Fibra poliestër (PET) është shumëllojshmëria më e madhe e fibrave sintetike. Veshjet e bëra nga fibra poliester janë të rehatshme, të freskëta, të lehta për t'u larë dhe për t'u tharë shpejt. Poliesteri përdoret gjithashtu gjerësisht si lëndë e parë për paketim, fije industriale dhe plastikë inxhinierike. Si rezultat, poliesteri është zhvilluar me shpejtësi në mbarë botën, duke u rritur me një normë mesatare vjetore prej 7% dhe me një prodhim të madh.
Prodhimi i poliesterit mund të ndahet në rrugën e dimetil tereftalatit (DMT) dhe në rrugën e acidit tereftalik (PTA) për sa i përket rrugës së procesit dhe mund të ndahet në proces me ndërprerje dhe në proces të vazhdueshëm për sa i përket funksionimit. Pavarësisht nga rruga e adoptuar e procesit të prodhimit, reaksioni i polikondensimit kërkon përdorimin e përbërjeve metalike si katalizatorë. Reaksioni i polikondensimit është një hap kyç në procesin e prodhimit të poliesterit, dhe koha e polikondensimit është pengesa për përmirësimin e rendimentit. Përmirësimi i sistemit të katalizatorit është një faktor i rëndësishëm në përmirësimin e cilësisë së poliesterit dhe shkurtimin e kohës së polikondensimit.
UrbanMines Tech. Limited është një kompani udhëheqëse kineze e specializuar në kërkimin dhe zhvillimin, prodhimin dhe furnizimin e trioksidit të antimonit me katalizator poliestër, acetatit të antimonit dhe glikolit të antimonit. Ne kemi kryer kërkime të thelluara mbi këto produkte—departamenti i R&D i UrbanMines tani përmbledh kërkimin dhe aplikimin e katalizatorëve të antimonit në këtë artikull për t'i ndihmuar klientët tanë të aplikojnë në mënyrë fleksibël, të optimizojnë proceset e prodhimit dhe të ofrojnë konkurrencë gjithëpërfshirëse të produkteve me fibra poliester.
Studiuesit vendas dhe të huaj përgjithësisht besojnë se polikondensimi i poliesterit është një reaksion i zgjatjes së zinxhirit dhe mekanizmi katalitik i përket koordinimit të kelimit, i cili kërkon që atomi i metalit katalizator të sigurojë orbitale boshe për t'u koordinuar me çiftin e harkut të elektroneve të oksigjenit karbonil për të arritur qëllimin e kataliza. Për polikondensimin, meqenëse densiteti i resë elektronike të oksigjenit karbonil në grupin e esterit hidroksietil është relativisht i ulët, elektronegativiteti i joneve metalike është relativisht i lartë gjatë koordinimit, për të lehtësuar koordinimin dhe zgjatjen e zinxhirit.
Si katalizator poliestër mund të përdoren si më poshtë: 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 dhe oksidet e tjera metalike, alkoolatet, karboksilatet, boratet, halidet dhe aminat, ureat, guanidinat, komponimet organike që përmbajnë squfur. Megjithatë, katalizatorët që përdoren dhe studiohen aktualisht në prodhimin industrial janë kryesisht komponimet e serive Sb, Ge dhe Ti. Një numër i madh studimesh kanë treguar se: Katalizatorët e bazuar në Ge kanë më pak reaksione anësore dhe prodhojnë PET me cilësi të lartë, por aktiviteti i tyre nuk është i lartë dhe kanë pak burime dhe janë të kushtueshëm; Katalizatorët me bazë Ti kanë aktivitet të lartë dhe shpejtësi të shpejtë reagimi, por reagimet e tyre anësore katalitike janë më të dukshme, duke rezultuar në stabilitet të dobët termik dhe ngjyrë të verdhë të produktit, dhe në përgjithësi mund të përdoren vetëm për sintezën e PBT, PTT, PCT, etj.; Katalizatorët me bazë Sb nuk janë vetëm më aktivë. Cilësia e produktit është e lartë sepse katalizatorët me bazë Sb janë më aktivë, kanë më pak reagime anësore dhe janë më të lirë. Prandaj, ato janë përdorur gjerësisht. Midis tyre, katalizatorët më të përdorur me bazë Sb janë trioksidi i antimonit (Sb2O3), acetati i antimonit (Sb(CH3COO)3), etj.
Duke parë historinë e zhvillimit të industrisë së poliesterit, mund të zbulojmë se më shumë se 90% e bimëve të poliesterit në botë përdorin përbërjet e antimonit si katalizator. Deri në vitin 2000, Kina kishte futur disa fabrika poliesteri, të cilat të gjitha përdorën komponime të antimonit si katalizatorë, kryesisht Sb2O3 dhe Sb(CH3COO)3. Nëpërmjet përpjekjeve të përbashkëta të kërkimit shkencor kinez, universiteteve dhe departamenteve të prodhimit, këta dy katalizatorë tashmë janë prodhuar plotësisht në vend.
