Il-fibra tal-poliester (PET) hija l-akbar varjetà ta 'fibra sintetika. Ilbies magħmul minn fibra tal-poliester huwa komdu, iqarmeċ, faċli biex jinħasel, u malajr jinxef. Il-poliester huwa wkoll użat ħafna bħala materja prima għall-ippakkjar, ħjut industrijali u plastiks tal-inġinerija. Bħala riżultat, il-poliester żviluppa malajr madwar id-dinja, u żdied b'rata medja annwali ta '7% u bi produzzjoni kbira.
Il-produzzjoni tal-poliester tista 'tinqasam f'rotta ta' dimethyl terefthalate (DMT) u rotta ta 'aċidu tereftaliku (PTA) f'termini ta' rotta ta 'proċess u tista' tinqasam fi proċess intermittenti u proċess kontinwu f'termini ta 'tħaddim. Irrispettivament mir-rotta tal-proċess ta 'produzzjoni adottata, ir-reazzjoni tal-polikondensazzjoni teħtieġ l-użu ta' komposti tal-metall bħala katalisti. Ir-reazzjoni tal-polikondensazzjoni hija pass ewlieni fil-proċess tal-produzzjoni tal-poliester, u l-ħin tal-polikondensazzjoni huwa l-konġestjoni għat-titjib tar-rendiment. It-titjib tas-sistema tal-katalizzatur huwa fattur importanti fit-titjib tal-kwalità tal-poliester u t-tqassir tal-ħin tal-polikondensazzjoni.
UrbanMines Tech. Limited hija kumpanija Ċiniża ewlenija li tispeċjalizza fl-R&D, produzzjoni u provvista ta 'triossidu tal-antimonju ta' grad ta 'katalizzatur tal-poliester, aċetat tal-antimonju u glikol tal-antimonju. Għamilna riċerka fil-fond dwar dawn il-prodotti — id-dipartiment tal-R&D ta 'UrbanMines issa jiġbor fil-qosor ir-riċerka u l-applikazzjoni tal-katalisti tal-antimonju f'dan l-artikolu biex jgħin lill-klijenti tagħna japplikaw b'mod flessibbli, jottimizzaw il-proċessi ta' produzzjoni, u jipprovdu kompetittività komprensiva tal-prodotti tal-fibra tal-poliester.
L-istudjużi domestiċi u barranin ġeneralment jemmnu li l-polikondensazzjoni tal-poliester hija reazzjoni ta 'estensjoni tal-katina, u l-mekkaniżmu katalitiku jappartjeni għall-koordinazzjoni tal-kelazzjoni, li teħtieġ li l-atomu tal-metall tal-katalist jipprovdi orbitali vojta biex jikkoordina mal-par ta' l-ark ta 'elettroni ta' ossiġnu karbonil biex jintlaħaq l-iskop ta ' katalisi. Għall-polikondensazzjoni, peress li d-densità tas-sħab tal-elettroni tal-ossiġnu tal-karbonil fil-grupp tal-ester hydroxyethyl hija relattivament baxxa, l-elettronegatività tal-joni tal-metall hija relattivament għolja waqt il-koordinazzjoni, biex tiffaċilita l-koordinazzjoni u l-estensjoni tal-katina.
Dawn li ġejjin jistgħu jintużaw bħala katalizzaturi tal-poliester: 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 u ossidi oħra tal-metall, alkoħolati, karbossilati, borati, alidi u amini, urej, guanidines, komposti organiċi li fihom il-kubrit. Madankollu, il-katalizzaturi li bħalissa huma użati u studjati fil-produzzjoni industrijali huma prinċipalment komposti tas-serje Sb, Ge, u Ti. Numru kbir ta 'studji wrew li: Il-katalisti bbażati fuq Ge għandhom inqas reazzjonijiet sekondarji u jipproduċu PET ta' kwalità għolja, iżda l-attività tagħhom mhix għolja, u għandhom ftit riżorsi u huma għaljin; Il-katalisti bbażati fuq Ti għandhom attività għolja u veloċità ta 'reazzjoni mgħaġġla, iżda r-reazzjonijiet sekondarji katalitiċi tagħhom huma aktar ovvji, li jirriżultaw fi stabbiltà termali fqira u kulur isfar tal-prodott, u ġeneralment jistgħu jintużaw biss għas-sintesi ta' PBT, PTT, PCT, eċċ.; Il-katalisti bbażati fuq Sb mhumiex biss aktar attivi. Il-kwalità tal-prodott hija għolja minħabba li l-katalisti bbażati fuq Sb huma aktar attivi, għandhom inqas reazzjonijiet sekondarji, u huma orħos. Għalhekk, intużaw ħafna. Fost dawn, il-katalizzaturi bbażati fuq Sb l-aktar użati huma triossidu tal-antimonju (Sb2O3), aċetat tal-antimonju (Sb(CH3COO)3), eċċ.
