Serat poliester (PET) adalah varietas serat sintetis terbesar. Pakaian yang terbuat dari serat poliester nyaman, renyah, mudah dicuci, dan cepat kering. Polyester juga banyak digunakan sebagai bahan baku untuk pengemasan, benang industri, dan plastik teknik. Akibatnya, Polyester telah berkembang pesat di seluruh dunia, meningkat pada tingkat tahunan rata -rata 7% dan dengan output besar.
Produksi poliester dapat dibagi menjadi rute dimethyl terephthalate (DMT) dan rute asam terephthalic (PTA) dalam hal rute proses dan dapat dibagi menjadi proses intermiten dan proses berkelanjutan dalam hal operasi. Terlepas dari rute proses produksi yang diadopsi, reaksi polikondensasi membutuhkan penggunaan senyawa logam sebagai katalis. Reaksi polikondensasi adalah langkah kunci dalam proses produksi poliester, dan waktu polikondensasi adalah hambatan untuk meningkatkan hasil. Peningkatan sistem katalis merupakan faktor penting dalam meningkatkan kualitas poliester dan memperpendek waktu polikondensasi.
Urbanmines Tech. Limited adalah perusahaan Cina terkemuka yang berspesialisasi dalam R&D, produksi, dan pasokan poliester katalis tingkat trioksida, antimon asetat, dan antimon glikol. Kami telah melakukan penelitian mendalam tentang produk-produk ini-Departemen R&D UrbanMines sekarang merangkum penelitian dan penerapan katalis antimon dalam artikel ini untuk membantu pelanggan kami secara fleksibel menerapkan, mengoptimalkan proses produksi, dan memberikan daya saing komprehensif produk serat poliester.
Sarjana domestik dan asing umumnya percaya bahwa polycondensation polyester adalah reaksi ekstensi rantai, dan mekanisme katalitik milik koordinasi chelation, yang membutuhkan atom logam katalis untuk menyediakan orbital kosong untuk berkoordinasi dengan pasangan elektron oksigen karbonil untuk mencapai tujuan katalisis. Untuk polikondensasi, karena kepadatan awan elektron oksigen karbonil pada kelompok ester hidroksietil relatif rendah, elektronegativitas ion logam relatif tinggi selama koordinasi, untuk memfasilitasi koordinasi dan ekstensi rantai.
The following can be used as polyester catalysts: 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 and other metal oxides, alcoholates, carboxylates, borates, halides and amines, ureas, guanidines, Senyawa organik yang mengandung belerang. Namun, katalis yang saat ini digunakan dan dipelajari dalam produksi industri terutama adalah senyawa SB, GE, dan Ti Series. Sejumlah besar penelitian telah menunjukkan bahwa: katalis berbasis GE memiliki reaksi samping yang lebih sedikit dan menghasilkan PET berkualitas tinggi, tetapi aktivitas mereka tidak tinggi, dan mereka memiliki sedikit sumber daya dan mahal; Katalis berbasis TI memiliki aktivitas tinggi dan kecepatan reaksi cepat, tetapi reaksi samping katalitiknya lebih jelas, menghasilkan stabilitas termal yang buruk dan warna kuning produk, dan mereka umumnya hanya dapat digunakan untuk sintesis PBT, PTT, PCT, dll.; Katalis berbasis SB tidak hanya lebih aktif. Kualitas produk tinggi karena katalis berbasis SB lebih aktif, memiliki lebih sedikit reaksi samping, dan lebih murah. Karena itu, mereka telah banyak digunakan. Di antara mereka, katalis berbasis SB yang paling umum digunakan adalah antimon trioksida (SB2O3), antimon asetat (SB (CH3COO) 3), dll.
Melihat sejarah pengembangan industri poliester, kita dapat menemukan bahwa lebih dari 90% tanaman poliester di dunia menggunakan senyawa antimon sebagai katalis. Pada tahun 2000, Cina telah memperkenalkan beberapa tanaman poliester, yang semuanya menggunakan senyawa antimon sebagai katalis, terutama SB2O3 dan SB (CH3COO) 3. Melalui upaya bersama dari penelitian ilmiah Tiongkok, universitas, dan departemen produksi, kedua katalis ini sekarang telah diproduksi sepenuhnya di dalam negeri.
