekta oksidiga metodo
Metala antimono reagas kun oksigeno sub varmigo por formi Sb₂O₃. La reakcia procezo estas jena:
4Sb＋3O2＝=2Sb2O3
2. Amonolizo
Antimona metalo reagas kun kloro por sintezi antimonan trikloridon, kiu estas poste distilita, hidrolizita, amonolizita, lavita kaj sekigita por akiri la pretan Sb2O3-produkton. La baza reakcia ekvacio estas:
2Sb＋3Cl2＝＝2SbCl3
SbCl3＋H2O＝=SbOCl＋2HCl
4SbOCl＋H2O＝=Sb2O3·2SbOCl＋2HCl
Sb2O3·2SbOCl＋OH＝=2Sb2O3＋2NH4Cl＋H2O
(II). Uzoj de antimona trioksido
La ĉefa uzo de antimona trioksido estas kiel katalizilo por polimerazo kaj kontraŭflamaĵo por sintezaj materialoj.
En la poliestera industrio, Sb₂O₃ unue estis uzata kiel katalizilo. Sb₂O₃ estas ĉefe uzata kiel polikondensada katalizilo por la DMT-itinero kaj la frua PTA-itinero kaj ĝenerale uzata en kombinaĵo kun H₂PO₃ aŭ ĝiaj enzimoj.
(III). Problemoj kun antimona trioksido
Sb2O3 havas malbonan solveblecon en etilenglikolo, kun solvebleco de nur 4.04% je 150°C. Tial, kiam etilenglikolo estas uzata por prepari la katalizilon, Sb2O3 havas malbonan disperseblecon, kio povas facile kaŭzi troan katalizilon en la polimeriga sistemo, generi ciklajn trimerojn kun alta fandopunkto, kaj malfaciligi la ŝpinadon. Por plibonigi la solveblecon kaj disperseblecon de Sb2O3 en etilenglikolo, oni ĝenerale uzas troan etilenglikolon aŭ pliigas la dissolvan temperaturon super 150°C. Tamen, super 120°C, Sb2O3 kaj etilenglikolo povas produkti precipitaĵon de etilenglikola antimono kiam ili agas kune dum longa tempo, kaj Sb2O3 povas esti reduktita al metala antimono en la polikondensiĝa reakcio, kio povas kaŭzi "nebulon" en poliesteraj ĉipoj kaj influi la produktokvaliton.
II. Esploro kaj apliko de antimona acetato
Prepara metodo de antimona acetato
Komence, antimona acetato estis preparita per reakcio de antimona trioksido kun acetata acido, kaj acetanhidrido estis uzata kiel senakviga agento por absorbi la akvon generitan de la reakcio. La kvalito de la preta produkto akirita per ĉi tiu metodo ne estis alta, kaj daŭris pli ol 30 horojn por ke antimona trioksido dissolvu en acetata acido. Poste, antimona acetato estis preparita per reakcio de metala antimono, antimona triklorido, aŭ antimona trioksido kun acetanhidrido, sen bezono de senakviga agento.
1. Metodo de antimona triklorido
En 1947, H. Schmidt kaj aliaj en Okcidenta Germanio preparis Sb(CH3COO)3 per reakcio de SbCl3 kun acetanhidrido. La reakcia formulo estas jena:
SbCl3+3(CH3CO)2O==Sb(CH3COO)3+3CH3COCl
2. Antimonmetala metodo
En 1954, TAPaybea de la antaŭa Sovetunio preparis Sb(CH3COO)3 per reakcio de metala antimono kaj peroksiacetilo en benzena solvaĵo. La reakcia formulo estas:
Sb＋(CH3COO)2==Sb(CH3COO)3
3. Metodo de antimona trioksido
En 1957, F. Nerdel el Okcidenta Germanio uzis Sb₂O₃ por reagi kun acetanhidrido por produkti Sb(CH₃COO)₃.
Sb2O3＋3（CH3CO）2O＝＝2Sb（CH3COO）3
La malavantaĝo de ĉi tiu metodo estas, ke la kristaloj emas agregiĝi en grandajn pecojn kaj firme algluiĝi al la interna muro de la reaktoro, rezultante en malbona produktokvalito kaj koloro.
4. Metodo de solventa antimontrioksido
Por superi la mankojn de la supre menciita metodo, oni kutime aldonas neŭtralan solvilon dum la reakcio de Sb2O3 kaj acetanhidrido. La specifa preparmetodo estas jena:
(1) En 1968, R. Thoms de la usona Mosun Chemical Company publikigis patenton pri la preparado de antimona acetato. La patento uzis ksilenon (o-, m-, p-ksilenon, aŭ miksaĵon de ili) kiel neŭtralan solvilon por produkti fajnajn kristalojn de antimona acetato.
(2) En 1973, Ĉeĥio inventis metodon por produkti fajnan antimonan acetaton uzante toluenon kiel solvilon.
