პოლიესტერის (PET) ბოჭკოვანი სინთეზური ბოჭკოს ყველაზე დიდი მრავალფეროვნებაა. პოლიესტერის ბოჭკოსგან დამზადებული ტანსაცმელი კომფორტული, ხრაშუნა, ადვილად დაბანა და სწრაფად გაშრება. პოლიესტერი ასევე ფართოდ გამოიყენება როგორც ნედლეული შეფუთვის, სამრეწველო ძაფებისა და საინჟინრო პლასტმასისათვის. შედეგად, პოლიესტერი განვითარდა სწრაფად მთელ მსოფლიოში, გაიზარდა საშუალო წლიური კურსით 7% და დიდი გამომუშავებით.
პოლიესტერის წარმოება შეიძლება დაიყოს დიმეთილის ტერეფალატის (DMT) მარშრუტსა და ტერეფთალის მჟავას (PTA) მარშრუტად, პროცესის მარშრუტის თვალსაზრისით და შეიძლება დაიყოს წყვეტილ პროცესად და უწყვეტი პროცესით ოპერაციის თვალსაზრისით. მიღებული წარმოების პროცესის მარშრუტის მიუხედავად, პოლიკონცაციის რეაქცია მოითხოვს ლითონის ნაერთების გამოყენებას, როგორც კატალიზატორი. პოლიკონდენსაციის რეაქცია არის პოლიესტერის წარმოების პროცესში მნიშვნელოვანი ნაბიჯი, ხოლო პოლიკონიდენსაციის დრო არის მოსავლიანობის გაუმჯობესების საყრდენი. კატალიზატორის სისტემის გაუმჯობესება მნიშვნელოვანი ფაქტორია პოლიესტერის ხარისხის გაუმჯობესებისა და პოლიკონიდაციის დროის შემცირების მიზნით.
UrbanMines Tech. Limited არის წამყვანი ჩინური კომპანია, რომელიც სპეციალიზირებულია პოლიესტერის კატალიზატორული კლასის ანტიმონიული ტრიოქსიდის, ანტიმონიული აცეტატის და ანტიმონიული გლიკოლის, წარმოებისა და მომარაგების პროცესში. ჩვენ ჩავატარეთ სიღრმისეული გამოკვლევა ამ პროდუქტებზე-ურბანინების R&D დეპარტამენტი ახლა აჯამებს ამ სტატიაში ანტიმონიული კატალიზატორების კვლევასა და გამოყენებას, რათა ჩვენს მომხმარებლებს დაეხმარონ მოქნილად გამოიყენონ, ოპტიმიზაცია მოახდინონ წარმოების პროცესების და უზრუნველყონ პოლიესტერის ბოჭკოვანი პროდუქტების ყოვლისმომცველი კონკურენტუნარიანობა.
საშინაო და უცხოელი მეცნიერები ზოგადად მიიჩნევენ, რომ პოლიესტერის პოლიკონიდენსაცია არის ჯაჭვის გაფართოების რეაქცია, ხოლო კატალიზური მექანიზმი მიეკუთვნება ქელაციის კოორდინაციას, რომელიც მოითხოვს კატალიზატორით ლითონის ატომს, რომ უზრუნველყოს ცარიელი ორბიტალები, რომ კოორდინაცია გაუწიონ კარბონილის ჟანგბადის ელექტრონულ ელექტრონებთან კოორდინაციას, რათა მიაღწიონ კატალიზის მიზანს. პოლიკონდენენსაციისთვის, ვინაიდან ჰიდროქსიეთილის ეთერის ჯგუფში კარბონილის ჟანგბადის ელექტრონული ღრუბლის სიმკვრივე შედარებით დაბალია, ლითონის იონების ელექტრონეგატიურობა შედარებით მაღალია კოორდინაციის დროს, კოორდინაციის და ჯაჭვის გაფართოების გასაადვილებლად.