Sejak 1999, perusahaan kimia Prancis ELF telah meluncurkan katalis antimon glikol [SB2 (OCH2CH2CO) 3] sebagai produk yang ditingkatkan dari katalis tradisional. Chip poliester yang diproduksi memiliki keputihan yang tinggi dan kemampuan spinnabilitas yang baik, yang telah menarik perhatian besar dari lembaga penelitian katalis domestik, perusahaan, dan produsen poliester di Cina.
I. Penelitian dan Penerapan Antimon Trioksida
Amerika Serikat adalah salah satu negara paling awal untuk memproduksi dan menerapkan SB2O3. Pada tahun 1961, konsumsi SB2O3 di Amerika Serikat mencapai 4.943 ton. Pada tahun 1970 -an, lima perusahaan di Jepang memproduksi SB2O3 dengan kapasitas produksi total 6.360 ton per tahun.
Unit penelitian dan pengembangan SB2O3 utama China terutama terkonsentrasi di sebelumnya perusahaan milik negara di Provinsi Hunan dan Shanghai. Urbanmines Tech. Limited juga telah mendirikan jalur produksi profesional di Provinsi Hunan.
(SAYA). Metode untuk memproduksi antimon trioksida
Pembuatan SB2O3 biasanya menggunakan bijih antimon sulfida sebagai bahan baku. Antimon logam pertama kali disiapkan, dan kemudian SB2O3 diproduksi menggunakan antimon logam sebagai bahan baku.
Ada dua metode utama untuk memproduksi SB2O3 dari antimon logam: oksidasi langsung dan dekomposisi nitrogen.
1. Metode oksidasi langsung
Antimon logam bereaksi dengan oksigen di bawah pemanasan untuk membentuk SB2O3. Proses reaksi adalah sebagai berikut:
4SB ＋ 3O2 ＝＝ 2SB2O3
2. Ammonolisis
Logam antimon bereaksi dengan klorin untuk mensintesis antimony trichloride, yang kemudian disuling, dihidrolisis, amonolised, dicuci, dan dikeringkan untuk mendapatkan produk SB2O3 yang sudah jadi. Persamaan reaksi dasar adalah:
2SB ＋ 3CL2 ＝＝ 2SBCL3
SBCL3 ＋ H2O ＝＝ SBOCL ＋ 2HCL
4SBOCL ＋ H2O ＝＝ SB2O3 · 2SBOCL ＋ 2HCL
SB2O3 · 2SBOCL ＋ OH ＝＝ 2SB2O3 ＋ 2NH4CL ＋ H2O
(Ii). Penggunaan antimon trioksida
Penggunaan utama antimon trioksida adalah sebagai katalis untuk polimerase dan penghambatan nyala untuk bahan sintetis.
Dalam industri poliester, SB2O3 pertama kali digunakan sebagai katalis. SB2O3 terutama digunakan sebagai katalis polikondensasi untuk rute DMT dan rute PTA awal dan umumnya digunakan dalam kombinasi dengan H3PO4 atau enzimnya.
(AKU AKU AKU). Masalah dengan antimon trioksida
SB2O3 memiliki kelarutan yang buruk dalam etilen glikol, dengan kelarutan hanya 4,04% pada 150 ° C. Oleh karena itu, ketika etilen glikol digunakan untuk menyiapkan katalis, SB2O3 memiliki dispersibilitas yang buruk, yang dapat dengan mudah menyebabkan katalis berlebihan dalam sistem polimerisasi, menghasilkan trimer siklik titik melingkar tinggi, dan membawa kesulitan untuk berputar. Untuk meningkatkan kelarutan dan dispersibilitas SB2O3 dalam etilen glikol, umumnya diadopsi untuk menggunakan etilen glikol berlebihan atau meningkatkan suhu disolusi hingga di atas 150 ° C. Namun, di atas 120 ° C, SB2O3 dan etilen glikol dapat menghasilkan curah hujan antimon etilena glikol ketika mereka bertindak bersama untuk waktu yang lama, dan SB2O3 dapat dikurangi menjadi antimon logam dalam reaksi polikondensasi, yang dapat menyebabkan chip "kabut" dalam polyester dan mempengaruhi kualitas produk.