Meta nħarsu lejn l-istorja tal-iżvilupp tal-industrija tal-poliester, nistgħu nsibu li aktar minn 90% tal-pjanti tal-poliester fid-dinja jużaw komposti tal-antimonju bħala katalisti. Sal-2000, iċ-Ċina kienet introduċiet diversi pjanti tal-poliester, li kollha użaw komposti tal-antimonju bħala katalizzaturi, prinċipalment Sb2O3 u Sb(CH3COO)3. Permezz tal-isforzi konġunti tar-riċerka xjentifika Ċiniża, l-universitajiet u d-dipartimenti tal-produzzjoni, dawn iż-żewġ katalizzaturi issa ġew prodotti kompletament domestikament.
Mill-1999, il-kumpanija kimika Franċiża Elf nediet katalizzatur tal-glikol tal-antimonju [Sb2 (OCH2CH2CO) 3] bħala prodott imtejjeb ta 'katalizzaturi tradizzjonali. Iċ-ċipep tal-poliester prodotti għandhom bjuda għolja u spinnability tajba, li ġibdet attenzjoni kbira minn istituzzjonijiet domestiċi ta 'riċerka tal-katalist, intrapriżi, u manifatturi tal-poliester fiċ-Ċina.
I. Riċerka u applikazzjoni tat-triossidu tal-antimonju
L-Istati Uniti hija waħda mill-ewwel pajjiżi li jipproduċu u japplikaw Sb2O3. Fl-1961, il-konsum ta 'Sb2O3 fl-Istati Uniti laħaq 4,943 tunnellata. Fis-snin sebgħin, ħames kumpaniji fil-Ġappun ipproduċew Sb2O3 b'kapaċità ta 'produzzjoni totali ta' 6,360 tunnellata fis-sena.
L-unitajiet ta 'riċerka u żvilupp Sb2O3 ewlenin taċ-Ċina huma prinċipalment ikkonċentrati f'intrapriżi ta' qabel ta 'proprjetà statali fil-Provinċja ta' Hunan u Shanghai. UrbanMines Tech. Limited stabbilixxiet ukoll linja ta 'produzzjoni professjonali fil-Provinċja ta' Hunan.
(I). Metodu għall-produzzjoni tat-triossidu tal-antimonju
Il-manifattura ta 'Sb2O3 normalment tuża minerali tas-sulfid ta' l-antimonju bħala materja prima. L-antimonju tal-metall l-ewwel jiġi ppreparat, u mbagħad Sb2O3 jiġi prodott bl-użu ta 'antimonju tal-metall bħala materja prima.
Hemm żewġ metodi ewlenin għall-produzzjoni ta 'Sb2O3 minn antimonju metalliku: ossidazzjoni diretta u dekompożizzjoni tan-nitroġenu.
1. Metodu ta 'ossidazzjoni diretta
L-antimonju tal-metall jirreaġixxi mal-ossiġnu taħt is-sħana biex jifforma Sb2O3. Il-proċess ta 'reazzjoni huwa kif ġej:
4Sb＋3O2＝＝2Sb2O3
2. Ammonoliżi
Il-metall tal-antimonju jirreaġixxi mal-kloru biex jissintetizza t-triklorur tal-antimonju, li mbagħad jiġi distillat, idrolizzat, ammonolizzat, maħsul u mnixxef biex jinkiseb il-prodott Sb2O3 lest. L-ekwazzjoni bażika tar-reazzjoni hija:
2Sb＋3Cl2＝＝2SbCl3
SbCl3＋H2O＝＝SbOCl＋2HCl
4SbOCl＋H2O＝＝Sb2O3·2SbOCl＋2HCl
Sb2O3·2SbOCl＋OH＝＝2Sb2O3＋2NH4Cl＋H2O
(II). Użi tat-triossidu tal-antimonju
L-użu ewlieni tat-triossidu tal-antimonju huwa bħala katalizzatur għall-polimerażi u ritardant tal-fjammi għal materjali sintetiċi.
