Polyesteri (PET) -kuitu on suurin synteettisen kuidun valikoima. Polyesterikuitua valmistetut vaatteet ovat mukavia, teräviä, helppo pestä ja nopeasti kuivua. Polyesteriä käytetään myös laajasti raaka -aineena pakkaamiseen, teollisuuslankoihin ja tekniikan muoveihin. Seurauksena on, että polyesteri on kehittynyt nopeasti maailmanlaajuisesti, nouseen keskimääräisellä vuotuisella nopeudella 7% ja suurella tuotannolla.
Polyesterituotanto voidaan jakaa dimetyylitereftalaatti- (DMT) reitille ja tereftaalihappo (PTA) -reitille prosessireitin suhteen ja voidaan jakaa ajoittaiseen prosessiin ja jatkuvaan prosessiin toiminnan kannalta. Käytetystä tuotantoprosessin reitistä riippumatta polykondensaatioreaktio vaatii metalliyhdisteiden käyttöä katalyytteinä. Polykondensaatioreaktio on keskeinen vaihe polyesterituotantoprosessissa, ja polykondensaatioaika on pullonkaula saannon parantamiseksi. Katalysaattorijärjestelmän parantaminen on tärkeä tekijä polyesterin laadun parantamisessa ja polykondensaatioajan lyhentämisessä.
UrbanMines Tech. Limited on johtava kiinalainen yritys, joka on erikoistunut Polyester-katalysaattorilaatuisten antimonitrioksidin, antimoniasetaatin ja antimon-glykolin polyesterikatalyytin luokan antimonitrioksidin, tuotantoon ja tarjontaan. Olemme tehneet perusteellista tutkimusta näistä tuotteista-UrbanMinesin T & K-osasto on nyt yhteenveto tämän artikkelin antimonikatalyyttien tutkimuksesta ja soveltamisesta asiakkaidemme joustavasti soveltamiseksi, tuotantoprosessien optimoimiseksi ja polyesterikuitutuotteiden kattavan kilpailukyvyn tarjoamiseksi.
Kotimaan ja vieraiden tutkijat uskovat yleensä, että polyesterin polykondensaatio on ketjun jatkamisreaktio, ja katalyyttinen mekanismi kuuluu kelaation koordinaatioon, joka vaatii katalyyttimetalliatomia, joka tarjoaa tyhjiä orbitaaleja koordinoidakseen karbonyylihapen katalyysin tarkoituksen katalysoinnin tarkoituksen saavuttamiseksi. Polykondensaatiota varten, koska karbonyylihapen elektronipilvitiheys hydroksietyyliesteriryhmässä on suhteellisen pieni, metalli -ionien elektronegatiivisuus on suhteellisen korkea koordinaation aikana koordinaation ja ketjun jatkamisen helpottamiseksi.
Seuraavia voidaan käyttää polyesterikatalyytteinä: li, na, k, be, mg, ca, sr, b, al, ga, ge, sn, pb, sb, bi, ti, nb, cr, mn, mn, fe, co, ni, pd, pt, cu, ag, zn, cd, hg ja muut metallioksidit, alkoholit, karboksit, borates, guonit, guonit, guonit, guonit, guonit, guonit, guonit, guonit, guonit, guonit, cd, guonit, guidit, guidit, guidit, guidit, guidit, guidit, guidit, guidiinit, guidit, guidiinit, guidit, guidit. Rikkipitoiset orgaaniset yhdisteet. Katalyyttejä, joita tällä hetkellä käytetään ja tutkitaan teollisessa tuotannossa, ovat kuitenkin pääasiassa SB-, GE- ja TI -sarjojen yhdisteitä. Suuri joukko tutkimuksia on osoittanut, että: GE-pohjaisilla katalyytteillä on vähemmän sivureaktioita ja ne tuottavat korkealaatuista PET: tä, mutta niiden toiminta ei ole korkea, ja niillä on vähän resursseja ja ne ovat kalliita; TI-pohjaisilla katalyytteillä on korkea aktiivisuus ja nopea reaktionopeus, mutta niiden katalyyttiset sivureaktiot ovat ilmeisempiä, mikä johtaa tuotteen huonoon lämpöstabiilisuuteen ja keltaiseen väriin, ja niitä voidaan yleensä käyttää vain PBT: n, PTT: n, PCT: n, jne. Synteesiin; SB-pohjaiset katalyytit eivät ole vain aktiivisempia. Tuotteen laatu on korkea, koska SB-pohjaiset katalyyttit ovat aktiivisempia, niillä on vähemmän sivureaktioita ja halvempia. Siksi niitä on käytetty laajasti. Niistä yleisimmin käytetyt SB-pohjaiset katalyyttit ovat antimonitrioksidi (SB2O3), antimoniasetaatti (SB (CH3COO) 3) jne.
