A poliészter (PET) rost a szintetikus rostok legnagyobb változatossága. A poliészter szálból készült ruházat kényelmes, ropogós, könnyen mosható és gyorsan szárítható. A poliésztert széles körben használják a csomagolás, az ipari fonalak és a műszaki műanyagok alapanyagként is. Ennek eredményeként a poliészter gyorsan fejlődött világszerte, átlagosan 7% -os éves és nagy teljesítmény mellett növekedett.
A poliészter -termelést dimetil -tereftalát (DMT) és tereftalsav (PTA) útvonalra lehet osztani a folyamat útja szempontjából, és az üzemeltetési szempontból szakaszos folyamatra és folyamatos folyamatra oszthatók. Függetlenül attól, hogy az elfogadott gyártási folyamat módja, a polikondenzációs reakcióhoz fémvegyületek katalizátorként történő alkalmazását igényli. A polikondenzációs reakció kulcsfontosságú lépés a poliészter -termelési folyamatban, és a polikondenzációs idő a szűk keresztmetszet a hozam javításához. A katalizátor rendszer javítása fontos tényező a poliészter minőségének javításában és a polikondenzációs idő rövidítésében.
Urbanminok Tech. A Limited egy vezető kínai vállalat, amely a kutatás-fejlesztésre, a poliészter-katalizátor-minőségű antimon-trioxid, az antimon-acetát és az antimon glikol szállítására szakosodott. Mélyreható kutatást végeztünk ezekről a termékekről-az Urbanminok K + F osztálya most összefoglalja az antimon katalizátorok kutatását és alkalmazását a cikkben, hogy ügyfeleink rugalmasan alkalmazzák, optimalizálják a termelési folyamatot, és átfogó versenyképességet biztosítsanak a poliészter szálas termékek számára.
A háztartási és külföldi tudósok általában úgy vélik, hogy a poliészter polikondenzáció egy lánc -kiterjesztési reakció, és a katalitikus mechanizmus a kelát koordinációjához tartozik, amely megköveteli a katalizátor fématomának, hogy üres pályákat biztosítson a karbonil -oxigén ív -elektronok párjával való koordinációhoz a katalizáció céljának elérése érdekében. A polikondenzációhoz, mivel a karbonil -oxigén elektronfelhő -sűrűsége a hidroxi -etil -észter csoportban viszonylag alacsony, a fémionok elektronegativitása viszonylag magas a koordináció során, hogy megkönnyítse a koordinációt és a lánc meghosszabbítását.
Az alábbiakban alkalmazhatók poliészter -katalizátorokként: Li, Na, K, BE, MG, CA, SR, B, AL, GA, GE, SN, PB, SB, BI, TI, NB, CR, MO, MN, Co, Ni, PD, Cu, Ag, Zn, Cd, Hg, Hg és más fém -oxidok, karbonát, borátok, borátok, borátok, borátok, borátok, borátok, borátok, borátok, cu, zn, zn, cd kéntartalmú szerves vegyületek. Az ipari termelésben jelenleg alkalmazott és tanulmányozott katalizátorok azonban elsősorban az SB, a GE és a TI sorozatú vegyületek. Számos tanulmány kimutatta, hogy:: A GE-alapú katalizátorok kevesebb oldali reakciót mutatnak, és kiváló minőségű háziállatokat eredményeznek, de tevékenységük nem magas, és kevés erőforrásuk van és drágák; A TI-alapú katalizátorok nagy aktivitással és gyors reakciósebességgel rendelkeznek, de katalitikus oldalú reakcióik nyilvánvalóbbak, ami a termék rossz hőstabilitását és sárga színét eredményezi, és általában csak a PBT, PTT, PCT stb. Szintéziséhez használhatók; Az SB-alapú katalizátorok nemcsak aktívabbak. A termékminőség magas, mivel az SB-alapú katalizátorok aktívabbak, kevesebb oldali reakcióval rendelkeznek és olcsóbbak. Ezért széles körben használták őket. Közülük a leggyakrabban használt SB-alapú katalizátorok az antimon-trioxid (SB2O3), az antimon-acetát (SB (CH3COO) 3) stb.
