პოლიესტერი (PET) ბოჭკოვანი არის სინთეზური ბოჭკოების ყველაზე დიდი სახეობა. პოლიესტერის ბოჭკოებისგან დამზადებული ტანსაცმელი არის კომფორტული, ხრაშუნა, ადვილად გასარეცხი და სწრაფად შრება. პოლიესტერი ასევე ფართოდ გამოიყენება, როგორც ნედლეული შეფუთვის, სამრეწველო ძაფებისა და საინჟინრო პლასტმასისთვის. შედეგად, პოლიესტერი სწრაფად განვითარდა მთელ მსოფლიოში, იზრდება საშუალო წლიური ტემპით 7% და დიდი გამომუშავებით.
პოლიესტერის წარმოება შეიძლება დაიყოს დიმეთილ ტერეფტალატის (DMT) მარშრუტად და ტერეფთალის მჟავას (PTA) მარშრუტად პროცესის მარშრუტის თვალსაზრისით და შეიძლება დაიყოს წყვეტილ პროცესად და უწყვეტ პროცესად ექსპლუატაციის თვალსაზრისით. წარმოების პროცესის მიღებული მარშრუტის მიუხედავად, პოლიკონდენსაციის რეაქცია მოითხოვს ლითონის ნაერთების გამოყენებას, როგორც კატალიზატორებს. პოლიკონდენსაციის რეაქცია არის საკვანძო ნაბიჯი პოლიესტერის წარმოების პროცესში, ხოლო პოლიკონდენსაციის დრო არის ბოსტნეულობა მოსავლიანობის გასაუმჯობესებლად. კატალიზატორის სისტემის გაუმჯობესება მნიშვნელოვანი ფაქტორია პოლიესტერის ხარისხის გასაუმჯობესებლად და პოლიკონდენსაციის დროის შემცირებისთვის.
UrbanMines Tech. Limited არის წამყვანი ჩინური კომპანია, რომელიც სპეციალიზირებულია პოლიესტერის კატალიზატორის ხარისხის ანტიმონის ტრიოქსიდის, ანტიმონის აცეტატის და ანტიმონ გლიკოლის R&D, წარმოებასა და მიწოდებაში. ჩვენ ჩავატარეთ სიღრმისეული კვლევა ამ პროდუქტებზე - UrbanMines-ის R&D დეპარტამენტი ახლა აჯამებს ანტიმონის კატალიზატორების კვლევას და გამოყენებას ამ სტატიაში, რათა დავეხმაროთ ჩვენს მომხმარებლებს მოქნილად გამოიყენონ, წარმოების პროცესების ოპტიმიზაცია და უზრუნველყონ პოლიესტერი ბოჭკოვანი პროდუქტების ყოვლისმომცველი კონკურენტუნარიანობა.
ადგილობრივი და უცხოელი მკვლევარები ზოგადად თვლიან, რომ პოლიესტერის პოლიკონდენსაცია არის ჯაჭვის გაფართოების რეაქცია და კატალიზური მექანიზმი მიეკუთვნება ქელაციურ კოორდინაციას, რომელიც მოითხოვს კატალიზატორის ლითონის ატომს უზრუნველყოს ცარიელი ორბიტალები კარბონილის ჟანგბადის ელექტრონების რკალის წყვილთან კოორდინაციისთვის. კატალიზი. პოლიკონდენსაციისთვის, ვინაიდან კარბონილის ჟანგბადის ელექტრონული ღრუბლის სიმკვრივე ჰიდროქსიეთილის ეთერების ჯგუფში შედარებით დაბალია, ლითონის იონების ელექტრონეგატიურობა შედარებით მაღალია კოორდინაციის დროს, რათა ხელი შეუწყოს კოორდინაციას და ჯაჭვის გაფართოებას.