III. Komparo de tri antimon-bazitaj kataliziloj
| Antimona trioksido | Antimona Acetato | Antimona Glikolato | |
| Bazaj Ecoj | Ofte konata kiel antimona blanka, molekula formulo Sb2O3, molekula pezo 291.51, blanka pulvoro, fandopunkto 656℃. Teoria antimona enhavo estas ĉirkaŭ 83.53%. Relativa denseco 5.20g/ml. Solvebla en koncentrita klorida acido, koncentrita sulfata acido, koncentrita nitrata acido, tartara acido kaj alkala solvaĵo, nesolvebla en akvo, alkoholo, diluita sulfata acido. | Molekula formulo Sb(AC)3, molekula pezo 298.89, teoria antimona enhavo ĉirkaŭ 40.74%, fandopunkto 126-131℃, denseco 1.22g/ml (25℃), blanka aŭ tute blanka pulvoro, facile solvebla en etilenglikolo, tolueno kaj ksileno. | Molekula formulo Sb2(EG)3, La molekula pezo estas ĉirkaŭ 423.68, La fandopunkto estas >100℃(dekadenco), La teoria antimona enhavo estas ĉirkaŭ 57.47%, La aspekto estas blanka kristala solido, netoksa kaj sengusta, facile sorbas humidon. Ĝi estas facile solvebla en etilenglikolo. |
| Sinteza Metodo kaj Teknologio | Ĉefe sintezita per stibnito-metodo: 2Sb²S³ +9O² → 2Sb²O³ +6SO² ↑Sb²O³ +3C → 2Sb+3CO↑ 4Sb+O² → 2Sb²O³ Noto: Stibnito / Fererco / Kalkŝtono → Hejtado kaj Fumado → Kolektado | La industrio ĉefe uzas la metodon de Sb₂O₃-solvilo por sintezo: Sb₂O₃ + ₃ (CH₃CO)₂₀ → 2Sb(AC)₃ Procezo: varmiga refluo → varma filtrado → kristaliĝo → vakua sekigado → produkto Noto: Sb(AC)₃ estas facile hidrolizita, do la neŭtrala solvilo tolueno aŭ ksileno uzata devas esti senakva, Sb₂O₃ ne povas esti en malseka stato, kaj la produktada ekipaĵo ankaŭ devas esti seka. | La industrio ĉefe uzas la metodon Sb2O3 por sintezi:Sb2O3+3EG→Sb2(EG)3+3H2OProcezo: Nutrado (Sb2O3, aldonaĵoj kaj EG) → varmigo kaj prema reakcio → forigo de skorio, malpuraĵoj kaj akvo → senkolorigo → varma filtrado → malvarmigo kaj kristaliĝo → apartigo kaj sekigado → produktoNoto: La produktada procezo devas esti izolita de akvo por malhelpi hidrolizon. Ĉi tiu reakcio estas reigebla reakcio, kaj ĝenerale la reakcio estas antaŭenigita per uzado de troa etilenglikolo kaj forigo de la produkta akvo. |
| Avantaĝo | La prezo estas relative malalta, ĝi estas facile uzebla, havas moderan katalizan agadon kaj mallongan polikondensiĝan tempon. | Antimona acetato havas bonan solveblecon en etilenglikolo kaj estas egale dispersita en etilenglikolo, kio povas plibonigi la utiligan efikecon de antimono; Antimona acetato havas la karakterizaĵojn de alta kataliza aktiveco, malpli da degradiĝa reakcio, bona varmorezisto kaj prilabora stabileco; Samtempe, uzi antimonan acetaton kiel katalizilon ne postulas la aldonon de kun-katalizilo kaj stabiligilo. La reakcio de la kataliza sistemo de antimona acetato estas relative milda, kaj la produktokvalito estas alta, precipe la koloro, kiu estas pli bona ol tiu de la sistemo de antimona trioksido (Sb2O3). | La katalizilo havas altan solveblecon en etilenglikolo; nulvalenta antimono estas forigita, kaj malpuraĵoj kiel fermolekuloj, kloridoj kaj sulfatoj, kiuj influas polikondensiĝon, estas reduktitaj al la plej malalta punkto, eliminante la problemon de acetata jona korodo sur ekipaĵo; Sb 3+ en Sb 2 (EG) 3 estas relative alta, kio eble estas ĉar ĝia solvebleco en etilenglikolo ĉe la reakcia temperaturo estas pli granda ol tiu de Sb 2 O 3. Kompare kun Sb(AC) 3, la kvanto de Sb 3+, kiu ludas katalizan rolon, estas pli granda. La koloro de la poliestera produkto produktita de Sb 2 (EG) 3 estas pli bona ol tiu de Sb 2 O 3 - iom pli alta ol la originalo, igante la produkton aspekti pli hela kaj pli blanka; |
| Malavantaĝo | La solvebleco en etilenglikolo estas malbona, nur 4,04% je 150 °C. En praktiko, etilenglikolo estas troa aŭ la dissolvtemperaturo estas pliigita super 150 °C. Tamen, kiam Sb₂O₃ reagas kun etilenglikolo dum longa tempo je super 120 °C, povas okazi precipitiĝo de etilenglikola antimono, kaj Sb₂O₃ povas esti reduktita al metala ŝtuparo en la polikondensiĝa reakcio, kio povas kaŭzi "grizan nebulon" en poliesteraj ĉipoj kaj influi la produktokvaliton. La fenomeno de plurvalentaj antimonoksidoj okazas dum la preparado de Sb₂O₃, kaj la efika pureco de antimono estas influita. | La antimonenhavo de la katalizilo estas relative malalta; la enmetitaj acetacidaj malpuraĵoj korodas ekipaĵon, poluas la medion, kaj ne favoras kloakakvan purigadon; la produktada procezo estas kompleksa, la funkciaj kondiĉoj estas malbonaj, estas poluado, kaj la produkto facile ŝanĝas koloron. Ĝi facile putriĝas kiam varmigita, kaj la hidrolizaj produktoj estas Sb₂O₃ kaj CH₃COOH. La materiala restadtempo estas longa, precipe en la fina polikondensiĝa stadio, kiu estas signife pli alta ol la Sb₂O₃-sistemo. | La uzo de Sb₂(EG)₃ pliigas la katalizilan koston de la aparato (la kostopliiĝo povas esti kompensita nur se 25% de PET estas uzata por memŝpinado de filamentoj). Krome, la b-valoro de la produktonuanco iomete pliiĝas. |