Ii. Penelitian dan Penerapan Antimony Acetate
Metode persiapan antimon asetat
Pada awalnya, antimon asetat dibuat dengan bereaksi antimon trioksida dengan asam asetat, dan anhidrida asetat digunakan sebagai zat dehidrasi untuk menyerap air yang dihasilkan oleh reaksi. Kualitas produk jadi yang diperoleh dengan metode ini tidak tinggi, dan butuh lebih dari 30 jam untuk antimon trioksida untuk larut dalam asam asetat. Kemudian, antimon asetat disiapkan dengan bereaksi antimon logam, antimon triklorida, atau antimon trioksida dengan anhidrida asetat, tanpa perlu zat dehidrasi.
1. Metode Antimony Trichloride
Pada tahun 1947, H. Schmidt et al. Di Jerman Barat menyiapkan SB (CH3COO) 3 dengan bereaksi SBCL3 dengan anhidrida asetat. Formula reaksi adalah sebagai berikut:
SBCL3+3 (CH3CO) 2O == SB (CH3COO) 3+3CH3COCL
2. Metode logam antimon
Pada tahun 1954, tapaybea dari bekas Uni Soviet menyiapkan SB (CH3COO) 3 dengan bereaksi antimon logam dan peroksiasetil dalam larutan benzena. Formula reaksi adalah:
SB ＋ (CH3COO) 2 == SB (CH3COO) 3
3. Metode Trioksida Antimony
Pada tahun 1957, F. Nerdel dari Jerman Barat menggunakan SB2O3 untuk bereaksi dengan anhidrida asetat untuk menghasilkan SB (CH3COO) 3.
SB2O3 ＋ 3 （CH3CO） 2O ＝＝ 2SB （CH3COO） 3
Kerugian dari metode ini adalah bahwa kristal cenderung berkumpul menjadi potongan -potongan besar dan menempel dengan kuat ke dinding bagian dalam reaktor, menghasilkan kualitas dan warna produk yang buruk.
4. Metode pelarut antimon trioksida
Untuk mengatasi kekurangan dari metode di atas, pelarut netral biasanya ditambahkan selama reaksi SB2O3 dan anhidrida asetat. Metode persiapan spesifik adalah sebagai berikut:
(1) Pada tahun 1968, R. Thoms dari American Mosun Chemical Company menerbitkan paten tentang persiapan antimon asetat. Paten menggunakan xylene (O-, M-, p-xylene, atau campurannya) sebagai pelarut netral untuk menghasilkan kristal halus antimon asetat.
(2) Pada tahun 1973, Republik Ceko menemukan metode untuk memproduksi antimon asetat halus menggunakan toluena sebagai pelarut.
AKU AKU AKU. Perbandingan tiga katalis berbasis antimonis
| Antimony Trioxide | Antimony Acetate | Antimony Glycolate | |
| Properti Dasar | Umumnya dikenal sebagai antimon putih, formula molekul SB 2 O 3, berat molekul 291.51, bubuk putih, titik lebur 656 ℃. Konten antimonis teoritis adalah sekitar 83,53 %. Kepadatan relatif 5.20g/ml. Larut dalam asam klorida pekat, asam sulfat pekat, asam nitrat pekat, asam tartarat dan larutan alkali, tidak larut dalam air, alkohol, asam sulfat encer. | Formula molekul SB (AC) 3, berat molekul 298,89, kandungan antimon teoritis sekitar 40,74 %, titik leleh 126-131 ℃, kerapatan 1,22g/mL (25 ℃), bubuk putih atau di luar putih, mudah larut dalam etilen glikol, toluena dan xilen. | Formula molekuler SB 2 (misalnya) 3, berat molekul sekitar 423,68, titik leleh adalah ＞ 100 ℃ (Desember), kandungan antimonis teoritis adalah sekitar 57,47 %, penampilannya adalah solid kristal putih, tidak beracun dan tidak berasa, mudah menyerap kelembaban. Mudah larut dalam etilen glikol. |
| Metode dan teknologi sintesis | Terutama disintesis dengan metode Stibnite: 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 → Fuming → Fuming → | Industri ini terutama menggunakan metode SB 2 O 3 -lolvent untuk sintesis: SB2O3 ＋ 3 (CH3CO) 2O → 2SB (AC) 3 Proses: Pemanasan Pemanasan → Penyaringan Panas → Kristalisasi → Solidasi Vakum → Productnote: SB (AC) 3 mudah dihidrolisis, soal solidal → solven o. 3 tidak dapat berada dalam keadaan basah, dan peralatan produksi juga harus kering. | 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 Proses perlu diisolasi dari air untuk mencegah hidrolisis. Reaksi ini adalah reaksi reversibel, dan umumnya reaksi dipromosikan dengan menggunakan kelebihan etilen glikol dan menghilangkan air produk. |