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, გუანიდინები, გოგირდის შემცველი ორგანული ნაერთები. ამასთან, კატალიზატორები, რომლებიც ამჟამად გამოიყენება და შესწავლილია სამრეწველო წარმოებაში, ძირითადად არის SB, GE და TI სერიის ნაერთები. კვლევების დიდმა ნაწილმა აჩვენა, რომ: GE- ზე დაფუძნებულ კატალიზატორებს აქვთ ნაკლები გვერდითი რეაქციები და წარმოქმნიან მაღალი ხარისხის PET, მაგრამ მათი საქმიანობა არ არის მაღალი, და მათ აქვთ რამდენიმე რესურსი და ძვირია; Ti- ზე დაფუძნებულ კატალიზატორებს აქვთ მაღალი აქტივობა და სწრაფი რეაქციის სიჩქარე, მაგრამ მათი კატალიზური გვერდითი რეაქციები უფრო აშკარაა, რაც იწვევს პროდუქტის ცუდი თერმული სტაბილურობას და ყვითელ ფერს, და მათი გამოყენება ზოგადად შეიძლება გამოყენებულ იქნას მხოლოდ PBT, PTT, PCT და ა.შ. SB- ზე დაფუძნებული კატალიზატორი არა მხოლოდ უფრო აქტიურია. პროდუქტის ხარისხი მაღალია, რადგან SB- ზე დაფუძნებული კატალიზატორი უფრო აქტიურია, ნაკლები გვერდითი რეაქციები აქვთ და იაფია. ამიტომ, ისინი ფართოდ გამოიყენეს. მათ შორის, ყველაზე ხშირად გამოყენებული SB- ზე დაფუძნებული კატალიზატორი არის ანტიმონი ტრიოქსიდი (SB2O3), ანტიმონიული აცეტატი (SB (CH3COO) 3) და ა.შ.
პოლიესტერის ინდუსტრიის განვითარების ისტორიის დათვალიერებისას, ჩვენ შეგვიძლია აღმოვაჩინოთ, რომ მსოფლიოში პოლიესტერული მცენარეების 90% -ზე მეტი იყენებს ანტიმონიურ ნაერთებს, როგორც კატალიზატორი. 2000 წლისთვის ჩინეთმა შემოიტანა რამდენიმე პოლიესტერის მცენარე, რომელთაგან ყველა ანტიმონოპოლურ ნაერთებს იყენებდა როგორც კატალიზატორი, ძირითადად SB2O3 და SB (CH3COO) 3. ჩინეთის სამეცნიერო კვლევების, უნივერსიტეტებისა და წარმოების განყოფილებების ერთობლივი ძალისხმევით, ეს ორი კატალიზატორი ახლა სრულად შეიქმნა.
1999 წლიდან, ფრანგულმა ქიმიურმა კომპანიამ ELF– მა წამოიწყო ანტიმონი გლიკოლი [SB2 (OCH2CH2CO) 3] კატალიზატორი, როგორც ტრადიციული კატალიზატორების განახლებული პროდუქტი. წარმოებული პოლიესტერის ჩიპებს აქვთ მაღალი სისუფთავე და კარგი სპინურობა, რამაც დიდი ყურადღება მიიპყრო ჩინეთში შიდა კატალიზატორი კვლევითი ინსტიტუტების, საწარმოებისა და პოლიესტერის მწარმოებლებისგან.
I. ანტიმონიული ტრიოქსიდის კვლევა და გამოყენება
შეერთებული შტატები არის ერთ -ერთი ყველაზე ადრეული ქვეყანა, რომელიც აწარმოებს და იყენებს SB2O3. 1961 წელს შეერთებულ შტატებში SB2O3– ის მოხმარებამ 4,943 ტონა მიაღწია. 1970 -იან წლებში იაპონიის ხუთი კომპანიამ წარმოშვა SB2O3, რომლის საერთო წარმოების მოცულობა წელიწადში 6,360 ტონაა.
ჩინეთის მთავარი SB2O3 კვლევისა და განვითარების განყოფილებები ძირითადად კონცენტრირებულია ჰუნანის პროვინციაში და შანხაიში ყოფილ სახელმწიფო საწარმოებში. UrbanMines Tech. Limited- მა ასევე ჩამოაყალიბა პროფესიონალური წარმოების ხაზი ჰუნანის პროვინციაში.
