Antimon-baséiert Katalysatoren

Polyester (PET) Faser ass déi gréisste Varietéit vu syntheteschen Faser. Kleedung aus Polyesterfaser ass bequem, knusprech, einfach ze wäschen a séier ze trocken. Polyester gëtt och vill als Rohmaterial fir Verpackungen, Industriegarnen an Ingenieursplastik benotzt. Als Resultat huet de Polyester séier weltwäit entwéckelt, mat engem duerchschnëttleche jäerlechen Taux vu 7% a mat enger grousser Ausgab erop.

Polyester Produktioun kann an Dimethylterephthalat (DMT) Wee an Terephthalic Seier (PTA) Wee a punkto Prozessroute opgedeelt ginn a kann an intermittierend Prozess a kontinuéierleche Prozess a punkto Operatioun opgedeelt ginn. Onofhängeg vun der ugeholl Produktiounsprozessroute, erfuerdert d'Polykondensatiounsreaktioun d'Benotzung vu Metallverbindungen als Katalysatoren. D'Polykondensatiounsreaktioun ass e Schlëssel Schrëtt am Polyesterproduktiounsprozess, an d'Polykondensatiounszäit ass de Flaschenhals fir d'Ausbezuelung ze verbesseren. D'Verbesserung vum Katalysatorsystem ass e wichtege Faktor fir d'Qualitéit vum Polyester ze verbesseren an d'Polykondensatiounszäit ze verkierzen.

UrbanMines Tech. Limited ass eng féierend chinesesch Firma spezialiséiert op R&D, Produktioun a Versuergung vu Polyester Katalysator-Grad Antimon Trioxid, Antimonacetat, an Antimonglycol. Mir hunn eng déif Fuerschung iwwer dës Produkter gemaach - d'R&D Departement vun UrbanMines resüméiert elo d'Fuerschung an d'Applikatioun vun Antimon Katalysatoren an dësem Artikel fir eise Clienten flexibel ze hëllefen, d'Produktiounsprozesser ze optimiséieren an eng ëmfaassend Kompetitivitéit vu Polyesterfaserprodukter ze bidden.

Inlännesch an auslännesch Geléiert gleewen allgemeng datt Polyester Polykondensatioun eng Kettenverlängerungsreaktioun ass, an de katalytesche Mechanismus gehéiert zu Chelatiounskoordinatioun, wat de Katalysatormetallatom erfuerdert fir eidel Orbitaler ze bidden fir mat dem Bogenpaar vun Elektronen vu Carbonyl Sauerstoff ze koordinéieren fir den Zweck z'erreechen Katalyse. Fir Polykondensatioun, well d'Elektronenwolleksdicht vu Carbonyl Sauerstoff an der Hydroxyethylestergrupp relativ niddereg ass, ass d'Elektronegativitéit vun Metallionen relativ héich wärend der Koordinatioun, fir Koordinatioun a Kettenverlängerung ze erliichteren.

Déi folgend kënnen als Polyester Katalysatoren benotzt ginn: 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 an aner Metalloxiden, Alkoholaten, Carboxylaten, Boraten, Halogeniden an Aminen, Harnstoff, Guanidinen, Schwefelhaltege organesche Verbindungen. Wéi och ëmmer, d'Katalysatoren déi de Moment an der industrieller Produktioun benotzt a studéiert ginn sinn haaptsächlech Sb, Ge, an Ti Serie Verbindungen. Eng grouss Zuel vu Studien hu gewisen datt: Ge-baséiert Katalysatoren manner Säitreaktiounen hunn a qualitativ héichwäerteg PET produzéieren, awer hir Aktivitéit ass net héich, a si hunn wéineg Ressourcen a sinn deier; Ti-baséiert Katalysatoren hunn héich Aktivitéit a séier Reaktiounsgeschwindegkeet, awer hir katalytesch Säitreaktiounen si méi offensichtlech, wat zu enger schlechter thermescher Stabilitéit a gieler Faarf vum Produkt resultéiert, a si kënnen allgemeng nëmme fir d'Synthese vu PBT, PTT, PCT benotzt ginn, usw; Sb-baséiert Katalysatoren sinn net nëmme méi aktiv. D'Produktqualitéit ass héich well Sb-baséiert Katalysatoren méi aktiv sinn, manner Säitreaktiounen hunn a méi bëlleg sinn. Dofir si se wäit benotzt ginn. Ënnert hinnen sinn déi meescht benotzt Sb-baséiert Katalysatoren Antimontrioxid (Sb2O3), Antimonacetat (Sb(CH3COO)3), etc.