A poliészteripar fejlesztési történetét tekintve rájöttünk, hogy a világ poliészternövényeinek több mint 90% -a használja az antimon vegyületeket katalizátorként. 2000 -re Kína számos poliészternövényt vezetett be, amelyek mindegyike antimonvegyületeket használt katalizátorként, elsősorban az SB2O3 és az SB (CH3COO) 3. A kínai tudományos kutatások, egyetemek és termelési osztályok közös erőfeszítései révén ezt a két katalizátort most már teljesen belföldön gyártották.
1999 óta az ELF francia Chemical Company elindította az Antimony glikolt [SB2 (OCH2CH2CO) 3] katalizátor, mint a hagyományos katalizátorok továbbfejlesztett terméke. A gyártott poliészter chipek magas fehérséggel és jó forgossággal bírnak, ami nagy figyelmet fordított a Kínában a háztartási katalizátor kutatóintézeteire, vállalkozásaira és poliészter -gyártókra.
I. Az antimon -trioxid kutatása és alkalmazása
Az Egyesült Államok az egyik legkorábbi ország, amely előállítja és alkalmazza az SB2O3 -at. 1961 -ben az SB2O3 fogyasztása az Egyesült Államokban elérte a 4943 tonnát. Az 1970 -es években öt japán vállalat gyártott SB2O3 -at, teljes termelési kapacitása 6360 tonna évente.
Kína fő SB2O3 kutatási és fejlesztési egységei elsősorban Hunan tartományban és Sanghajban a korábbi állami tulajdonú vállalkozásokban koncentrálódnak. Urbanminok Tech. A Limited professzionális gyártósor is létrehozott Hunan tartományban.
(ÉN). Antimon -trioxid előállításának módszere
Az SB2O3 gyártása általában antimon -szulfid ércet használ nyersanyagként. A fém antimonot először készítik el, majd az SB2O3 -t fém antimon felhasználásával állítják elő nyersanyagként.
Két fő módszer van az SB2O3 fém antimonból történő előállítására: közvetlen oxidáció és nitrogénbomlás.
1. Közvetlen oxidációs módszer
A fém antimon az oxigénnel reagál fűtés alatt, hogy SB2O3 képződjön. A reakciófolyamat a következő:
4SB ＋ 3O2 ＝＝ 2SB2O3
2. Ammonolízis
Az antimon fém klórral reagál az antimon -triklorid szintetizálására, amelyet ezután desztillálunk, hidrolizálunk, ammonolikítunk, mossuk és szárítják, hogy a kész SB2O3 terméket kapjuk. Az alapvető reakció egyenlet:
2SB ＋ 3CL2 ＝＝ 2SBCL3
SBCL3 ＋ H2O ＝＝ SBOCL ＋ 2HCL
4SBOCL ＋ H2O ＝＝ SB2O3 · 2SBOCL ＋ 2HCL
SB2O3 · 2SBOCL ＋ OH ＝＝ 2SB2O3 ＋ 2NH4CL ＋ H2O
(Ii). Antimon -trioxid felhasználása
Az antimon -trioxid fő felhasználása a polimeráz katalizátoraként és a szintetikus anyagok égésgátlóként.
A poliészteriparban az SB2O3 -ot először katalizátorként használták. Az SB2O3 -at elsősorban polikondenzációs katalizátorként használják a DMT úthoz és a korai PTA útvonalon, és általában a H3PO4 -rel vagy annak enzimeivel kombinálva használják.
(Iii). Az antimon -trioxid problémái
Az SB2O3 oldható az etilénglikolban, oldhatósága mindössze 4,04% 150 ° C -on. Ezért, amikor az etilénglikolt használják a katalizátor előkészítéséhez, az SB2O3 gyenge diszpergálható, ami könnyen túlzott katalizátort okozhat a polimerizációs rendszerben, nagy olvadáspontú ciklikus trimereket generálhat, és nehézségeket okozhat a forgáshoz. Az SB2O3 oldhatóságának és diszpergálhatóságának javítása érdekében az etilén -glikolban általában a túlzott etilénglikol felhasználása vagy az oldódási hőmérséklet 150 ° C feletti növelése. A 120 ° C felett azonban az SB2O3 és az etilénglikol etilén -glikol antimon csapadékot eredményezhet, amikor hosszú ideig együtt járnak, és az SB2O3 fém antimonává válhat a polikondenzációs reakcióban, ami a polészter chipsben "ködt" okozhat és a termék minőségét befolyásolhatja.