Që nga viti 1999, kompania franceze kimike Elf ka lançuar një katalizator glikol antimon [Sb2 (OCH2CH2CO) 3] si një produkt i përmirësuar i katalizatorëve tradicionalë. Patate të skuqura poliesteri të prodhuara kanë bardhësi të lartë dhe tjerrshmëri të mirë, gjë që ka tërhequr vëmendjen e madhe nga institucionet vendase të kërkimit katalizator, ndërmarrjet dhe prodhuesit e poliesterit në Kinë.
I. Hulumtimi dhe aplikimi i trioksidit të antimonit
Shtetet e Bashkuara janë një nga vendet më të hershme për të prodhuar dhe aplikuar Sb2O3. Në vitin 1961, konsumi i Sb2O3 në Shtetet e Bashkuara arriti në 4943 ton. Në vitet 1970, pesë kompani në Japoni prodhuan Sb2O3 me një kapacitet total prodhimi prej 6,360 ton në vit.
Njësitë kryesore të kërkimit dhe zhvillimit të Kinës Sb2O3 janë të përqendruara kryesisht në ish-ndërmarrjet shtetërore në provincën Hunan dhe Shangai. UrbanMines Tech. Limited gjithashtu ka krijuar një linjë prodhimi profesionale në Provincën Hunan.
(Unë). Metoda për prodhimin e trioksidit të antimonit
Prodhimi i Sb2O3 zakonisht përdor xeherorin e sulfurit të antimonit si lëndë të parë. Fillimisht përgatitet antimoni metalik dhe më pas prodhohet Sb2O3 duke përdorur antimonin metalik si lëndë të parë.
Ekzistojnë dy metoda kryesore për prodhimin e Sb2O3 nga antimoni metalik: oksidimi i drejtpërdrejtë dhe dekompozimi i azotit.
1. Metoda e oksidimit të drejtpërdrejtë
Antimoni metalik reagon me oksigjenin nën ngrohje për të formuar Sb2O3. Procesi i reagimit është si më poshtë:
4Sb＋3O2＝＝2Sb2O3
2. Amonoliza
Metali antimon reagon me klorin për të sintetizuar triklorurin e antimonit, i cili më pas distilohet, hidrolizohet, amonolizohet, lahet dhe thahet për të marrë produktin e përfunduar Sb2O3. Ekuacioni bazë i reagimit është:
2Sb＋3Cl2＝＝2SbCl3
SbCl3＋H2O＝＝SbOCl＋2HCl
4SbOCl＋H2O＝＝Sb2O3·2SbOCl＋2HCl
Sb2O3·2SbOCl＋OH＝＝2Sb2O3＋2NH4Cl＋H2O
(II). Përdorimi i trioksidit të antimonit
Përdorimi kryesor i trioksidit të antimonit është si një katalizator për polimerazën dhe një retardant i flakës për materialet sintetike.
Në industrinë e poliesterit, Sb2O3 u përdor për herë të parë si katalizator. Sb2O3 përdoret kryesisht si një katalizator polikondensimi për rrugën DMT dhe rrugën e hershme PTA dhe përgjithësisht përdoret në kombinim me H3PO4 ose enzimat e tij.
(III). Probleme me trioksidin e antimonit
Sb2O3 ka tretshmëri të dobët në etilen glikol, me një tretshmëri prej vetëm 4.04% në 150°C. Prandaj, kur etilen glikol përdoret për përgatitjen e katalizatorit, Sb2O3 ka shpërndarje të dobët, gjë që mund të shkaktojë lehtësisht katalizator të tepërt në sistemin e polimerizimit, të gjenerojë trimerë ciklikë me pikë shkrirjeje të lartë dhe të sjellë vështirësi në tjerrje. Për të përmirësuar tretshmërinë dhe shpërndarjen e Sb2O3 në etilen glikol, përgjithësisht përdoret përdorimi i tepruar i etilen glikolit ose rritja e temperaturës së tretjes në mbi 150°C. Megjithatë, mbi 120°C, Sb2O3 dhe etilen glikol mund të prodhojnë reshje të antimonit të etilen glikolit kur veprojnë së bashku për një kohë të gjatë, dhe Sb2O3 mund të reduktohet në antimon metalik në reaksionin e polikondensimit, gjë që mund të shkaktojë "mjegull" në copëzat e poliesterit dhe të ndikojë cilësinë e produktit.