პოლიესტერის კატალიზატორების სახით შეიძლება გამოყენებულ იქნას შემდეგი: 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 და სხვა ლითონის ოქსიდები, ალკოჰოლატები, კარბოქსილატები, ბორატები, ჰალოიდები და ამინები, შარდოვანები, გუანიდინები, გოგირდის შემცველი ორგანული ნაერთები. თუმცა, კატალიზატორები, რომლებიც ამჟამად გამოიყენება და შესწავლილია სამრეწველო წარმოებაში, ძირითადად არის Sb, Ge და Ti სერიის ნაერთები. კვლევების დიდმა რაოდენობამ აჩვენა, რომ: Ge-ზე დაფუძნებულ კატალიზატორებს აქვთ ნაკლები გვერდითი რეაქციები და აწარმოებენ მაღალი ხარისხის PET-ს, მაგრამ მათი აქტივობა არ არის მაღალი, აქვთ მცირე რესურსები და ძვირი ღირს; Ti-ზე დაფუძნებულ კატალიზატორებს აქვთ მაღალი აქტივობა და სწრაფი რეაქციის სიჩქარე, მაგრამ მათი კატალიზური გვერდითი რეაქციები უფრო აშკარაა, რაც იწვევს ცუდ თერმულ სტაბილურობას და პროდუქტის ყვითელ ფერს, და ისინი ძირითადად შეიძლება გამოყენებულ იქნას მხოლოდ PBT, PTT, PCT სინთეზისთვის. და ა.შ. Sb-ზე დაფუძნებული კატალიზატორები არა მხოლოდ უფრო აქტიურია. პროდუქტის ხარისხი მაღალია, რადგან Sb-ზე დაფუძნებული კატალიზატორები უფრო აქტიურია, აქვთ ნაკლები გვერდითი რეაქციები და იაფია. ამიტომ, ისინი ფართოდ გამოიყენეს. მათ შორის ყველაზე ხშირად გამოყენებული Sb-ზე დაფუძნებული კატალიზატორებია ანტიმონის ტრიოქსიდი (Sb2O3), ანტიმონის აცეტატი (Sb(CH3COO)3) და ა.შ.
თუ გადავხედავთ პოლიესტერის ინდუსტრიის განვითარების ისტორიას, შეგვიძლია აღმოვაჩინოთ, რომ მსოფლიოში პოლიესტერის ქარხნების 90%-ზე მეტი კატალიზატორად იყენებს ანტიმონის ნაერთებს. 2000 წლისთვის ჩინეთმა შემოიტანა პოლიესტერის რამდენიმე ქარხანა, ყველა მათგანი კატალიზატორად იყენებდა ანტიმონის ნაერთებს, ძირითადად Sb2O3 და Sb(CH3COO)3. ჩინეთის სამეცნიერო კვლევების, უნივერსიტეტებისა და წარმოების დეპარტამენტების ერთობლივი ძალისხმევით, ეს ორი კატალიზატორი ახლა უკვე მთლიანად შიდა წარმოებულია.
1999 წლიდან ფრანგულმა ქიმიურმა კომპანია Elf-მა გამოუშვა ანტიმონ გლიკოლის [Sb2 (OCH2CH2CO) 3] კატალიზატორი, როგორც ტრადიციული კატალიზატორების განახლებული პროდუქტი. წარმოებული პოლიესტერის ჩიპებს აქვს მაღალი სითეთრე და კარგი დაწნული უნარი, რამაც დიდი ყურადღება მიიპყრო ჩინეთში კატალიზატორის კვლევითი ინსტიტუტების, საწარმოებისა და პოლიესტერის მწარმოებლების მხრიდან.
I. ანტიმონის ტრიოქსიდის კვლევა და გამოყენება
შეერთებული შტატები ერთ-ერთი ყველაზე ადრეული ქვეყანაა Sb2O3-ის წარმოებისა და გამოყენებისთვის. 1961 წელს შეერთებულ შტატებში Sb2O3-ის მოხმარებამ 4943 ტონას მიაღწია. 1970-იან წლებში იაპონიაში ხუთმა კომპანიამ აწარმოა Sb2O3, რომლის საერთო საწარმოო სიმძლავრე იყო 6360 ტონა წელიწადში.