Ii. Antimon -acetát kutatása és alkalmazása
Antimon -acetát előkészítési módja
Eleinte az antimon -acetátot úgy állítottuk elő, hogy az antimon -trioxidot ecetsavval reagáltuk, és ecet anhidridet használtunk dehidratáló szerként a reakció által generált víz felszívására. Az ezzel a módszerrel kapott késztermék minősége nem volt magas, és több mint 30 órát vett igénybe, amíg az antimon -trioxid ecetsavban oldódott. Később az antimon -acetátot úgy állítottuk elő, hogy fém antimon, antimon -trikloridot vagy antimon -trioxidot reagálunk ecet anhidriddel, anélkül, hogy dehidratáló szer lenne.
1. Antimon -triklorid módszer
1947 -ben H. Schmidt et al. Nyugat -Németországban előkészített SB (CH3COO) 3, az SBCL3 ecet -anhidriddel való reagálásával. A reakció -képlet a következő:
SBCL3+3 (CH3CO) 2O == SB (CH3COO) 3+3CH3COCL
2. Antimony fém módszer
1954 -ben a volt Szovjetunió Tapaybea előkészítette az SB (CH3COO) 3 -at fémes antimon és peroxi -acetil reagálásával egy benzololdatban. A reakció formula:
Sb ＋ (ch3coo) 2 == sb (ch3coo) 3
3. Antimon -trioxid módszer
1957 -ben a Nyugat -Németország F. Nerdel az SB2O3 -at használt az ecetsavanhidridtel reagált SB (CH3COO) 3 előállításához.
SB2O3 ＋ 3 （CH3CO） 2O ＝＝ 2SB （CH3COO） 3
Ennek a módszernek az a hátránya, hogy a kristályok hajlamosak nagy darabokra aggregálódni, és szorosan ragaszkodnak a reaktor belső falához, ami rossz termékminőséget és színt eredményez.
4. Antimon -trioxid oldószer módszer
A fenti módszer hiányosságainak leküzdése érdekében általában semleges oldószert adnak hozzá az SB2O3 és az ecetsai anhidrid reakciója során. A specifikus előkészítési módszer a következő:
(1) 1968 -ban az American Mosun Chemical Company R. Thoms szabadalmat tett közzé az antimon -acetát elkészítéséről. A szabadalom a xilol (O-, M-, P-xilol vagy annak keverékét) semleges oldószerként használt az antimon-acetát finom kristályok előállításához.
(2) 1973 -ban a Cseh Köztársaság feltalálta a finom antimon -acetát előállításának módszerét, amely toluolként oldószerként használja.
Iii. Három antimon-alapú katalizátor összehasonlítása
| Antimon -trioxid | Antimon -acetát | Antimon glikolát | |
| Alapvető tulajdonságok | Közismert nevén Antimon White, Sb 2 O 3 molekuláris képlet, 291,51 molekulatömeg, fehér por, olvadáspont 656 ℃. Az elméleti antimon -tartalom körülbelül 83,53 %. Relatív sűrűség 5,20 g/ml. Oldódik koncentrált sósavban, koncentrált kénsavban, koncentrált salétromsavban, tatársavban és lúgos oldatban, vízben oldhatatlan, alkohol, híg kénsav. | Az SB (AC) 3 molekuláris képlet, 298,89 molekulatömeg, az elméleti antimon-tartalom körülbelül 40,74 %, olvadáspont 126-131 ℃, 1,22 g/ml (25 ℃), fehér vagy off-fehér por, könnyen oldható etilén-glikolban, toluolban. | Az SB 2 (pl.) 3 molekuláris képlet, a molekulatömeg körülbelül 423,68, az olvadáspont ＞ 100 ℃ (december), az elméleti antimon-tartalom kb. Könnyen oldódik az etilénglikolban. |