(ი). ანტიმონიული ტრიოქსიდის წარმოების მეთოდი
SB2O3- ის წარმოება, როგორც წესი, იყენებს ანტიმონოპოლური სულფიდური საბადო, როგორც ნედლეული. ლითონის ანტიმონი პირველად მომზადებულია, შემდეგ კი SB2O3 იწარმოება ლითონის ანტიმონიის გამოყენებით, როგორც ნედლეული.
SB2O3 წარმოების ორი ძირითადი მეთოდი არსებობს მეტალის ანტიმონიიდან: პირდაპირი დაჟანგვა და აზოტის დაშლა.
1. პირდაპირი ჟანგვის მეთოდი
ლითონის ანტიმონი რეაგირებს ჟანგბადით გათბობის ქვეშ, რათა შექმნას SB2O3. რეაქციის პროცესი ასეთია:
4SB ＋ 3O2 ＝＝ 2SB2O3
2. ამმონოლიზი
ანტიმონიის ლითონი რეაგირებს ქლორით, რათა სინთეზირება მოახდინოს ანტიმონიული ტრიქლორიდი, რომელიც შემდეგ გამოხდილია, ჰიდროლიზირებული, ამონოლიზირებული, გარეცხილი და გამხმარი, რომ მიიღოთ დასრულებული SB2O3 პროდუქტი. ძირითადი რეაქციის განტოლებაა:
2SB ＋ 3Cl2 ＝＝ 2SBCL3
SBCL3 ＋ H2O ＝＝ SBOCL ＋ 2HCL
4SBOCL ＋ H2O ＝＝ SB2O3 · 2SBOCL ＋ 2HCL
SB2O3 · 2SBOCL ＋ OH ＝＝ 2SB2O3 ＋ 2NH4Cl ＋ H2O
(Ii). ანტიმონიული ტრიოქსიდის გამოყენება
ანტიმონიული ტრიოქსიდის ძირითადი გამოყენება არის როგორც პოლიმერაზის კატალიზატორი და სინთეზური მასალებისთვის ცეცხლის ჩამორჩენა.
პოლიესტერის ინდუსტრიაში SB2O3 პირველად გამოიყენეს როგორც კატალიზატორი. SB2O3 ძირითადად გამოიყენება როგორც პოლიკონდიზაციის კატალიზატორი DMT მარშრუტისთვის და ადრეული PTA მარშრუტით და, ძირითადად, გამოიყენება H3PO4 ან მის ფერმენტებთან ერთად.
(Iii). ანტიმონი ტრიოქსიდის პრობლემები
SB2O3– ს აქვს ცუდი ხსნადობა ეთილენგლიკოლში, რომლის ხსნადობა მხოლოდ 4.04% –ია 150 ° C ტემპერატურაზე. ამრიგად, როდესაც ეთილენგლიკოლი გამოიყენება კატალიზატორის მოსამზადებლად, SB2O3- ს აქვს ცუდი დისპერსიულობა, რამაც შეიძლება ადვილად გამოიწვიოს ზედმეტი კატალიზატორი პოლიმერიზაციის სისტემაში, წარმოქმნას მაღალი დნობის წერტილის ციკლური ტრეიმერები და შეუქმნას სირთულეები სპინინგში. ეთილენგლიკოლში SB2O3- ის ხსნადობისა და დისპერსიულობის გასაუმჯობესებლად, ზოგადად მიღებულია ზედმეტი ეთილენგლიკოლის გამოყენების ან დაშლის ტემპერატურის გაზრდაზე 150 ° C- ზე. ამასთან, 120 ° C, SB2O3 და ეთილენგლიკოლის ზემოთ შეიძლება გამოიწვიოს ეთილენგლიკოლის ანტიმონიის ნალექი, როდესაც ისინი დიდხანს მოქმედებენ, ხოლო SB2O3 შეიძლება შემცირდეს მეტალის ანტიმონიონზე პოლიკონიდაციის რეაქციაში, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს "ნისლი" და გავლენა მოახდინოს პროდუქტის ხარისხში.
