Polüester (PET) kiudained on sünteetiliste kiudainete suurim valik. Polüesterkiust valmistatud rõivad on mugavad, karged, hõlpsasti pesta ja kiiresti kuivavad. Polüesterit kasutatakse laialdaselt ka pakkimise, tööstuslike lõngade ja inseneriplastide toorainena. Selle tulemusel on polüester arenenud kiiresti kogu maailmas, suurenedes keskmise aastamääraga 7% ja suure toodanguga.
Polüesteritootmist saab jagada dimetüül -tereftalaadi (DMT) marsruudi ja tereftaalhappe (PTA) marsruudiks protsessi marsruudi osas ning seda saab toimimise osas jagada vahelduvaks ja pidevaks protsessiks. Sõltumata kasutatud tootmisprotsessi marsruudist nõuab polükondensatsioonireaktsioon katalüsaatoritena metalliühendite kasutamist. Polükondensatsioonireaktsioon on polüestri tootmisprotsessi võtmesamm ja polükondensatsiooni aeg on saagise parandamise kitsaskoht. Katalüsaatorisüsteemi parandamine on oluline tegur polüestri kvaliteedi parandamisel ja polükondensatsiooniaja lühendamisel.
Urbanmines Tech. Limited on juhtiv Hiina ettevõte, mis on spetsialiseerunud polüesterkatalüsaatori ja kvaliteediga antimonitrioksiidi, antimoni atsetaadi ja antimonilise glükooli pakkumisele, tootmisele ja pakkumisele. Oleme nende toodete kohta põhjaliku uurimistöö läbi viinud-linnavõmide teadus- ja arendustegevuse osakond võtab nüüd kokku selle artikli antimonikatalüsaatorite uurimist ja rakendamist, et aidata klientidel paindlikult rakendada, tootmisprotsesse optimeerida ja pakkuda polüesterkiudtoodete terviklikku konkurentsivõimet.
Kodumaised ja välismaised teadlased usuvad üldiselt, et polüester polükondensatsioon on ahela pikendusreaktsioon ja katalüütiline mehhanism kuulub kelaatide koordinatsioonile, mis nõuab katalüsaatori metalli aatomist tühjade orbitaalide tagamiseks, et koordineerida katalüüsi eesmärgi saavutamiseks karbonüül -hapniku elektronide kaarepaari. Polükondensatsiooni jaoks, kuna hüdroksüetüültestri rühmas on karbonüül -hapniku elektronpilve tihedus suhteliselt madal, on metalliioonide elektronegatiivsus koordinatsiooni ajal suhteliselt kõrge, et hõlbustada koordinatsiooni ja ahela pikendamist.
Polüesterkatalüsaatoritena saab kasutada järgmist: Li, Na, K, BE, MG, CA, SR, B, AL, GA, GE, SN, SN, SB, BI, BI, TI, NB, NB, MO, MO, MO, FE, FE, NI, PD, PT, CU, AG, AG, CD, CD, HG ja BOREATS, BOROSEATS, BOROSEATS, BORBOBOBOT -id, BOROSEATS, BOROSEATS, BOROSEATS, BOROSEATS, BOREATS, BOREATS, BORATES, BORATES, BOREATS, BORATES, BOREATS, BORATES, BOREATS, BORATES, BOREATS väävlit sisaldavad orgaanilised ühendid. Praegu tööstusliku tootmise käigus kasutatavaid katalüsaatoreid on aga peamiselt SB, GE ja TI -seeria ühendid. Suur hulk uuringuid on näidanud, et: GE-l põhinevatel katalüsaatoritel on vähem külgreaktsioone ja nad toodavad kvaliteetset lemmiklooma, kuid nende aktiivsus pole kõrge ning neil on vähe ressursse ja need on kallid; TI-põhistel katalüsaatoritel on kõrge aktiivsus ja kiire reaktsiooni kiirus, kuid nende katalüütilised külgreaktsioonid on ilmsemad, mille tulemuseks on toote halb termiline stabiilsus ja kollane värv ning neid saab tavaliselt kasutada ainult PBT, PTT, PCT jne sünteesimiseks; SB-põhised katalüsaatorid pole mitte ainult aktiivsemad. Toote kvaliteet on kõrge, kuna SB-põhised katalüsaatorid on aktiivsemad, neil on vähem külgreaktsioone ja odavamad. Seetõttu on neid laialdaselt kasutatud. Nende hulgas on kõige sagedamini kasutatavad SB-põhised katalüsaatorid antimoni trioksiid (SB2O3), antimon atsetaat (SB (CH3COO) 3) jne.