II. Hulumtimi dhe aplikimi i acetatit të antimonit
Metoda e përgatitjes së acetatit të antimonit
Në fillim, acetati i antimonit u përgatit duke reaguar trioksidin e antimonit me acid acetik, dhe anhidridi acetik u përdor si një agjent dehidratues për të thithur ujin e krijuar nga reaksioni. Cilësia e produktit të përfunduar të marrë me këtë metodë nuk ishte e lartë dhe u deshën më shumë se 30 orë që trioksidi i antimonit të shpërndahej në acid acetik. Më vonë, acetati i antimonit u përgatit duke reaguar antimonin metalik, triklorurin e antimonit ose trioksidin e antimonit me anhidrid acetik, pa pasur nevojë për një agjent dehidratues.
1. Metoda e triklorurit të antimonit
Në vitin 1947, H. Schmidt et al. në Gjermaninë Perëndimore përgatiti Sb(CH3COO)3 duke reaguar SbCl3 me anhidrit acetik. Formula e reagimit është si më poshtë:
SbCl3+3(CH3CO)2O==Sb(CH3COO)3+3CH3COCl
2. Metoda e metalit antimon
Në vitin 1954, TAPaybea e ish-Bashkimit Sovjetik përgatiti Sb(CH3COO)3 duke reaguar antimonin metalik dhe peroksiacetilin në një tretësirë benzeni. Formula e reagimit është:
Sb＋(CH3COO)2==Sb(CH3COO)3
3. Metoda e trioksidit të antimonit
Në vitin 1957, F. Nerdel i Gjermanisë Perëndimore përdori Sb2O3 për të reaguar me anhidridin acetik për të prodhuar Sb(CH3COO)3.
Sb2O3＋3（CH3CO）2O＝＝＝2Sb（CH3COO）3
Disavantazhi i kësaj metode është se kristalet priren të grumbullohen në copa të mëdha dhe të ngjiten fort në murin e brendshëm të reaktorit, duke rezultuar në cilësi dhe ngjyrë të dobët të produktit.
4. Metoda e tretësit të trioksidit të antimonit
Për të kapërcyer mangësitë e metodës së mësipërme, zakonisht shtohet një tretës neutral gjatë reaksionit të Sb2O3 dhe anhidridit acetik. Metoda specifike e përgatitjes është si më poshtë:
(1) Në vitin 1968, R. Thoms i Kompanisë Kimike Amerikane Mosun publikoi një patentë për përgatitjen e acetatit të antimonit. Patenta përdorte ksilen (o-, m-, p-ksilen, ose një përzierje e tyre) si një tretës neutral për të prodhuar kristale të imta të acetatit të antimonit.
(2) Në vitin 1973, Republika Çeke shpiku një metodë për prodhimin e acetatit të imët të antimonit duke përdorur toluen si tretës.
III. Krahasimi i tre katalizatorëve me bazë antimon
| Trioksidi i antimonit | Acetat antimon | Glikolat antimon | |
| Vetitë themelore | I njohur zakonisht si antimon i bardhë, formula molekulare Sb 2 O 3, pesha molekulare 291,51, pluhur i bardhë, pika e shkrirjes 656℃. Përmbajtja teorike e antimonit është rreth 83,53 %. Dendësia relative 5.20g/ml. I tretshëm në acid klorhidrik të përqendruar, acid sulfurik të përqendruar, acid nitrik të përqendruar, acid tartarik dhe tretësirë alkali, i patretshëm në ujë, alkool, acid sulfurik të holluar. | Formula molekulare Sb(AC) 3, pesha molekulare 298,89, përmbajtja teorike e antimonit rreth 40,74%, pika e shkrirjes 126-131℃, dendësia 1,22g/ml (25℃), pluhur i bardhë ose i bardhë, lehtësisht i tretshëm në etilen gliol dhe ksilen. | Formula molekulare Sb 2 (EG) 3, pesha molekulare është rreth 423.68, pika e shkrirjes është ＞ 100℃ (dek.), përmbajtja teorike e antimonit është rreth 57.47%, pamja është e ngurtë kristalore e bardhë, jo toksike dhe pa shije, lehtë për të thithur lagështi. Është lehtësisht i tretshëm në etilen glikol. |