Kun tarkastellaan polyesteriteollisuuden kehityshistoriaa, voimme huomata, että yli 90% maailman polyesterikasveista käyttää katalyyteinä antimoniayhdisteitä. Vuoteen 2000 mennessä Kiina oli tuonut käyttöön useita polyesterikasveja, jotka kaikki käyttivät antimoniyhdisteitä katalyytteinä, pääasiassa SB2O3 ja SB (CH3COO) 3. Kiinan tieteellisen tutkimuksen, yliopistojen ja tuotantoosastojen yhteisten ponnistelujen avulla nämä kaksi katalyyttiä on nyt tuotettu täysin kotimaassa.
Vuodesta 1999 lähtien ranskalainen kemian yritys ELF on julkaissut antimon -glykolin [SB2 (OCH2CH2CO) 3] katalysaattori perinteisten katalyyttien päivitetyn tuotteena. Tuotetuilla polyesterisiruilla on suuri valkoisuus ja hyvä kehruu, mikä on herättänyt suurta huomiota kotimaisilta katalyyttitutkimuslaitoksilta, yrityksiin ja polyesterivalmistajilta Kiinassa.
I. Antimonitrioksidin tutkiminen ja soveltaminen
Yhdysvallat on yksi varhaisimmista maista, jotka tuottavat ja soveltavat SB2O3: ta. Vuonna 1961 SB2O3: n kulutus Yhdysvalloissa oli 4 943 tonnia. 1970 -luvulla viisi Japanin yritystä tuotti SB2O3: n kokonaistuotantokapasiteetin ollessa 6 360 tonnia vuodessa.
Kiinan tärkeimmät SB2O3-tutkimus- ja kehitysyksiköt keskittyvät pääasiassa entisiin valtion omistamiin yrityksiin Hunanin maakunnassa ja Shanghaissa. UrbanMines Tech. Limited on myös perustanut ammattimaisen tuotantolinjan Hunanin maakunnassa.
(I). Menetelmä antimonitrioksidin tuottamiseksi
SB2O3: n valmistus käyttää yleensä antimonisulfidimalmia raaka -aineena. Metalliantimonia valmistetaan ensin, ja sitten SB2O3 tuotetaan raaka -aineena metallihäiriöt.
Metallisen antimonin SB2O3: n tuottamiseksi on kaksi päämenetelmää: suora hapettuminen ja typen hajoaminen.
1. Suora hapetusmenetelmä
Metalliantimoni reagoi hapen kanssa lämmityksen alla SB2O3: n muodostamiseksi. Reaktioprosessi on seuraava:
4SB ＋ 3O2 ＝＝ 2SB2O3
2. ammonolyysi
Antimonimetalli reagoi kloorin kanssa syntetisoimaan antimonitrikloridia, joka sitten tislataan, hydrolysoidaan, ammonolysoidaan, pestään ja kuivataan valmiiden SB2O3 -tuotteen saamiseksi. Perusreaktioyhtälö on:
2SB ＋ 3CL2 ＝＝ 2SBCL3
SBCL3 ＋ H2O ＝＝ SBOCL ＋ 2HCL
4Sbocl ＋ H2O ＝＝ SB2O3 · 2SBOCL ＋ 2HCL
SB2O3 · 2SBOCL ＋ OH ＝＝ 2SB2O3 ＋ 2NH4CL ＋ H2O
(Ii). Antimonitrioksidin käyttö
Antimonitrioksidin pääasiallinen käyttö on katalyytti polymeraasille ja liekin hidastin synteettisille materiaaleille.
Polyesteriteollisuudessa SB2O3: ta käytettiin ensin katalysaattorina. SB2O3: ta käytetään pääasiassa Polycondensations -katalysaattorina DMT -reitille ja varhaiselle PTA -reitille, ja sitä käytetään yleensä yhdessä H3PO4: n tai sen entsyymien kanssa.
(Iii). Antimonitrioksidin ongelmat
SB2O3: lla on heikko liukoisuus eteen glykoliin, liukoisuus on vain 4,04% 150 ° C: ssa. Siksi, kun etyleeniglykolia käytetään katalyytin valmistukseen, SB2O3: lla on huono dispersiokyky, mikä voi helposti aiheuttaa liiallista katalyyttiä polymerointijärjestelmässä, tuottaa korkean sulamispisteen syklisiä trimeerejä ja aiheuttaa vaikeuksia kehruun. SB2O3: n liukoisuuden ja dispersioinnin parantamiseksi eteeniglykoliin, se yleensä hyväksytään käyttämään liiallista etyleeniglykolia tai nostamaan liukenemislämpötilaa yli 150 ° C: seen. Kuitenkin yli 120 ° C, SB2O3 ja etyleeniglykoli voivat tuottaa eteeni -glykolin antimonin saostumista, kun ne toimivat yhdessä pitkään, ja SB2O3 voidaan pelkistää metallisiksi antimoniksi polykdensaatioreaktiossa, mikä voi aiheuttaa "sumua" polyesterirastuissa ja vaikuttaa tuotteen laatuun.