Fl-industrija tal-poliester, Sb2O3 intuża l-ewwel bħala katalizzatur. Sb2O3 jintuża prinċipalment bħala katalist tal-polikondensazzjoni għar-rotta DMT u r-rotta PTA bikrija u ġeneralment jintuża flimkien ma 'H3PO4 jew l-enzimi tiegħu.
(III). Problemi bit-triossidu tal-antimonju
Sb2O3 għandu solubilità fqira fl-ethylene glycol, b'solubilità ta '4.04% biss f'150 ° C. Għalhekk, meta l-ethylene glycol jintuża biex jipprepara l-katalizzatur, Sb2O3 għandu dispersibbiltà fqira, li faċilment tista 'tikkawża katalizzatur eċċessiv fis-sistema ta' polimerizzazzjoni, tiġġenera trimeri ċikliċi b'punt ta 'tidwib għoli, u ġġib diffikultajiet għall-għażil. Biex tittejjeb is-solubilità u t-tixrid ta 'Sb2O3 fl-ethylene glycol, ġeneralment jiġi adottat li tuża ethylene glycol eċċessiv jew iżżid it-temperatura ta' dissoluzzjoni għal aktar minn 150 °C. Madankollu, 'il fuq minn 120 ° C, Sb2O3 u ethylene glycol jistgħu jipproduċu preċipitazzjoni tal-antimonju tal-ethylene glycol meta jaġixxu flimkien għal żmien twil, u Sb2O3 jista' jitnaqqas għal antimonju metalliku fir-reazzjoni tal-polikondensazzjoni, li tista 'tikkawża "ċpar" fiċ-ċipep tal-poliester u taffettwa kwalità tal-prodott.
II. Riċerka u applikazzjoni ta 'aċetat ta' antimonju
Metodu ta 'preparazzjoni ta' aċetat ta 'antimonju
Għall-ewwel, l-aċetat ta ' l-antimonju kien ippreparat billi tirreaġixxi triossidu ta ' l-antimonju ma ' l-aċidu aċetiku, u l-anidride aċetiku kien użat bħala aġent deidratanti biex jassorbi l-ilma ġġenerat mir-reazzjoni. Il-kwalità tal-prodott lest miksub b'dan il-metodu ma kinitx għolja, u ħadet aktar minn 30 siegħa biex it-triossidu tal-antimonju jinħall fl-aċidu aċetiku. Aktar tard, l-aċetat tal-antimonju ġie ppreparat billi jirreaġixxi l-antimonju tal-metall, it-triklorur tal-antimonju, jew it-triossidu tal-antimonju ma 'anidride aċetika, mingħajr il-ħtieġa ta' aġent ta 'deidratazzjoni.
1. Metodu tat-triklorur tal-antimonju
Fl-1947, H. Schmidt et al. fil-Ġermanja tal-Punent ippreparat Sb(CH3COO)3 billi jirreaġixxi SbCl3 ma 'anidride aċetiku. Il-formula tar-reazzjoni hija kif ġej:
SbCl3+3(CH3CO)2O==Sb(CH3COO)3+3CH3COCl
2. Metodu tal-metall tal-antimonju
Fl-1954, TAPaybea ta 'l-ex Unjoni Sovjetika ppreparat Sb(CH3COO)3 billi rreaġixxa antimonju metalliku u peroxyacetyl f'soluzzjoni ta' benżin. Il-formula tar-reazzjoni hija:
Sb＋(CH3COO)2==Sb(CH3COO)3
3. Metodu tat-triossidu tal-antimonju
Fl-1957, F. Nerdel tal-Ġermanja tal-Punent uża Sb2O3 biex jirreaġixxi ma 'anidride aċetika biex jipproduċi Sb(CH3COO)3.
Sb2O3＋3（CH3CO）2O＝＝2Sb（CH3COO）3
L-iżvantaġġ ta 'dan il-metodu huwa li l-kristalli għandhom it-tendenza li jinġabru f'biċċiet kbar u jeħel sew mal-ħajt ta' ġewwa tar-reattur, li jirriżulta fi kwalità u kulur fqira tal-prodott.