| Keuntungan | Harganya relatif murah, mudah digunakan, memiliki aktivitas katalitik sedang dan waktu polikondensasi pendek. | Antimonat asetat memiliki kelarutan yang baik dalam etilena glikol dan tersebar secara merata dalam etilen glikol, yang dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan antimonis; antimon asetat memiliki karakteristik aktivitas katalitik yang tinggi, reaksi degradasi yang lebih sedikit, resistansi panas yang baik dan stabilitas pemrosesan; Pada saat yang sama, menggunakan antimon asetat sebagai katalis tidak memerlukan penambahan ko-katalis dan penstabil. Reaksi sistem katalitik antimonat asetat relatif ringan, dan kualitas produknya tinggi, terutama warnanya, yang lebih baik daripada sistem antimon trioksida (SB 2 O 3). | Katalis memiliki kelarutan tinggi dalam etilen glikol; Antimon nol-valen dihilangkan, dan pengotor seperti molekul zat besi, klorida dan sulfat yang mempengaruhi polikondensasi dikurangi ke titik terendah, menghilangkan masalah korosi ion asetat pada peralatan; SB 3+ dalam SB 2 (EG) 3 relatif tinggi, yang mungkin karena kelarutannya dalam etil SB 2 (EG) 3 adalah relatif tinggi, yang mungkin karena kelarutannya dalam etil SB 2 (EG) 3 adalah relatif tinggi, yang mungkin karena kelarutannya dalam etil SB 2 adalah Suhu-Suhu yang relatif tinggi, yang mungkin terjadi karena kelarutannya dalam Ethylile dalam SB 2 adalah Singol lebih tinggi, yang mungkin karena kelarutannya dalam Ethene dalam Ethene Singol dari Singol lebih tinggi, yang mungkin karena kelarutan dalam etil dalam Ethene SIGA (EG) 3 lebih tinggi, yang mungkin karena kelarutan dalam etil dalam Ethene Sings. SB (AC) 3, jumlah SB 3+ yang memainkan peran katalitik lebih besar. Warna produk poliester yang diproduksi oleh SB 2 (misalnya) 3 lebih baik daripada SB 2 O 3 sedikit lebih tinggi dari aslinya, membuat produk terlihat lebih cerah dan lebih putih; |
| Kerugian | Kelarutan dalam etilen glikol buruk, hanya 4,04% pada 150 ° C. Dalam praktiknya, etilen glikol berlebihan atau suhu disolusi meningkat hingga di atas 150 ° C. Namun, ketika SB 2 O 3 bereaksi dengan etilen glikol untuk waktu yang lama di atas 120 ° C, curah hujan antimon etilena glikol dapat terjadi, dan SB 2 O 3 dapat dikurangi menjadi tangga logam dalam reaksi polikondensasi, yang dapat menyebabkan "kabut abu -abu" pada keripik poliester dan mempengaruhi kualitas produk. Fenomena oksida antimonik polivalen terjadi selama persiapan SB 2 O 3, dan kemurnian antimon yang efektif terpengaruh. | Kandungan antimon dari katalis relatif rendah; Kotoran asam asetat memperkenalkan peralatan korode, mencemari lingkungan, dan tidak kondusif untuk pengolahan air limbah; Proses produksi kompleks, kondisi lingkungan operasi buruk, ada polusi, dan produknya mudah diubah warna. Sangat mudah untuk terurai saat dipanaskan, dan produk hidrolisis adalah SB2O3 dan CH3COOH. Waktu tempat tinggal material panjang, terutama pada tahap polikondensasi akhir, yang secara signifikan lebih tinggi dari sistem SB2O3. | Penggunaan SB 2 (misalnya) 3 meningkatkan biaya katalis perangkat (kenaikan biaya hanya dapat diimbangi jika 25% PET digunakan untuk pemintalan diri filamen). Selain itu, nilai B dari rona produk sedikit meningkat. |