Antimonbaserte katalysatorer

Polyester (PET) fiber er den største variasjonen av syntetisk fiber. Klær laget av polyesterfiber er behagelig, skarp, lett å vaske og raskt å tørke. Polyester er også mye brukt som råstoff for emballasje, industrielle garn og ingeniørplast. Som et resultat har Polyester utviklet seg raskt over hele verden, og økt med en gjennomsnittlig årlig hastighet på 7% og med en stor produksjon.

Polyesterproduksjon kan deles inn i dimetyltereftalat (DMT) rute og tereftalsyre (PTA) rute når det gjelder prosessrute og kan deles inn i intermitterende prosess og kontinuerlig prosess når det gjelder drift. Uavhengig av vedtatt produksjonsprosess, krever polykondensasjonsreaksjonen bruk av metallforbindelser som katalysatorer. Polykondensasjonsreaksjonen er et sentralt trinn i polyesterproduksjonsprosessen, og polykondensasjonstiden er flaskehalsen for å forbedre utbyttet. Forbedringen av katalysatorsystemet er en viktig faktor for å forbedre kvaliteten på polyester og forkorte polykondensasjonstiden.

Urbanmines Tech. Limited er et ledende kinesisk selskap som spesialiserer seg på FoU, produksjon og tilførsel av polyesterkatalysator-antimon-trioksid, antimonacetat og antimonglykol. Vi har utført en grundig forskning på disse produktene-FoU-avdelingen for urbanminer oppsummerer nå forskningen og anvendelsen av antimonkatalysatorer i denne artikkelen for å hjelpe våre kunder fleksibelt å anvende, optimalisere produksjonsprosesser og gi omfattende konkurranseevne for polyesterfiberprodukter.

Innenlandske og utenlandske lærde mener generelt at polyester -polykondensasjon er en reaksjon på kjedeforlengelsen, og den katalytiske mekanismen tilhører kelasjonskoordinering, som krever at katalysatormetallatomet gir tomme orbitaler å koordinere med buparet av elektroner av karbonyloksygen for å oppnå formålet med katalyse. For polykondensasjon, siden elektronskytettheten av karbonyloksygen i hydroksyetylestergruppen er relativt lav, er elektronegativiteten til metallioner relativt høy under koordinering, for å lette koordinering og kjedeforlengelse.

Følgende kan brukes som polyesterkatalysatorer: Li, Na, K, Be, Mg, Ca, Sr, B, Al, GA, GE, SN, PB, SB, BI, TI, NB, CR, MO, MN, FE, CO, NI, PT, PT, Cu, AG, ZN, CD, HAS, NIS og andre metalloksider Guanidiner, svovelholdige organiske forbindelser. Imidlertid er katalysatorene som for tiden brukes og studeres i industriell produksjon hovedsakelig SB-, GE- og TI -serieforbindelser. Et stort antall studier har vist at: GE-baserte katalysatorer har færre bivirkninger og produserer PET av høy kvalitet, men aktiviteten deres er ikke høy, og de har få ressurser og er dyre; Ti-baserte katalysatorer har høy aktivitet og rask reaksjonshastighet, men deres katalytiske bivirkning er mer åpenbare, noe som resulterer i dårlig termisk stabilitet og gul farge på produktet, og de kan generelt bare brukes til syntese av PBT, PTT, PCT, etc.; SB-baserte katalysatorer er ikke bare mer aktive. Produktkvaliteten er høy fordi SB-baserte katalysatorer er mer aktive, har færre bivirkninger og er billigere. Derfor har de blitt mye brukt. Blant dem er de mest brukte SB-baserte katalysatorene antimon trioksid (SB2O3), antimonacetat (SB (CH3COO) 3), etc.

Når vi ser på utviklingshistorien til polyesterindustrien, kan vi oppdage at mer enn 90% av polyesterplantene i verden bruker antimonforbindelser som katalysatorer. I 2000 hadde Kina introdusert flere polyesterplanter, som alle brukte antimonforbindelser som katalysatorer, hovedsakelig SB2O3 og SB (CH3COO) 3. Gjennom felles innsats fra kinesisk vitenskapelig forskning, universiteter og produksjonsavdelinger, har disse to katalysatorene nå blitt produsert fullstendig innenlands.

Siden 1999 har det franske kjemiske selskapet ELF lansert en antimonglykol [SB2 (OCH2CH2CO) 3] -katalysator som et oppgradert produkt av tradisjonelle katalysatorer. Polyesterbrikkene som er produsert har høy hvithet og god spinnbarhet, noe som har vekket stor oppmerksomhet fra innenlandske katalysatorforskningsinstitusjoner, foretak og polyesterprodusenter i Kina.

I. Forskning og anvendelse av antimonitrioksid
USA er et av de tidligste landene som produserer og bruker SB2O3. I 1961 nådde forbruket av SB2O3 i USA 4 943 tonn. På 1970 -tallet produserte fem selskaper i Japan SB2O3 med en total produksjonskapasitet på 6.360 tonn per år.

Kinas viktigste SB2O3-forsknings- og utviklingsenheter er hovedsakelig konsentrert i tidligere statseide foretak i Hunan-provinsen og Shanghai. Urbanmines Tech. Limited har også etablert en profesjonell produksjonslinje i Hunan -provinsen.