| Metoda dhe teknologjia e sintezës | Kryesisht i sintetizuar me metodën e stibnitit: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 3Shënim: Stibnit / Ore Gëlqere→e Ngrohja dhe tymi → Koleksion | Industria përdor kryesisht metodën e tretësit Sb 2 O 3 për sintezën: Sb2O3 ＋ 3 ( CH3CO ) 2O→ 2Sb(AC) 3Procesi: refluksi i ngrohjes → filtrimi i nxehtë → kristalizimi → tharja me vakum → produktiShënim: Sb(AC) 3 është hidrolizohet lehtësisht, kështu që tolueni ose ksileni tretës neutral i përdorur duhet të jetë anhidrik, Sb 2 O 3 nuk mund të jetë në gjendje të lagësht dhe pajisjet e prodhimit gjithashtu duhet të jenë të thata. | Industria përdor kryesisht metodën Sb 2 O 3 për të sintetizuar: Sb 2 O 3 +3EG→Sb 2 (EG) 3 +3H 2 OProcesi: Ushqimi (Sb 2 O 3, aditivë dhe EG) → reagimi i ngrohjes dhe presionit → heqja e skorjeve , papastërtitë dhe uji → çngjyrosja → filtrimi i nxehtë → ftohja dhe kristalizimi → ndarja dhe tharja → produktiShënim: Procesi i prodhimit duhet të izolohet nga uji për të parandaluar hidrolizën. Ky reagim është një reaksion i kthyeshëm dhe në përgjithësi reaksioni nxitet duke përdorur etilen glikol të tepërt dhe duke hequr ujin e produktit. |
| Avantazhi | Çmimi është relativisht i lirë, është i lehtë për t'u përdorur, ka aktivitet të moderuar katalitik dhe kohë të shkurtër polikondensimi. | Acetati i antimonit ka tretshmëri të mirë në etilen glikol dhe shpërndahet në mënyrë të barabartë në etilen glikol, i cili mund të përmirësojë efikasitetin e përdorimit të antimonit; Acetati i antimonit ka karakteristikat e aktivitetit të lartë katalitik, më pak reaksion degradimi, rezistencë të mirë ndaj nxehtësisë dhe stabilitet të përpunimit; Në të njëjtën kohë, përdorimi i acetatit të antimonit si katalizator nuk kërkon shtimin e një katalizatori dhe një stabilizuesi. Reagimi i sistemit katalitik të acetatit të antimonit është relativisht i butë dhe cilësia e produktit është e lartë, veçanërisht ngjyra, e cila është më e mirë se ajo e sistemit të trioksidit të antimonit (Sb 2 O 3 ). | Katalizatori ka një tretshmëri të lartë në etilen glikol; Antimoni zero valent hiqet dhe papastërtitë si molekulat e hekurit, kloruret dhe sulfatet që ndikojnë në polikondensimin reduktohen në pikën më të ulët, duke eliminuar problemin e korrozionit të joneve acetate në pajisje; Sb 3+ në Sb 2 (EG) 3 është relativisht i lartë , që mund të jetë për shkak se tretshmëria e tij në etilen glikol në temperaturën e reaksionit është më e madhe se ajo e Sb 2 O 3 Krahasuar me Sb(AC) 3 , sasia e Sb 3+ që luan një rol katalitik është më e madhe. Ngjyra e produktit poliestër të prodhuar nga Sb 2 (EG) 3 është më e mirë se ajo e Sb 2 O 3 Pak më e lartë se origjinali, duke e bërë produktin të duket më i ndritshëm dhe më i bardhë; |
| Disavantazhi | Tretshmëria në etilen glikol është e dobët, vetëm 4.04% në 150°C. Në praktikë, etilen glikoli është i tepërt ose temperatura e tretjes rritet në mbi 150°C. Megjithatë, kur Sb 2 O 3 reagon me etilen glikol për një kohë të gjatë në mbi 120 ° C, mund të ndodhë reshje antimonit e etilen glikolit dhe Sb 2 O 3 mund të reduktohet në shkallë metalike në reaksionin e polikondensimit, gjë që mund të shkaktojë "mjegull gri " në patate të skuqura poliester dhe ndikojnë në cilësinë e produktit. Fenomeni i oksideve polivalente të antimonit ndodh gjatë përgatitjes së Sb 2 O 3, dhe ndikohet në pastërtinë efektive të antimonit. | Përmbajtja e antimonit të katalizatorit është relativisht e ulët; papastërtitë e acidit acetik të futura gërryejnë pajisjet, ndotin mjedisin dhe nuk janë të favorshme për trajtimin e ujërave të zeza; procesi i prodhimit është kompleks, kushtet e mjedisit të funksionimit janë të këqija, ka ndotje dhe produkti është i lehtë për të ndryshuar ngjyrën. Është e lehtë të dekompozohet kur nxehet, dhe produktet e hidrolizës janë Sb2O3 dhe CH3COOH. Koha e qëndrimit të materialit është e gjatë, veçanërisht në fazën përfundimtare të polikondensimit, e cila është dukshëm më e lartë se sistemi Sb2O3. | Përdorimi i Sb 2 (EG) 3 rrit koston e katalizatorit të pajisjes (rritja e kostos mund të kompensohet vetëm nëse 25% e PET përdoret për vetë-tjerrjen e fijeve). Përveç kësaj, vlera b e nuancës së produktit rritet pak. |