4. Metodu tas-solvent tat-triossidu tal-antimonju
Biex jingħelbu n-nuqqasijiet tal-metodu ta 'hawn fuq, normalment jiġi miżjud solvent newtrali waqt ir-reazzjoni ta' Sb2O3 u anidride aċetiku. Il-metodu speċifiku ta 'preparazzjoni huwa kif ġej:
(1) Fl-1968, R. Thoms tal-American Mosun Chemical Company ippubblika privattiva dwar il-preparazzjoni tal-aċetat tal-antimonju. Il-privattiva użat xylene (o-, m-, p-xylene, jew taħlita tiegħu) bħala solvent newtrali biex tipproduċi kristalli fini ta 'aċetat ta' antimonju.
(2) Fl-1973, ir-Repubblika Ċeka ivvintat metodu għall-produzzjoni ta' aċetat ta' antimonju fin bl-użu tat-toluene bħala solvent.
III. Tqabbil ta 'tliet katalizzaturi bbażati fuq l-antimonju
| Triossidu tal-antimonju | Aċetat ta' l-antimonju | Glikolat tal-antimonju | |
| Proprjetajiet Bażiċi | Magħruf komunement bħala abjad tal-antimonju, formula molekulari Sb 2 O 3, piż molekulari 291.51, trab abjad, punt tat-tidwib 656℃. Il-kontenut teoretiku ta' antimonju huwa ta' madwar 83.53 %. Densità relattiva 5.20g/ml. Solubbli f'aċidu idrokloriku kkonċentrat, aċidu sulfuriku konċentrat, aċidu nitriku kkonċentrat, aċidu tartariku u soluzzjoni alkali, li ma jinħallx fl-ilma, alkoħol, aċidu sulfuriku dilwit. | Formula molekulari Sb(AC) 3, piż molekulari 298.89, kontenut teoretiku ta' antimonju madwar 40.74 %, punt tat-tidwib 126-131℃, densità 1.22g/ml (25℃), trab abjad jew offwajt, solubbli faċilment fl-ethylene glycol, toluene glycol u xylene. | Formula molekulari Sb 2 (EG) 3 , Il-piż molekulari huwa ta 'madwar 423.68, il-punt tat-tidwib huwa ＞ 100℃ (deċ.), il-kontenut teoretiku ta' antimonju huwa madwar 57.47%, id-dehra hija solida kristallina abjad, mhux tossika u bla togħma, faċli biex tassorbi l-umdità. Jinħall faċilment fl-ethylene glycol. |
| Metodu ta 'Sinteżi u Teknoloġija | Prinċipalment sintetizzat bil-metodu 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 3Nota: Stibnite / Ħadid Ore / Ġebla tal-franka → Tisħin u Dħaħen → Ġbir | L-industrija prinċipalment tuża Sb 2 O 3 -metodu tas-solvent għas-sintesi: Sb2O3 ＋ 3 ( CH3CO ) 2O→ 2Sb(AC) 3Proċess: tisħin rifluss → filtrazzjoni sħuna → kristallizzazzjoni → tnixxif bil-vakwu → prodottNota: Sb (AC) 3 huwa idrolizzat faċilment, għalhekk is-solvent newtrali toluene jew xylene użat għandu jkun anidru, Sb 2 O 3 ma jistax ikun fi stat imxarrab, u t-tagħmir tal-produzzjoni għandu wkoll ikun niexef. | L-industrija prinċipalment tuża l-metodu Sb 2 O 3 biex tisintetizza: Sb 2 O 3 +3EG→Sb 2 (EG) 3 +3H 2 OProċess: Tmigħ (Sb 2 O 3 , addittivi u EG) → reazzjoni ta 'tisħin u pressurizzazzjoni → tneħħija tal-gagazza , impuritajiet u ilma → dekolorizzazzjoni → filtrazzjoni sħuna → tkessiħ u kristallizzazzjoni → separazzjoni u tnixxif → prodottNota: Il-proċess ta 'produzzjoni jeħtieġ li jiġi iżolat mill-ilma biex jipprevjeni l-idroliżi. Din ir-reazzjoni hija reazzjoni riversibbli, u ġeneralment ir-reazzjoni hija promossa billi tuża ethylene glycol żejjed u tneħħi l-ilma tal-prodott. |