(JEG). Metode for å produsere antimon trioksid
Produksjon av SB2O3 bruker vanligvis antimon sulfidmalm som råstoff. Metallantimon blir først fremstilt, og deretter produseres SB2O3 ved bruk av metallantimon som råstoff.
Det er to hovedmetoder for å produsere SB2O3 fra metallisk antimon: direkte oksidasjon og nitrogen -dekomponering.

1. Direkte oksidasjonsmetode
Metallantimon reagerer med oksygen under oppvarming for å danne SB2O3. Reaksjonsprosessen er som følger:
4SB ＋ 3O2 ＝＝ 2SB2O3

2. Ammonolyse
Antimonmetall reagerer med klor for å syntetisere antimon -triklorid, som deretter destilleres, hydrolysert, ammonolysert, vasket og tørket for å oppnå det ferdige SB2O3 -produktet. Den grunnleggende reaksjonsligningen er:
2SB ＋ 3CL2 ＝＝ 2SBCL3
SBCL3 ＋ H2O ＝＝ SBOCl ＋ 2HCL
4SBOCl ＋ H2O ＝＝ SB2O3 · 2SBOCl ＋ 2HCL
SB2O3 · 2SBOCl ＋ OH ＝＝ 2SB2O3 ＋ 2NH4CL ＋ H2O

(Ii). Bruk av antimon trioksid
Hovedbruken av antimon trioksid er som en katalysator for polymerase og et flammehemmende middel for syntetiske materialer.
I polyesterindustrien ble SB2O3 først brukt som katalysator. SB2O3 brukes hovedsakelig som en polykondensasjonskatalysator for DMT -ruten og den tidlige PTA -ruten og brukes vanligvis i kombinasjon med H3PO4 eller dens enzymer.

(Iii). Problemer med antimonetrioksid
SB2O3 har dårlig løselighet i etylenglykol, med en løselighet på bare 4,04% ved 150 ° C. Derfor, når etylenglykol brukes til å fremstille katalysatoren, genererer SB2O3 dårlig spredning, noe som lett kan forårsake overdreven katalysator i polymerisasjonssystemet, generere sykliske trimere med høyt smelting og bringe vanskeligheter med spinning. For å forbedre løseligheten og spredningen av SB2O3 i etylenglykol, blir det generelt tatt i bruk å bruke overdreven etylenglykol eller øke oppløsningstemperaturen til over 150 ° C. Imidlertid kan over 120 ° C, SB2O3 og etylenglykol produsere etylenglykolantimonusnedbør når de virker sammen i lang tid, og SB2O3 kan reduseres til metallisk antimon i polykondensasjonsreaksjonen, noe som kan forårsake "tåke" i polyester -chips og påvirke produktkvaliteten.

Ii. Forskning og anvendelse av antimonacetat
Forberedelsesmetode for antimonacetat
Til å begynne med ble antimonacetat fremstilt ved å reagere antimonetrioksid med eddiksyre, og eddik anhydrid ble brukt som et dehydratiserende middel for å absorbere vannet generert av reaksjonen. Kvaliteten på det ferdige produktet som ble oppnådd ved denne metoden var ikke høy, og det tok mer enn 30 timer før antimonetrioksid oppløses i eddiksyre. Senere ble antimonacetat fremstilt ved å reagere metallantimon, antimon -triklorid eller antimonitrioksid med eddik anhydrid, uten behov for et dehydratiserende middel.

1. Antimon Trikloridmetode
I 1947 har H. Schmidt et al. I Vest -Tyskland forberedte SB (CH3COO) 3 ved å reagere SBCL3 med eddisk anhydrid. Reaksjonsformelen er som følger:
SBCL3+3 (CH3CO) 2O == SB (CH3COO) 3+3CH3COCL

2. Antimmetallmetode
I 1954 forberedte Tapaybea fra det tidligere Sovjetunionen SB (CH3COO) 3 ved å reagere metallisk antimon og peroksyacetyl i en benzenløsning. Reaksjonsformelen er:
SB ＋ (CH3COO) 2 == SB (CH3COO) 3

3. Antimonetrioksidmetode
I 1957 brukte F. Nerdel fra Vest -Tyskland SB2O3 for å reagere med eddisk anhydrid for å produsere SB (CH3COO) 3.
SB2O3 ＋ 3 （CH3CO） 2O ＝＝ 2SB （CH3COO） 3
Ulempen med denne metoden er at krystallene har en tendens til å samles i store biter og holde seg fast til reaktorenes indre vegg, noe som resulterer i dårlig produktkvalitet og farge.

4. Metode for antimon trioksidløsningsmiddel
For å overvinne manglene ved metoden ovenfor, tilsettes et nøytralt løsningsmiddel vanligvis under reaksjonen av SB2O3 og eddikanhydrid. Den spesifikke forberedelsesmetoden er som følger:
(1) I 1968 publiserte R. Thoms fra American Mosun Chemical Company et patent på utarbeidelsen av antimonacetat. Patentet brukte xylen (O-, M-, p-xylen eller en blanding derav) som et nøytralt løsningsmiddel for å produsere fine krystaller av antimonacetat.
(2) I 1973 oppfant Tsjekkia som oppfant en metode for å produsere fine antimonacetat ved bruk av toluen som et løsningsmiddel.

 

Iii. Sammenligning av tre antimonbaserte katalysatorer