ჩინეთის ძირითადი Sb2O3 კვლევისა და განვითარების ერთეულები ძირითადად კონცენტრირებულია ყოფილ სახელმწიფო საკუთრებაში არსებულ საწარმოებში ჰუნანის პროვინციასა და შანხაიში. UrbanMines Tech. Limited-მა ასევე დააარსა პროფესიონალური საწარმოო ხაზი ჰუნანის პროვინციაში.
(მე). ანტიმონის ტრიოქსიდის წარმოების მეთოდი
Sb2O3-ის წარმოებაში, როგორც წესი, ნედლეულად გამოიყენება ანტიმონის სულფიდური საბადო. ლითონის ანტიმონი ჯერ მზადდება, შემდეგ კი Sb2O3 იწარმოება ლითონის ანტიმონის ნედლეულის გამოყენებით.
ლითონის ანტიმონისგან Sb2O3-ის გამომუშავების ორი ძირითადი მეთოდი არსებობს: პირდაპირი დაჟანგვა და აზოტის დაშლა.
1. პირდაპირი დაჟანგვის მეთოდი
ლითონის ანტიმონი რეაგირებს ჟანგბადთან გაცხელების დროს და წარმოქმნის Sb2O3. რეაქციის პროცესი შემდეგია:
4Sb＋3O2＝＝2Sb2O3
2. ამონოლიზი
ლითონი ანტიმონი რეაგირებს ქლორთან, რათა სინთეზირდეს ანტიმონის ტრიქლორიდი, რომელიც შემდეგ იხსნება, ჰიდროლიზდება, ამონოლიზდება, ირეცხება და აშრობს მზა Sb2O3 პროდუქტის მისაღებად. ძირითადი რეაქციის განტოლება არის:
2Sb＋3Cl2＝＝2SbCl3
SbCl3＋H2O＝＝SbOCl＋2HCl
4SbOCl＋H2O＝＝Sb2O3·2SbOCl＋2HCl
Sb2O3·2SbOCl＋OH＝＝2Sb2O3＋2NH4Cl＋H2O
(II). ანტიმონის ტრიოქსიდის გამოყენება
ანტიმონის ტრიოქსიდის ძირითადი გამოყენებაა როგორც პოლიმერაზას კატალიზატორი და სინთეზური მასალების ცეცხლგამძლე.
პოლიესტერის ინდუსტრიაში Sb2O3 პირველად გამოიყენეს კატალიზატორად. Sb2O3 ძირითადად გამოიყენება როგორც პოლიკონდენსაციის კატალიზატორი DMT მარშრუტისთვის და ადრეული PTA მარშრუტისთვის და ზოგადად გამოიყენება H3PO4-თან ან მის ფერმენტებთან ერთად.
(III). პრობლემები ანტიმონის ტრიოქსიდთან
Sb2O3-ს აქვს ცუდი ხსნადობა ეთილენგლიკოლში, ხსნადობა მხოლოდ 4,04% 150°C-ზე. ამიტომ, როდესაც ეთილენგლიკოლი გამოიყენება კატალიზატორის მოსამზადებლად, Sb2O3-ს აქვს ცუდი დისპერსიუნარიანობა, რამაც შეიძლება ადვილად გამოიწვიოს პოლიმერიზაციის სისტემაში ჭარბი კატალიზატორი, წარმოქმნას მაღალი დნობის წერტილის ციკლური ტრიმერები და შეუქმნას სირთულეები ტრიალებს. ეთილენგლიკოლში Sb2O3-ის ხსნადობისა და დისპერსიულობის გასაუმჯობესებლად, ზოგადად მიღებულია ეთილენგლიკოლის ჭარბი გამოყენება ან დაშლის ტემპერატურის გაზრდა 150°C-მდე. თუმცა, 120°C-ზე ზემოთ, Sb2O3 და ეთილენგლიკოლი შეიძლება წარმოქმნან ეთილენგლიკოლის ანტიმონის ნალექი, როდესაც ისინი ერთად მოქმედებენ დიდი ხნის განმავლობაში, ხოლო Sb2O3 შეიძლება შემცირდეს მეტალის ანტიმონად პოლიკონდენსაციის რეაქციაში, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს "ნისლი" პოლიესტერის ჩიპებში და იმოქმედოს პროდუქტის ხარისხი.