Ii. ანტიმონიული აცეტატის კვლევა და გამოყენება
ანტიმონიული აცეტატის მომზადების მეთოდი
თავდაპირველად, ანტიმონიული აცეტატი მომზადდა ძმარმჟავასთან ანტიმონიული ტრიოქსიდის რეაგირებით, ხოლო ძმარმჟავას ანჰიდრიდი გამოიყენებოდა, როგორც დეჰიდრატაციის აგენტი, რეაქციის შედეგად წარმოქმნილი წყლის შთანთქმის მიზნით. ამ მეთოდით მიღებული მზა პროდუქტის ხარისხი არ იყო მაღალი, და ანტიმონოპოლურ ტრიოქსიდს 30 საათზე მეტი დრო დასჭირდა ძმარმჟავაში. მოგვიანებით, ანტიმონიული აცეტატი მომზადდა ლითონის ანტიმონიის, ანტიმონიის ტრიქლორიდის ან ანტიმონიული ტრიოქსიდის საწინააღმდეგო ანჰიდრიდით, დეჰიდრატაციის აგენტის საჭიროების გარეშე.
1. ანტიმონი ტრიქლორიდის მეთოდი
1947 წელს, ჰ. შმიდტი და სხვ. დასავლეთ გერმანიაში მოამზადა SB (CH3COO) 3 SBCL3 რეაგირებით ძმარმჟავას ანჰიდრიდით. რეაქციის ფორმულა ასეთია:
SBCL3+3 (CH3CO) 2O == SB (CH3COO) 3+3Ch3Cocl
2. ანტიმონიის ლითონის მეთოდი
1954 წელს ყოფილი საბჭოთა კავშირის ტაპაიბამ მოამზადა SB (CH3COO) 3 ბენზოლის ხსნარში მეტალის ანტიმონიისა და პეროქსიცეტილის რეაგირებით. რეაქციის ფორმულაა:
SB ＋ (CH3COO) 2 == SB (CH3COO) 3
3. ანტიმონიული ტრიოქსიდის მეთოდი
1957 წელს, დასავლეთ გერმანიის F. Nerdel– მა გამოიყენა SB2O3 რეაგირება ძმარმულ ანჰიდრიდთან, რათა წარმოქმნას SB (CH3COO) 3.
SB2O3 ＋ 3 （CH3CO） 2O ＝＝ 2SB （CH3COO） 3
ამ მეთოდის მინუსი არის ის, რომ კრისტალები ტენდენციურად იკრიბებიან დიდ ნაჭრებად და მყარად იჭრებიან რეაქტორების შიდა კედელზე, რის შედეგადაც ხდება პროდუქტის ცუდი ხარისხი და ფერი.
4. ანტიმონი ტრიოქსიდის გამხსნელის მეთოდი
ზემოაღნიშნული მეთოდის ნაკლოვანებების დასაძლევად, ჩვეულებრივ, ნეიტრალური გამხსნელი ემატება SB2O3 და ძმარმჟავას ანჰიდრიდის რეაქციის დროს. მომზადების სპეციფიკური მეთოდი შემდეგია:
(1) 1968 წელს, ამერიკული Mosun ქიმიური კომპანიის რ. ტომსმა გამოაქვეყნა პატენტი ანტიმონიული აცეტატის მომზადების შესახებ. პატენტმა გამოიყენა Xylene (O-, M-, P-Xylene, ან მისი ნარევი), როგორც ნეიტრალური გამხსნელი, ანტიმონიული აცეტატის შესანიშნავი კრისტალების შესაქმნელად.
(2) 1973 წელს ჩეხეთის რესპუბლიკამ გამოიგონა მეთოდი, რომელიც წარმოადგენდა წვრილმანი ანტიმონიული აცეტატის წარმოქმნას ტოლუენის, როგორც გამხსნელი.