Polüesteritööstuse arenguajalugu vaadates võime leida, et enam kui 90% maailma polüesteritaimedest kasutab katalüsaatoritena antimonite ühendeid. 2000. aastaks oli Hiina kasutusele võtnud mitu polüesteritaime, mis kõik kasutasid katalüsaatoritena antimonite ühendeid, peamiselt SB2O3 ja SB (CH3COO) 3. Hiina teadusuuringute, ülikoolide ja tootmisosakondade ühiste jõupingutuste kaudu on need kaks katalüsaatorit nüüd täielikult kodumaal toodatud.
Alates 1999. aastast on Prantsuse keemiaettevõte ELF käivitanud antimonglükooli [SB2 (OCH2CH2CO) 3] katalüsaatori kui traditsiooniliste katalüsaatorite täiustatud tooteid. Valmistatud polüesterlaastudel on kõrge valgesus ja hea ketravus, mis on Hiinas kodumaiste katalüsaatori, ettevõtete ja polüesteritootjate kodumaised katalüsaatorid ja polüesteritootjad suurt tähelepanu pälvinud.
I. Antimon trioksiidi uurimine ja rakendamine
Ameerika Ühendriigid on üks varasemaid riike, kus SB2O3 toota ja rakendada. 1961. aastal ulatus SB2O3 tarbimine Ameerika Ühendriikides 4943 tonni. 1970. aastatel tootsid viis Jaapani ettevõtet SB2O3, kogu tootmisvõimsus oli 6360 tonni aastas.
Hiina peamised SB2O3 teadus- ja arendusüksused on koondunud peamiselt endistesse riigiettevõtetesse Hunani provintsis ja Shanghais. Urbanmines Tech. Limited on asutanud ka Hunani provintsis professionaalse tootmisliini.
(I). Meetod antimon trioksiidi tootmiseks
SB2O3 tootmine kasutab toorainena tavaliselt antimoniaalsulfiidimaaki. Esmalt valmistatakse metalli antimon ja seejärel toodetakse SB2O3, kasutades toorainena metalli antimonit.
SB2O3 tootmiseks metallist antimonite tootmiseks on kaks peamist meetodit: otsene oksüdatsioon ja lämmastiku lagunemine.
1. otsene oksüdatsioonimeetod
Metalli antimon reageerib kuumutamisel hapnikuga, moodustades SB2O3. Reaktsiooniprotsess on järgmine:
4SB ＋ 3O2 ＝＝ 2SB2O3
2. ammonolüüs
Antimon metall reageerib klooriga, et sünteesida antimontrikloriidi, mis seejärel destilleeritakse, hüdrolüüsitakse, ammonüülitakse, pestakse ja kuivatatakse, et saada valmis SB2O3 produkti. Reaktsiooni põhivõrrand on:
2SB ＋ 3CL2 ＝＝ 2SBCL3
Sbcl3 ＋ h2o ＝＝ sbocl ＋ 2HCl
4SBOCL ＋ H2O ＝＝ SB2O3 · 2SBOCL ＋ 2HCl
SB2O3 · 2SBOCL ＋ OH ＝＝ 2SB2O3 ＋ 2NH4CL ＋ H2O
(Ii). Antimon trioksiidi kasutamine
Antimoni trioksiidi peamine kasutamine on polümeraasi katalüsaator ja sünteetiliste materjalide leegi aeglane.
Polüesteritööstuses kasutati SB2O3 esmalt katalüsaatorina. SB2O3 kasutatakse peamiselt DMT marsruudi ja varajase PTA marsruudi polükondensatsiooni katalüsaatorina ning seda kasutatakse tavaliselt koos H3PO4 või selle ensüümidega.
(Iii). Probleemid antimon trioksiidiga
SB2O3 lahustuvus on etüleenglükool, lahustuvus on ainult 4,04% temperatuuril 150 ° C. Seetõttu, kui katalüsaatori valmistamiseks kasutatakse etüleenglükooli, on SB2O3 halvasti hajutatavus, mis võib hõlpsalt põhjustada polümerisatsioonisüsteemis liigset katalüsaatorit, genereerida kõrge sulamipunkti tsükliliste tsirtreid ja tekitada raskusi ketrus. SB2O3 lahustuvuse ja hajutatavuse parandamiseks etüleenglükoolis võetakse üldiselt kasutusele liigse etüleenglükooli kasutamist või suurendada lahustumistemperatuuri üle 150 ° C. Kuid üle 120 ° C, SB2O3 ja etüleenglükool võivad aga pikka aega koos toimides tekitada etüleenglükooli antimonite sademeid ja SB2O3 võib vähendada metalliliseks antimoniks polükondensatsioonireaktsioonis, mis võib põhjustada "udu" polüesterlaastudes ja mõjutada produkti kvaliteeti.