Wann Dir d'Entwécklungsgeschicht vun der Polyesterindustrie kuckt, kënne mir feststellen datt méi wéi 90% vun de Polyesterplanzen op der Welt Antimonverbindungen als Katalysator benotzen. Bis 2000 hat China verschidde Polyesterplanzen agefouert, déi all Antimonverbindungen als Katalysator benotzt hunn, haaptsächlech Sb2O3 a Sb(CH3COO)3. Duerch déi gemeinsam Efforte vun der chinesescher wëssenschaftlecher Fuerschung, Universitéiten a Produktiounsdepartementer sinn dës zwee Katalysatoren elo voll domestizéiert produzéiert ginn.

Zënter 1999 huet d'franséisch chemesch Firma Elf en Antimonglycol [Sb2 (OCH2CH2CO) 3] Katalysator als Upgrade Produkt vun traditionelle Katalysatoren lancéiert. Déi produzéiert Polyesterchips hunn eng héich Wäissheet a gutt Spinnbarkeet, wat grouss Opmierksamkeet vun den Inlands Katalysatorfuerschungsinstituter, Entreprisen a Polyesterhersteller a China ugezunn huet.

I. Fuerschung an Uwendung vun Antimon Trioxid
D'USA sinn ee vun de fréiste Länner fir Sb2O3 ze produzéieren an z'applizéieren. Am Joer 1961 huet de Verbrauch vu Sb2O3 an den USA 4.943 Tonnen erreecht. An den 1970er hunn fënnef Firmen a Japan Sb2O3 produzéiert mat enger Gesamtproduktiounskapazitéit vu 6.360 Tonnen pro Joer.

China d'Haapt Sb2O3 Fuerschung an Entwécklung Unitéiten sinn haaptsächlech an fréiere Staat-Besëtz Betriber an Hunan Provënz a Shanghai konzentréiert. UrbanMines Tech. Limitéiert huet och eng professionell Produktiounslinn an der Hunan Provënz etabléiert.

(ech). Methode fir d'Produktioun vun Antimon Trioxid
D'Fabrikatioun vu Sb2O3 benotzt normalerweis Antimon Sulfid Äerz als Rohmaterial. Metal Antimon gëtt als éischt virbereet, an duerno gëtt Sb2O3 produzéiert mat Metallantimon als Rohmaterial.
Et ginn zwou Haaptmethoden fir Sb2O3 aus metalleschen Antimon ze produzéieren: direkt Oxidatioun a Stickstoff Zersetzung.

1. Direkt Oxidatiounsmethod
Metal Antimon reagéiert mat Sauerstoff ënner Heizung fir Sb2O3 ze bilden. De Reaktiounsprozess ass wéi follegt:
4Sb＋3O2＝＝2Sb2O3

2. Ammonolyse
Antimonmetall reagéiert mat Chlor fir Antimontrichlorid ze synthetiséieren, wat dann destilléiert, hydrolyséiert, ammonolyséiert, gewäsch a gedréchent gëtt fir de fäerdege Sb2O3-Produkt ze kréien. D'Basis Reaktioungleichung ass:
2Sb＋3Cl2＝＝2SbCl3
SbCl3＋H2O＝＝SbOCl＋2HCl
4SbOCl＋H2O＝＝Sb2O3·2SbOCl＋2HCl
Sb2O3·2SbOCl＋OH＝＝2Sb2O3＋2NH4Cl＋H2O

(II). Gebrauch vun Antimon Trioxid
D'Haaptverbrauch vun Antimon Trioxid ass als Katalysator fir Polymerase an e Flam retardant fir synthetesch Materialien.
An der Polyesterindustrie gouf Sb2O3 fir d'éischt als Katalysator benotzt. Sb2O3 gëtt haaptsächlech als Polykondensatiounskatalysator fir den DMT Wee an déi fréi PTA Route benotzt a gëtt allgemeng a Kombinatioun mat H3PO4 oder sengen Enzymen benotzt.