II. Antimon -asetaatin tutkimus ja soveltaminen
Antimon -asetaatin valmistusmenetelmä
Aluksi antimoniasetaatti valmistettiin reagoimalla antimonitrioksidia etikkahapon kanssa, ja etikkahappoanhydridiä käytettiin dehydroivana aineena reaktion tuottaman veden absorboimiseksi. Tällä menetelmällä saadun lopputuotteen laatu ei ollut korkea, ja antimonitrioksidi kesti yli 30 tuntia etikkahapon liukeneminen. Myöhemmin antimoniasetaatti valmistettiin reagoimalla metallihäiriöt, antimonitrikloridi tai antimonitrioksidi etikkahappoanhydridillä ilman, että tarvitset kuivausainetta.
1. Antimon -trikloridimenetelmä
Vuonna 1947 H. Schmidt et ai. Länsi -Saksassa valmistettiin SB (CH3COO) 3 reagoimalla SBCL3 etikkahappoanhydridiin. Reaktiokaava on seuraava:
SBCL3+3 (CH3CO) 2O == SB (CH3COO) 3+3CH3COCL
14. Antimon -metallimenetelmä
Vuonna 1954 entisen Neuvostoliiton Tapaybea valmisti SB (CH3COO) 3 reagoimalla metalliset antimonit ja peroksiasetyyli bentseeniliuoksessa. Reaktiokaava on:
SB ＋ (CH3COO) 2 == SB (CH3COO) 3
3. Antimonitrioksidimenetelmä
Vuonna 1957 Länsi -Saksan F. Nerdel käytti SB2O3: ta reagoimaan etikkahappoanhydridin kanssa SB (CH3COO) 3 tuottamiseksi.
SB2O3 ＋ 3 （CH3CO） 2O ＝＝ 2SB （CH3COO） 3
Tämän menetelmän haittana on, että kiteillä on taipumus yhdistää suuriksi paloiksi ja tarttua tiukasti reaktorin sisäseinään, mikä johtaa huonon tuotteen laatuun ja väriin.
4. Antimonitrioksidiliuottimen menetelmä
Yllä olevan menetelmän puutteiden voittamiseksi lisätään yleensä SB2O3: n ja etikkahappoanhydridin reaktion aikana. Erityinen valmistelutapa on seuraava:
(1) Vuonna 1968 amerikkalaisen Mosun Chemical Company -yrityksen R. Thoms julkaisi patentin antimoniasetaatin valmistukseen. Patentti käytti ksyleeniä (O-, M-, P-ksyleeniä tai sen seosta) neutraalina liuottimena, jotta saadaan hienoja antimoniasetaatin kiteitä.
(2) Tšekin tasavalta keksi vuonna 1973 menetelmän hienon antimoniasetaatin tuottamiseksi käyttämällä tolueenia liuottimena.
III. Kolmen antimonipohjaisen katalyytin vertailu
| Antimonitrioksidi | Antimoniasetaatti | Antimonin glykolaatti | |
| Perusominaisuudet | Yleisesti tunnetaan antimonivalkoinen, molekyylinen kaava SB 2 O 3, molekyylipaino 291,51, valkoinen jauhe, sulamispiste 656 ℃. Teoreettinen antimonisisältö on noin 83,53 %. Suhteellinen tiheys 5,20 g/ml. Liukenee konsentroituneeseen suolahappoon, konsentroituun rikkihapoon, konsentroituneeseen typpihappoon, viinihapossa ja alkaliliuoksessa, liukenematon veteen, alkoholiin, laimentamaan rikkihappoa. | Molekyylinen kaava SB (AC) 3, molekyylipaino 298,89, teoreettinen antimonipitoisuus noin 40,74 %, sulatuspiste 126-131 ℃, tiheys 1,22 g/ml (25 ℃), valkoinen tai valkoinen jauhe, joka liukenee helposti etyleeniglykoliin, tolueeniin ja ksyleeniin. | Molekyylinen kaava SB 2 (esim.) 3, molekyylipaino on noin 423,68, sulamispiste on ＞ 100 ℃ (joulukuu), teoreettinen antimonipitoisuus on noin 57,47 %, ulkonäkö on valkoinen kiteinen kiinteä, myrkyttömäinen ja mauton, helppo absorboida kosteutta. Se on helposti liukoinen eteen glykoliin. |