II. ანტიმონის აცეტატის კვლევა და გამოყენება
ანტიმონის აცეტატის მომზადების მეთოდი
თავდაპირველად, ანტიმონის აცეტატს ამზადებდნენ ანტიმონის ტრიოქსიდის ძმარმჟავასთან რეაქციით, ხოლო ძმარმჟავას ანჰიდრიდი გამოიყენებოდა როგორც დეჰიდრატაციის საშუალება რეაქციის შედეგად წარმოქმნილი წყლის შთანთქმისთვის. ამ მეთოდით მიღებული მზა პროდუქტის ხარისხი არ იყო მაღალი და ძმარმჟავაში ანტიმონის ტრიოქსიდის დაშლას 30 საათზე მეტი დასჭირდა. მოგვიანებით, ანტიმონის აცეტატი მზადდებოდა ლითონის ანტიმონის, ანტიმონის ტრიქლორიდის ან ანტიმონის ტრიოქსიდის რეაქციაში ძმარმჟავას ანჰიდრიდთან, დეჰიდრატაციის აგენტის საჭიროების გარეშე.
1. ანტიმონის ტრიქლორიდის მეთოდი
1947 წელს ჰ.შმიდტი და სხვ. დასავლეთ გერმანიაში მოამზადეს Sb(CH3COO)3 SbCl3 ძმარმჟავასთან რეაქციით. რეაქციის ფორმულა შემდეგია:
SbCl3+3(CH3CO)2O==Sb(CH3COO)3+3CH3COCl
2. ანტიმონის ლითონის მეთოდი
1954 წელს ყოფილი საბჭოთა კავშირის TAPaybea-მ მოამზადა Sb(CH3COO)3 მეტალის ანტიმონისა და პეროქსიაცეტილის რეაქციის გზით ბენზოლის ხსნარში. რეაქციის ფორმულა არის:
Sb＋(CH3COO)2==Sb(CH3COO)3
3. ანტიმონის ტრიოქსიდის მეთოდი
1957 წელს დასავლეთ გერმანიის ფ. ნერდელმა გამოიყენა Sb2O3 ძმარმჟავას ანჰიდრიდთან რეაგირებისთვის Sb(CH3COO)3-ის წარმოებისთვის.
Sb2O3＋3（CH3CO）2O＝＝2Sb（CH3COO）3
ამ მეთოდის მინუსი ის არის, რომ კრისტალები გროვდება დიდ ნაჭრებად და მყარად ეკვრება რეაქტორის შიდა კედელს, რაც იწვევს პროდუქტის ხარისხს და ფერს.
4. ანტიმონის ტრიოქსიდის გამხსნელის მეთოდი
ზემოაღნიშნული მეთოდის ნაკლოვანებების დასაძლევად, ჩვეულებრივ, უმატებენ ნეიტრალურ გამხსნელს Sb2O3-ისა და ძმარმჟავას ანჰიდრიდის რეაქციის დროს. მომზადების კონკრეტული მეთოდი შემდეგია:
(1) 1968 წელს ამერიკული Mosun Chemical Company-ის R. Thoms-მა გამოაქვეყნა პატენტი ანტიმონის აცეტატის მომზადების შესახებ. პატენტში გამოყენებული იყო ქსილენი (o-, m-, p-xylene, ან მათი ნაზავი), როგორც ნეიტრალური გამხსნელი ანტიმონის აცეტატის წვრილი კრისტალების წარმოებისთვის.
(2) 1973 წელს ჩეხეთის რესპუბლიკამ გამოიგონა წვრილი ანტიმონის აცეტატის წარმოების მეთოდი ტოლუოლის, როგორც გამხსნელის გამოყენებით.