Iii. სამი ანტიმონიზე დაფუძნებული კატალიზატორი
| ანტიმონი ტრიოქსიდი | ანტიმონიული აცეტატი | ანტიმონიული გლიკოლიტი | |
| ძირითადი თვისებები | საყოველთაოდ ცნობილია როგორც ანტიმონი, მოლეკულური ფორმულა SB 2 O 3, მოლეკულური წონა 291.51, თეთრი ფხვნილი, დნობის წერტილი 656. თეორიული ანტიმონიის შემცველობა დაახლოებით 83.53 %-ს შეადგენს. შედარებით სიმკვრივე 5.20 გ/მლ. ხსნადი კონცენტრირებული ჰიდროქლორინის მჟავაში, კონცენტრირებული გოგირდმჟავა, კონცენტრირებული აზოტის მჟავა, ტარტარის მჟავა და ტუტე ხსნარი, წყალში ხსნადი, ალკოჰოლი, განზავებული გოგირდმჟავა. | მოლეკულური ფორმულა SB (AC) 3, მოლეკულური წონა 298.89, თეორიული ანტიმონიული შინაარსი დაახლოებით 40.74 %, დნობის წერტილი 126-131 ℃, სიმკვრივე 1.22 გ/მლ (25 ℃), თეთრი ან თეთრი ფხვნილი, ადვილად ხსნადი ეთილენ გლიკოლში, ტოლუენში და Xylene. | მოლეკულური ფორმულა SB 2 (მაგ.) 3, მოლეკულური წონა დაახლოებით 423.68, დნობის წერტილი არის ＞ 100 ℃ (დეკ.), თეორიული ანტიმონიული შემცველობა დაახლოებით 57,47 %-ს შეადგენს, გარეგნობა არის თეთრი კრისტალური მყარი, არატოქსიკური და უგემოვნო, ადვილად შთანთქმული ტენიანობა. ის 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 3NOTE: Stibnite / Iron Ore / Locstone → Lasteston | ინდუსტრია ძირითადად იყენებს SB 2 O 3 -სოლვენტურ მეთოდს სინთეზისთვის: SB2O3 ＋ 3 (CH3CO) 2O → 2SB (AC) 3PROCESS: გათბობის რეფლუქსი → ცხელი ფილტრაცია → კრისტალიზაცია → ვაკუუმის საშრობი → პროდუქტი (AC) SB 2 O 3 არ შეიძლება იყოს სველ მდგომარეობაში, ხოლო საწარმოო მოწყობილობა ასევე უნდა იყოს მშრალი. | ინდუსტრია ძირითადად იყენებს SB 2 O 3 მეთოდს სინთეზის მიზნით: SB 2 O 3 +3EG → SB 2 (მაგ.) 3 +3H 2 Oprocess: კვება (SB 2 O 3, დანამატები და EG) → გათბობა და წნევის რეაქცია → წაშლის ამოღება, გაუფერულება → Decolorization. ჰიდროლიზის თავიდან ასაცილებლად წყლიდან იზოლირებული. ეს რეაქცია შექცევადი რეაქციაა და, ზოგადად, რეაქცია ხელს უწყობს ეთილენის გლიკოლის ჭარბი გამოყენებით და პროდუქტის წყლის ამოღებით. |
| უპირატესობა | ფასი შედარებით იაფია, მისი გამოყენება ადვილია, აქვს ზომიერი კატალიტიკური მოქმედება და მოკლე პოლიკონიდაციის დრო. | ანტიმონიის აცეტატს აქვს კარგი ხსნადობა ეთილენგლიკოლში და თანაბრად იშლება ეთილენგლიკოლში, რომელსაც შეუძლია გააუმჯობესოს ანტიმონიის გამოყენების ეფექტურობა; ანტიმონიული აცეტატს აქვს მაღალი კატალიზური მოქმედების მახასიათებლები, ნაკლები დეგრადაციის რეაქცია, კარგი სითბოს წინააღმდეგობა და დამუშავების სტაბილურობა; ამავდროულად, ანტიმონიული აცეტატის, როგორც კატალიზატორის