| Szintézis módszer és technológia | Elsősorban Stibnite módszerrel szintetizálva: 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 / vasaló / limestone → Fűtés és füstölés → gyűjtés | Az ipar elsősorban az SB 2 O 3 -oldószer -módszert használja a szintézishez: SB2O3 ＋ 3 (CH3CO) 2O → 2SB (AC) 3PROMESS: Fűtés reflux → Forrószűrés → Kristályosodás → Vákuum szárítás → Terméknyelv: SB (AC) 3 Könnyen hidrolizálható, így a semleges oldre -toluén vagy a xylene -t használni kell. Nedves állapotban, és a gyártóberendezésnek is száraznak kell lennie. | Az ipar elsősorban az SB 2 O 3 módszert használja a szintetizáláshoz: SB 2 O 3 +3EG → SB 2 (pl. Legyen izolálva a vízből a hidrolízis megakadályozása érdekében. Ez a reakció reverzibilis reakció, és általában a reakciót elősegíti a túlzott etilénglikol alkalmazásával és a termékvíz eltávolításával. |
| Előny | Az ár viszonylag olcsó, könnyen használható, mérsékelt katalitikus aktivitással és rövid polikondenzációs idővel rendelkezik. | Az antimon -acetát jól oldódik az etilénglikolban, és egyenletesen diszpergálódik az etilénglikolban, ami javíthatja az antimon felhasználási hatékonyságát; az antimon -acetát nagy katalitikus aktivitás, kevesebb lebomlási reakció, jó hőállóság és feldolgozási stabilitás jellemzői; Ugyanakkor az antimon-acetát katalizátorként történő használata nem igényel ko-katalizátor és stabilizátor hozzáadását. Az antimon -acetát -katalitikus rendszer reakciója viszonylag enyhe, és a termék minősége magas, különösen a szín, amely jobb, mint az antimon -trioxid (SB 2 O 3) rendszeré. | A katalizátor magas oldhatósággal rendelkezik az etilénglikolban; A nulla értékű antimonot eltávolítják, és a szennyeződéseket, például a vasmolekulákat, kloridokat és szulfátokat, amelyek befolyásolják a polikondenzációt, a legalacsonyabb pontra redukálódnak, kiküszöbölve az acetát-ion korróziójának problémáját a berendezéseknél; SB 3+ az SB 2-ben (pl. A katalitikus szerepet játszó SB 3+ mennyisége nagyobb. Az SB 2 (pl. 3) 3 által előállított poliészter termék színe jobb, mint az SB 2 O 3, az eredetinél kissé magasabb, így a termék fényesebb és fehérebbnek tűnik; |
| Hátrány | Az etilénglikol oldhatósága gyenge, csak 4,04% 150 ° C -on. A gyakorlatban az etilénglikol túlzott, vagy az oldódási hőmérsékletet 150 ° C fölé növelik. Ha azonban az SB 2 O 3 hosszú ideig reagál az etilén -glikollal 120 ° C felett, akkor az etilén -glikol antimoni csapadék előfordulhat, és az SB 2 O 3 fémrétegre redukálható a polikondenzációs reakcióban, ami a polészterek chips -ben "szürke köd" és a termék minőségének befolyásolhatja. A többértékű antimon -oxidok jelensége az SB 2 O 3 előkészítése során fordul elő, és az antimon tényleges tisztaságát befolyásolja. | A katalizátor antimon -tartalma viszonylag alacsony; Az ecetsav -szennyeződések bevezették a korrodi berendezéseket, szennyezik a környezetet, és nem segítik elő a szennyvízkezelést; A termelési folyamat összetett, a működési környezeti feltételek rosszak, szennyezés van, és a terméket könnyen megváltoztathatják. Fűtéskor könnyű bomni, és a hidrolízis termékek SB2O3 és CH3COOH. Az anyagi tartózkodási idő hosszú, különösen a végső polikondenzációs szakaszban, amely szignifikánsan magasabb, mint az SB2O3 rendszer. | Az SB 2 (pl.) 3 használata növeli az eszköz katalizátorköltségét (a költségnövekedést csak akkor lehet kiegyenlíteni, ha a PET 25% -át a filamentumok öngyűjtésére használják). Ezenkívül a termék árnyalatának B értéke kissé növekszik. |