Ii. Antimoni atsetaadi uurimine ja rakendamine
Antimon atsetaadi ettevalmistamise meetod
Alguses valmistati antimon atsetaat, reageerides antimontrioksiidi äädikhappega ja äädikhappega kasutati dehüdreeruvat ainet reaktsiooni tekkiva vee imamiseks. Selle meetodi abil saadud valmistoote kvaliteet ei olnud kõrge ja äädikhappes lahustumiseks kulus antimon trioksiid. Hiljem valmistati antimon atsetaat metalli antimonite, antimontrikloriidi või antmonsiidi trioksiidi reageerimisega äädikanhüdriidiga, ilma et oleks vaja dehüdreeruvat ainet.
1. Antimon trikloriidi meetod
1947. aastal H. Schmidt jt. Lääne -Saksamaal valmistas SB (CH3COO) 3, reageerides SBCL3 -ga äädikhailu anhüdriidiga. Reaktsiooni valem on järgmine:
SBCL3+3 (CH3CO) 2O == SB (CH3COO) 3+3CH3COCL
2. antimon metalli meetod
Aastal 1954 valmistas endise Nõukogude Liidu Tapaybea SB (CH3COO) 3, reageerides metallilise antimon ja peroksüatsetüüliga benseenilahuses. Reaktsiooni valem on:
SB ＋ (CH3COO) 2 == SB (CH3COO) 3
3. Antimoni trioksiidi meetod
Aastal 1957 kasutas Lääne -Saksamaa F. Nerdel SB2O3 reageerimiseks äädikhappeanhüdriidiga SB (CH3COO) 3 tootmiseks.
SB2O3 ＋ 3 （CH3CO） 2O ＝＝ 2SB （CH3COO） 3
Selle meetodi puuduseks on see, et kristallid kipuvad suurendama suurteks tükkideks ja kleepuvad kindlalt reaktori siseseina külge, põhjustades halva toote kvaliteedi ja värvi.
4. Antimon trioksiidi lahusti meetod
Ülaltoodud meetodi puuduste ületamiseks lisatakse SB2O3 ja äädikhappe anhüdriidi reaktsiooni ajal tavaliselt neutraalne lahusti. Konkreetne ettevalmistamise meetod on järgmine:
(1) 1968. aastal avaldas Ameerika Mosun Chemical Company R. Thoms patendi antimoni atsetaadi valmistamise kohta. Patendis kasutati ksüleeni (O-, M-, P-ksüleeni või nende segu) neutraalse lahustina, et saada antimon atsetaadi peeneid kristalle.
(2) 1973. aastal leiutas Tšehhi Vabariik meetodi peene antimon atsetaadi tootmiseks, kasutades tolueeni lahustina.
Iii. Kolme antimonpõhise katalüsaatori võrdlus
| Antimontrioksiid | Antimon atsetaat | Antimonglükolaat | |
| Põhiomadused | Üldiselt tuntud kui antimon valge, molekulaarne valem SB 2 O 3, molekulmass 291,51, valge pulber, sulamispunkt 656 ℃. Teoreetiline antimonite sisaldus on umbes 83,53 %. Suhteline tihedus 5,20g/ml. Lahustuv kontsentreeritud vesinikkloriinhappes, kontsentreeritud väävelhape, kontsentreeritud lämmastikhape, happehape ja leelislahus, lahustumatu vees, alkoholis, lahjendatud väävelhapet. | Molekulaarne valem SB (AC) 3, molekulmass 298,89, teoreetiline antimonsisaldus umbes 40,74 %, sulamispunkt 126-131 ℃, tihedus 1,22 g/ml (25 ℃), valge või valge pulbr, mis on kergesti lahustuv etüleenglükool, tolueen ja ksüleenis. | Molekulaarne valem SB 2 (nt) 3, molekulmass on umbes 423,68, sulamistemperatuur on ＞ 100 ℃ (detsember), teoreetiline antimonsisaldus on umbes 57,47 %, välimus on valge kristalne tahke, mittetoksiline ja maitsetu, hõlpsasti niiskust imav. See on etüleenglükool hõlpsasti lahustuv. |