| Synteesimenetelmä ja tekniikka | Mainly synthesized by stibnite method: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 / Iron Ore / Limestone → Heating and Fuming → Collection | Teollisuus käyttää pääasiassa SB 2 O 3 -solvent -menetelmää synteesiin: SB2O3 ＋ 3 (CH3CO) 2O → 2SB (AC) 3PROCESS: Lämmitys Refluksi → Hot Filtrate → Kiteytyminen → tyhjiökuivaus → ProductNote: SB (AC) 3 on helposti hydrolysoitu, joten neutraali tolueeni tai xyleeni Märkätila ja tuotantolaitteiden on myös oltava kuivia. | Teollisuus käyttää pääasiassa SB 2 O 3 -menetelmää syntetisointiin: SB 2 O 3 +3EG → SB 2 (EG) 3 +3H 2 OPROCESS: Syöttö (SB 2 O 3, lisäaineet ja EG) → Lämmitys ja paineistava reaktio → Slag-, epäpuhtauksien ja veden poistaminen → Tuotanto ja tuotanto. on eristettävä vedestä hydrolyysin estämiseksi. Tämä reaktio on palautuva reaktio, ja yleensä reaktiota edistetään käyttämällä ylimääräistä etyleeniglykolia ja poistamalla tuotevettä. |
| Etu | Hinta on suhteellisen halpaa, sitä on helppo käyttää, sillä on kohtalainen katalyyttinen aktiivisuus ja lyhyt monondensaatioaika. | Antimoniasetaatilla on hyvä liukoisuus eteen glykoliin ja se dispergoituu tasaisesti etyleeniglykoliin, mikä voi parantaa antimonin hyödyntämistehokkuutta; antimoniasetaatilla on korkea katalyyttinen aktiivisuus, vähemmän hajoamisreaktio, hyvä lämmönkestävyys ja prosessointialue; Samanaikaisesti antimoniasetaatin käyttäminen katalysaattorina ei vaadi kotalyytin ja stabilointin lisäämistä. Antimoniasetaattikatalyyttisen järjestelmän reaktio on suhteellisen lievä ja tuotteen laatu on korkea, etenkin väri, joka on parempi kuin antimonitrioksidijärjestelmän (SB 2 O 3) -järjestelmän. | Katalyyttillä on korkea liukoisuus eteen glykoliin; Zero-valentinen antimoni poistetaan, ja epäpuhtaudet, kuten rautamolekyylit, kloridit ja sulfaatit, jotka vaikuttavat polykondensaatioon, pelkistetään alimpaan pisteeseen, eliminoimalla asetaatti-ioni-korroosion ongelman laitteissa; SB 3+ SB 2: ssa (EG) 3 on suhteellisen korkea, mikä voi johtua siitä, että sen liukoisuus etyleeniglykoliin 3, reaktiolämpötilassa on suurempi kuin SB 2 O 3: n SB: n verrattuna SB: n 3, SB: n verrattuna. Katalyyttinen rooli SB 3+: n määrä on suurempi. SB2 (EG) 3: n tuottaman polyesterituotteen väri on parempi kuin SB 2 O 3: n väri, joka on hieman korkeampi kuin alkuperäinen, joten tuote näyttää kirkkaammalta ja valkoisemmalta; |
| Haitta | Etyleeniglykolin liukoisuus on heikko, vain 4,04% 150 ° C: ssa. Käytännössä etyleeniglykoli on liiallinen tai liukenemislämpötila nostetaan yli 150 ° C: seen. Kuitenkin, kun SB 2 O3 reagoi eteeniglykolin kanssa pitkään yli 120 ° C: ssa, etyleeniglykolin antimon -saostumista voi tapahtua ja SB 2 O3 voidaan pelkistää metalliatikkaiksi polykdensaatioreaktiossa, mikä voi aiheuttaa "harmaata sumua" polyesterirastuissa ja vaikuttaa tuotteen laatuun. Polyvalenttien antimonioksidien ilmiö tapahtuu SB 2 O3: n valmistuksen aikana, ja antimonin tehokas puhtaus vaikuttaa. | Katalysaattorin antimonisisältö on suhteellisen alhainen; Etikkahappo epäpuhtaudet ottivat syöpään laitteita, saastuttavat ympäristöä eivätkä edistä jäteveden käsittelyä; Tuotantoprosessi on monimutkainen, toimintaympäristöolosuhteet ovat huonot, pilaantumista ja tuotetta on helppo muuttaa väriä. Se on helppo hajottaa kuumennettaessa, ja hydrolyysituotteet ovat SB2O3 ja CH3COOH. Aineellisen viipymisaika on pitkä, etenkin lopullisessa polykondensaatiovaiheessa, mikä on huomattavasti korkeampi kuin SB2O3 -järjestelmä. | SB2 (EG) 3: n käyttö lisää laitteen katalyyttikustannuksia (kustannusten nousu voidaan kompensoida vain, jos filamenttien itse kehrämiseen käytetään 25% PET: stä). Lisäksi tuotteen sävyn B -arvo kasvaa hieman. |