III. სამი ანტიმონზე დაფუძნებული კატალიზატორის შედარება
| ანტიმონის ტრიოქსიდი | ანტიმონის აცეტატი | ანტიმონის გლიკოლატი | |
| ძირითადი თვისებები | საყოველთაოდ ცნობილია როგორც ანტიმონის თეთრი, მოლეკულური ფორმულა Sb 2 O 3, მოლეკულური წონა 291,51, თეთრი ფხვნილი, დნობის წერტილი 656℃. ანტიმონის თეორიული შემცველობა არის დაახლოებით 83,53%. შედარებითი სიმკვრივე 5.20გ/მლ. ხსნადი კონცენტრირებულ მარილმჟავაში, კონცენტრირებულ გოგირდმჟავაში, კონცენტრირებულ აზოტმჟავაში, ღვინის მჟავასა და ტუტე ხსნარში, უხსნადი წყალში, ალკოჰოლში, განზავებულ გოგირდმჟავაში. | მოლეკულური ფორმულა Sb(AC) 3, მოლეკულური წონა 298,89, ანტიმონის თეორიული შემცველობა დაახლოებით 40,74%, დნობის წერტილი 126-131℃, სიმკვრივე 1,22გ/მლ (25℃), თეთრი ან თეთრი ფერის ფხვნილი, ადვილად ხსნადი ეთილენგლიოლში. და ქსილენი. | მოლეკულური ფორმულა Sb 2 (EG) 3, მოლეკულური წონა არის დაახლოებით 423,68, დნობის წერტილი ＞ 100℃ (დეკ.), ანტიმონის თეორიული შემცველობა არის დაახლოებით 57,47%, გარეგნობა არის თეთრი კრისტალური მყარი, არატოქსიკური და უგემოვნო, ადვილად შეიწოვება ტენიანობა. ადვილად ხსნადია ეთილენგლიკოლში. |
| სინთეზის მეთოდი და ტექნოლოგია | ძირითადად სინთეზირებულია სტიბნიტის მეთოდით: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 3შენიშვნა: Stibnite / Iron Stone →e გათბობა და აორთქლება → კოლექცია | ინდუსტრია ძირითადად იყენებს Sb 2 O 3 - გამხსნელის მეთოდს სინთეზისთვის: Sb2O3 ＋ 3 (CH3CO ) 2O→ 2Sb(AC) 3პროცესი: გათბობის რეფლუქსი → ცხელი ფილტრაცია → კრისტალიზაცია → ვაკუუმური გაშრობა → პროდუქტიშენიშვნა: Sb(AC) 3 არის ადვილად ჰიდროლიზდება, ამიტომ გამოყენებული ნეიტრალური გამხსნელი ტოლუოლი ან ქსილენი უნდა იყოს უწყლო, Sb 2 O 3 არ შეიძლება იყოს სველ მდგომარეობაში და წარმოების მოწყობილობა ასევე მშრალი უნდა იყოს. | ინდუსტრია ძირითადად იყენებს Sb 2 O 3 მეთოდს სინთეზირებისთვის: Sb 2 O 3 +3EG→Sb 2 (EG) 3 +3H 2 Oპროცესი: კვება (Sb 2 O 3, დანამატები და EG) → გათბობა და წნევის რეაქცია → წიდის მოცილება მინარევები და წყალი → გაუფერულება → ცხელი ფილტრაცია → გაგრილება და კრისტალიზაცია → გამოყოფა და გაშრობა → პროდუქტიშენიშვნა: წარმოების პროცესი ჰიდროლიზის თავიდან ასაცილებლად საჭიროა წყლისგან იზოლირებული იყოს. ეს რეაქცია არის შექცევადი რეაქცია და ზოგადად რეაქცია ხელს უწყობს ჭარბი ეთილენგლიკოლის გამოყენებით და პროდუქტის წყლის მოცილებით. |