| Sünteesimeetod ja tehnoloogia | Peamiselt sünteesitud Stibnite meetodil: 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 / Raudmaa maagi / lubjakivi → kuumutamine → kuumutamine → kogumine → kogumine → | Tööstus kasutab sünteesi jaoks peamiselt SB 2 O 3 -lahusti meetodit: SB2O3 ＋ 3 (CH3CO) 2O → 2SB (AC) 3Protsess: kuumutamine refluks → kuum filtreerimine → Kuum filtreerimine → Kristallimine → vaakumkuivatamine → Produkt: SB (AC) 3 on Hüdrolüüsitud, nii et neutral või Xyny on hõlpsasti hüdrolüüsitud, nii et neutral SOLUENSE, NO NEYNDROLY OR XYNDOUS, SO NETRAAL SOLVEENS Märg olek ja ka tootmisseadmed peavad olema kuivad. | The industry mainly uses the Sb 2 O 3 method to synthesize:Sb 2 O 3 +3EG→Sb 2 (EG) 3 +3H 2 OProcess: Feeding (Sb 2 O 3 , additives and EG) → heating and pressurizing reaction → removing slag, impurities and water → decolorization → hot filtration → cooling and crystallization → separation and drying → productNote: The production Hüdrolüüsi vältimiseks tuleb protsess veest eraldada. See reaktsioon on pöörduv reaktsioon ja üldiselt soodustatakse reaktsiooni liigse etüleenglükooli kasutamisega ja tootevesi eemaldamisega. |
| Eelis | Hind on suhteliselt odav, seda on lihtne kasutada, sellel on mõõdukas katalüütiline aktiivsus ja lühike polükondensatsiooniaeg. | Antimon atsetaadil on hea lahustuvus etüleenglükool ja see on ühtlaselt hajutatud etüleenglükoolisse, mis võib parandada antimonite kasutamise efektiivsust; antimon atsetaadil on kõrge katalüütilise toime, vähem lagunemisreaktsiooni, hea soojuskindluse ja töötlemise stabiilsuse omadused; Samal ajal ei vaja antimon atsetaadi kasutamine katalüsaatorina kaaskatalüüs ja stabilisaator. Antimon atsetaadi katalüütilise süsteemi reaktsioon on suhteliselt kerge ja toote kvaliteet on kõrge, eriti värv, mis on parem kui antimon trioksiidi (SB 2 O 3) süsteem. | Katalüsaatoril on etüleenglükool kõrge lahustuvus; Zero-Valentsed antimonid eemaldatakse ja sellised lisandid nagu rauamolekulid, kloriidid ja sulfaadid, mis mõjutavad polükondensatsiooni, vähenevad madalaimasse punkti, kõrvaldades atsetaadiioonide korrosiooni probleemid seadmetele; SB 3+ SB 2 (EG) 3 on suhteliselt kõrge, mis võib olla see, mis võib olla 2-temperatuuril, mis võib-olla SB-ga võrrelduna SB-s), mis on SB-s 2-temperatuuril. 3, on katalüütilist rolli mängiva SB 3+ kogus suurem. SB 2 (nt) 3 toodetud polüesterprodukti värv on parem kui SB 2 O 3 oma originaalist pisut kõrgem, muutes toote heledamaks ja valgemaks; |
| Kahjustus | Etüleenglükooli lahustuvus on halb, ainult 4,04% temperatuuril 150 ° C. Praktikas on etüleenglükool ülemäärane ja lahustumistemperatuuri tõstetakse üle 150 ° C. Kui SB 2 O 3 reageerib etüleenglükooliga pikka aega üle 120 ° C, võib tekkida etüleenglükooli antimonite sadestamine ja SB 2 O 3 võib polükondensatsioonireaktsioonis metalliredelile taandada, mis võib põhjustada "halli udu" polüesterkrõpsudes ja mõjutada toote kvaliteeti. Polüvalentsete antimonoksiidide nähtus ilmneb SB 2 O 3 valmistamise ajal ja mõjutatud antimoni efektiivne puhtus. | Katalüsaatori antimonite sisaldus on suhteliselt madal; Äädikhappe lisandid tõid sisse söövitamisseadmeid, reostavad keskkonda ega soodusta reoveepuhastust; Tootmisprotsess on keeruline, töökeskkonna tingimused on halvad, seal on reostus ja toodet on lihtne muuta. Kuumutamisel on seda lihtne lagundada ja hüdrolüüsi produktid on SB2O3 ja CH3COOH. Materjali elamise aeg on pikk, eriti lõplikus polükondensatsiooni etapis, mis on oluliselt kõrgem kui SB2O3 süsteemis. | SB 2 (nt) 3 kasutamine suurendab seadme katalüsaatori kulusid (kulude suurenemine saab tasakaalustada ainult siis, kui hõõgniitide ise keerutamiseks kasutatakse 25% PET-ist). Lisaks suureneb toote tooriku B väärtus pisut. |