გამოყენება, არ საჭიროებს თანატოლების და სტაბილიზატორის დამატებას. ანტიმონიული აცეტატის კატალიზური სისტემის რეაქცია შედარებით რბილია, ხოლო პროდუქტის ხარისხი მაღალია, განსაკუთრებით ფერი, რომელიც უკეთესია, ვიდრე ანტიმონოპოლური ტრიოქსიდის (SB 2 O 3) სისტემა. | კატალიზატორს აქვს მაღალი ხსნადობა ეთილენგლიკოლში; ნულოვანი ვალენტური ანტიმონი ამოღებულია, და მინარევებს, როგორიცაა რკინის მოლეკულები, ქლორიდები და სულფატები, რომლებიც გავლენას ახდენენ პოლიკონიდენსაციაზე, მცირდება ყველაზე დაბალ წერტილამდე, რაც აღმოფხვრის აცეტატის იონური კოროზიის პრობლემას აღჭურვილობის შესახებ; SB 3+ SB 2 (მაგ.) შედარებით მაღალია, რაც შეიძლება იყოს მისი ხსნადი Ethylene Glyne– ში, რაც შეიძლება იყოს მისი ხსნადი Ethylene– ში. SB (AC) 3, SB 3+ ოდენობა, რომელიც კატალიზურ როლს ასრულებს, უფრო დიდია. SB 2 (EG) 3 მიერ წარმოებული პოლიესტერის პროდუქტის ფერი უკეთესია, ვიდრე SB 2 O 3 ოდნავ უფრო მაღალი ვიდრე ორიგინალი, რაც პროდუქტი უფრო ნათელი და თეთრია; |
| არახელსაყრელობა | ხსნადობა ეთილენგლიკოლში ცუდია, მხოლოდ 4.04% 150 ° C ტემპერატურაზე. პრაქტიკაში, ეთილენგლიკოლი გადაჭარბებულია ან დაშლის ტემპერატურა იზრდება 150 ° C- ზე ზემოთ. ამასთან, როდესაც SB 2 O 3 რეაგირებს ეთილენგლიკოლთან დიდი ხნის განმავლობაში 120 ° C- ზე ზემოთ, შეიძლება მოხდეს ეთილენგლიკოლის ანტიმონიული ნალექი, ხოლო SB 2 O 3 შეიძლება შემცირდეს ლითონის კიბეზე პოლიკონდიზაციის რეაქციაში, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს "ნაცრისფერი ნისლი" და გავლენა მოახდინოს პროდუქტის ხარისხში. პოლივალენტური ანტიმონიული ოქსიდების ფენომენი გვხვდება SB 2 O 3 -ის მომზადების დროს, და გავლენას ახდენს ანტიმონიის ეფექტური სიწმინდე. | კატალიზატორის ანტიმონიული შინაარსი შედარებით დაბალია; ძმარმჟავას მინარევებმა შემოიტანეს კოროზული მოწყობილობები, დაბინძურდნენ გარემო და არ არიან ხელსაყრელი ჩამდინარე წყლების დამუშავებისთვის; წარმოების პროცესი რთულია, საოპერაციო გარემოს პირობები ცუდია, არის დაბინძურება, ხოლო პროდუქტი ადვილად შეცვლის ფერს. გაცხელებისას ადვილია დაშლა, ხოლო ჰიდროლიზის პროდუქტები არის SB2O3 და CH3COOH. მატერიალური საცხოვრებელი დრო გრძელია, განსაკუთრებით საბოლოო პოლიკონდენსაციის ეტაპზე, რაც მნიშვნელოვნად აღემატება SB2O3 სისტემას. | SB 2 (EG) 3-ის გამოყენება ზრდის მოწყობილობის კატალიზატორის ღირებულებას (ხარჯების ზრდა შეიძლება ანაზღაურდეს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ PET- ის 25% გამოიყენება ძაფების თვითგამორკვევისთვის). გარდა ამისა, პროდუქტის Hue- ის B მნიშვნელობა ოდნავ იზრდება. |