| Vantaġġ | Il-prezz huwa relattivament irħis, huwa faċli biex jintuża, għandu attività katalitika moderata u ħin qasir ta 'polikondensazzjoni. | L-aċetat tal-antimonju għandu solubilità tajba fl-ethylene glycol u huwa mxerred b'mod uniformi fl-ethylene glycol, li jista 'jtejjeb l-effiċjenza tal-użu tal-antimonju; L-aċetat tal-antimonju għandu l-karatteristiċi ta' attività katalitika għolja, inqas reazzjoni ta 'degradazzjoni, reżistenza tajba għas-sħana u stabbiltà tal-ipproċessar; Fl-istess ħin, l-użu ta 'aċetat ta' l-antimonju bħala katalizzatur ma jeħtieġx iż-żieda ta 'ko-katalizzatur u stabilizzatur. Ir-reazzjoni tas-sistema katalitika tal-aċetat tal-antimonju hija relattivament ħafifa, u l-kwalità tal-prodott hija għolja, speċjalment il-kulur, li huwa aħjar minn dak tas-sistema tat-triossidu tal-antimonju (Sb 2 O 3 ). | Il-katalizzatur għandu solubilità għolja fl-ethylene glycol; L-antimonju żero-valent jitneħħa, u l-impuritajiet bħal molekuli tal-ħadid, kloruri u sulfati li jaffettwaw il-polikondensazzjoni jitnaqqsu għall-iktar punt baxx, u telimina l-problema tal-korrużjoni tal-jone tal-aċetat fuq it-tagħmir; Sb 3+ f'Sb 2 (EG) 3 huwa relattivament għoli , li jista 'jkun minħabba li s-solubilità tiegħu fl-ethylene glycol fit-temperatura ta' reazzjoni hija akbar minn dik ta 'Sb 2 O 3 Meta mqabbla ma' Sb(AC) 3 , l-ammont ta 'Sb 3+ li għandu rwol katalitiku huwa akbar. Il-kulur tal-prodott tal-poliester prodott minn Sb 2 (EG) 3 huwa aħjar minn dak ta 'Sb 2 O 3 Ftit ogħla mill-oriġinal, li jagħmel il-prodott jidher isbaħ u abjad; |
| Żvantaġġ | Is-solubilità fl-ethylene glycol hija fqira, 4.04% biss f'150°C. Fil-prattika, ethylene glycol huwa eċċessiv jew it-temperatura ta 'dissoluzzjoni tiżdied għal aktar minn 150 ° C. Madankollu, meta Sb 2 O 3 jirreaġixxi ma 'ethylene glycol għal żmien twil f'aktar minn 120 ° C, preċipitazzjoni ta' antimonju ethylene glycol tista 'sseħħ, u Sb 2 O 3 tista' titnaqqas għal sellum tal-metall fir-reazzjoni tal-polikondensazzjoni, li tista 'tikkawża "ċpar griż "f'ċipep tal-poliester u jaffettwaw il-kwalità tal-prodott. Il-fenomenu ta 'ossidi ta' l-antimonju polivalenti jseħħ waqt il-preparazzjoni ta 'Sb 2 O 3, u l-purità effettiva ta' l-antimonju hija affettwata. | Il-kontenut ta 'antimonju tal-katalizzatur huwa relattivament baxx; l-impuritajiet ta ' l-aċidu aċetiku introdotti jissaddad tagħmir, iniġġsu l-ambjent, u ma jwasslux għat-trattament tad-drenaġġ; il-proċess tal-produzzjoni huwa kumpless, il-kundizzjonijiet tal-ambjent operattiv huma fqar, hemm tniġġis, u l-prodott huwa faċli biex jibdel il-kulur. Huwa faċli li tiddekomponi meta msaħħna, u l-prodotti tal-idroliżi huma Sb2O3 u CH3COOH. Il-ħin ta 'residenza tal-materjal huwa twil, speċjalment fl-istadju finali tal-polikondensazzjoni, li huwa ogħla b'mod sinifikanti mis-sistema Sb2O3. | L-użu ta 'Sb 2 (EG) 3 iżid l-ispiża tal-katalist tal-apparat (iż-żieda fl-ispiża tista' tiġi kkumpensata biss jekk 25% tal-PET jintuża għall-awto-spinning tal-filamenti). Barra minn hekk, il-valur b tal-lewn tal-prodott jiżdied bi ftit. |