(III). Problemer mat Antimon Trioxid
Sb2O3 huet eng schlecht Solubilitéit an Ethylenglycol, mat enger Solubilitéit vun nëmmen 4,04% bei 150°C. Dofir, wann Ethylenglycol benotzt gëtt fir de Katalysator ze preparéieren, huet Sb2O3 eng schlecht Dispersibilitéit, wat einfach exzessive Katalysator am Polymeriséierungssystem verursaache kann, zyklesch Trimere mat héije Schmelzpunkt generéieren a Schwieregkeeten zum Spinn bréngen. Fir d'Léisbarkeet an d'Dispersibilitéit vu Sb2O3 am Ethylenglycol ze verbesseren, gëtt et allgemeng ugeholl fir exzessiv Ethylenglycol ze benotzen oder d'Opléisungstemperatur op iwwer 150 ° C ze erhéijen. Wéi och ëmmer, iwwer 120 ° C, kënnen Sb2O3 an Ethylenglycol Ethylenglycol Antimon Nidderschlag produzéieren wann se laang zesummen handelen, a Sb2O3 kann an der Polykondensatiounsreaktioun op metallesch Antimon reduzéiert ginn, wat "Niwwel" a Polyesterchips verursaache kann an beaflossen Produit Qualitéit.

II. Fuerschung an Uwendung vun Antimon Acetat
Virbereedungsmethod vum Antimonacetat
Am Ufank gouf Antimonacetat virbereet andeems Antimontrioxid mat Essigsäure reagéiert, an Essiganhydrid gouf als Dehydratiounsmëttel benotzt fir d'Waasser ze absorbéieren, deen duerch d'Reaktioun generéiert gëtt. D'Qualitéit vum fäerdege Produkt, deen duerch dës Method kritt gouf, war net héich, an et huet méi wéi 30 Stonnen gedauert fir Antimontrioxid an Essigsäure opléisen. Spéider gouf Antimonacetat preparéiert andeems Metall Antimon, Antimon Trichlorid oder Antimon Trioxid mat Essiganhydrid reagéiert, ouni de Besoin fir en Dehydratiounsmëttel.

1. Antimon Trichlorid Method
1947, H. Schmidt et al. a Westdäitschland huet Sb(CH3COO)3 virbereet andeems SbCl3 mat Essiganhydrid reagéiert. D'Reaktiounsformel ass wéi follegt:
SbCl3+3(CH3CO)2O==Sb(CH3COO)3+3CH3COCl

2. Antimon Metal Method
1954 huet TAPaybea vun der fréierer Sowjetunioun Sb(CH3COO)3 virbereet andeems metallesch Antimon a Peroxyacetyl an enger Benzenléisung reagéiert ginn. D'Reaktiounsformel ass:
Sb＋(CH3COO)2==Sb(CH3COO)3

3. Antimon Trioxid Method
1957 huet de F. Nerdel vu Westdäitschland Sb2O3 benotzt fir mat Essiganhydrid ze reagéieren fir Sb(CH3COO)3 ze produzéieren.
Sb2O3＋3（CH3CO）2O＝＝2Sb（CH3COO）3
Den Nodeel vun dëser Method ass datt d'Kristalle éischter a grouss Stécker aggregéiert a fest un d'bannenzeg Mauer vum Reaktor festhalen, wat zu enger schlechter Produktqualitéit a Faarf resultéiert.

4. Antimon Trioxid Léisungsmëttelmethod
Fir d'Mängel vun der uewe genannter Method ze iwwerwannen, gëtt en neutralen Léisungsmëttel normalerweis während der Reaktioun vu Sb2O3 an Essiganhydrid bäigefüügt. Déi spezifesch Virbereedungsmethod ass wéi follegt:
(1) Am 1968 huet R. Thoms vun der American Mosun Chemical Company e Patent iwwer d'Virbereedung vun Antimonacetat publizéiert. De Patent benotzt Xylen (o-, m-, p-Xylen oder eng Mëschung dovun) als neutralt Léisungsmëttel fir feine Kristalle vun Antimonacetat ze produzéieren.
(2) Am 1973 huet d'Tschechesch Republik eng Method erfonnt fir fein Antimonacetat ze produzéieren mat Toluen als Léisungsmëttel.

 

III. Verglach vun dräi Antimon-baséiert Katalysatoren