| უპირატესობა | ფასი შედარებით იაფია, მარტივი გამოსაყენებელია, აქვს ზომიერი კატალიზური აქტივობა და მოკლე პოლიკონდენსაციის დრო. | ანტიმონის აცეტატს აქვს კარგი ხსნადობა ეთილენგლიკოლში და თანაბრად იშლება ეთილენგლიკოლში, რამაც შეიძლება გააუმჯობესოს ანტიმონის გამოყენების ეფექტურობა; ანტიმონის აცეტატს აქვს მაღალი კატალიზური აქტივობის, ნაკლები დეგრადაციის რეაქციის, კარგი სითბოს წინააღმდეგობის და დამუშავების სტაბილურობის მახასიათებლები; ამავდროულად, ანტიმონის აცეტატის კატალიზატორად გამოყენება არ საჭიროებს თანაკატალიზატორისა და სტაბილიზატორის დამატებას. ანტიმონის აცეტატის კატალიზური სისტემის რეაქცია შედარებით რბილია და პროდუქტის ხარისხი მაღალია, განსაკუთრებით ფერი, რომელიც უკეთესია ანტიმონის ტრიოქსიდის (Sb 2 O 3 ) სისტემის რეაქციაზე. | კატალიზატორს აქვს მაღალი ხსნადობა ეთილენგლიკოლში; ნულოვანი ანტიმონი ამოღებულია და მინარევები, როგორიცაა რკინის მოლეკულები, ქლორიდები და სულფატები, რომლებიც გავლენას ახდენენ პოლიკონდენსაციაზე, მცირდება ყველაზე დაბალ წერტილამდე, რაც გამორიცხავს აცეტატის იონის კოროზიის პრობლემას აღჭურვილობაზე; Sb 3+ Sb 2 (EG) 3-ში შედარებით მაღალია. , რაც შეიძლება გამოწვეული იყოს იმის გამო, რომ მისი ხსნადობა ეთილენგლიკოლში რეაქციის ტემპერატურაზე მეტია, ვიდრე Sb 2 O 3 Sb(AC) 3-თან შედარებით, Sb 3+-ის რაოდენობა, რომელიც ასრულებს კატალიზურ როლს, უფრო დიდია. Sb 2 (EG) 3-ის მიერ წარმოებული პოლიესტერის პროდუქტის ფერი უკეთესია, ვიდრე Sb 2 O 3 ორიგინალზე ოდნავ მაღალი, რაც პროდუქტს უფრო ნათელს და თეთრს ხდის; |
| მინუსი | ეთილენგლიკოლში ხსნადობა დაბალია, მხოლოდ 4.04% 150°C-ზე. პრაქტიკაში, ეთილენგლიკოლი გადაჭარბებულია ან დაშლის ტემპერატურა იზრდება 150°C-მდე. თუმცა, როდესაც Sb 2 O 3 რეაგირებს ეთილენგლიკოლთან დიდი ხნის განმავლობაში 120 ° C-ზე ზემოთ, ეთილენგლიკოლის ანტიმონის ნალექი შეიძლება მოხდეს და Sb 2 O 3 შეიძლება შემცირდეს ლითონის კიბემდე პოლიკონდენსაციის რეაქციაში, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს "ნაცრისფერი ნისლი". პოლიესტერის ჩიპებში და გავლენას ახდენს პროდუქტის ხარისხზე. პოლივალენტური ანტიმონის ოქსიდების ფენომენი ჩნდება Sb 2 O 3-ის მომზადებისას და გავლენას ახდენს ანტიმონის ეფექტურ სისუფთავეზე. | კატალიზატორის ანტიმონის შემცველობა შედარებით დაბალია; შეყვანილი ძმარმჟავას მინარევები კოროზირებს აღჭურვილობას, აბინძურებს გარემოს და არ უწყობს ხელს ჩამდინარე წყლების გაწმენდას; წარმოების პროცესი რთულია, საოპერაციო გარემო ცუდია, არის დაბინძურება და პროდუქტი ადვილად იცვლის ფერს. გაცხელებისას ადვილად იშლება და ჰიდროლიზის პროდუქტებია Sb2O3 და CH3COOH. მასალის დარჩენის დრო გრძელია, განსაკუთრებით პოლიკონდენსაციის საბოლოო ეტაპზე, რაც მნიშვნელოვნად აღემატება Sb2O3 სისტემას. | Sb 2 (EG) 3-ის გამოყენება ზრდის მოწყობილობის კატალიზატორის ღირებულებას (ღირებულების ზრდა შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ PET-ის 25% გამოიყენება ძაფების თვითდატრიალებისთვის). გარდა ამისა, პროდუქტის ტონის b მნიშვნელობა ოდნავ იზრდება. |