Нахи полиэстер (PET) бузургтарин навъи нахи синтетикӣ мебошад. Либосҳое, ки аз нахи полиэстер дӯхта шудаанд, бароҳат, тез, шустани осон ва зуд хушк мешаванд. Полиэстер инчунин ҳамчун ашёи хом барои бастабандӣ, риштаҳои саноатӣ ва пластикаи муҳандисӣ васеъ истифода мешавад. Дар натиҷа, полиэстер дар саросари ҷаҳон босуръат рушд карда, бо суръати миёнаи солона 7% ва бо истеҳсоли калон афзоиш ёфт.
Истеҳсоли полиэфирро аз ҷиҳати масири раванд ба хатсайри диметилтерефталат (DMT) ва кислотаи терефталикӣ (PTA) тақсим кардан мумкин аст ва аз ҷиҳати кор ба раванди фосилавӣ ва раванди муттасил тақсим карда мешавад. Сарфи назар аз роҳи коркарди истеҳсолот, реаксияи поликонденсатсия истифодаи пайвастагиҳои металлиро ҳамчун катализатор талаб мекунад. Реаксияи поликонденсатсия як қадами калидӣ дар раванди истеҳсоли полиэстер мебошад ва вақти поликонденсатсия монеаи баланд бардоштани ҳосилнокӣ мебошад. Такмил додани системаи катализаторй омили мухимми бехтар намудани сифати полиэстер ва кутох кардани мухлати поликонденсация мебошад.
UrbanMines Tech. Limited як ширкати пешбари чинӣ мебошад, ки дар соҳаи тадқиқоти илмӣ-таҳқиқотӣ, истеҳсол ва таъминоти полиэстери катализатори триоксиди сурма, ацетати сурма ва гликоли сурма тахассус дорад. Мо дар бораи ин маҳсулот таҳқиқоти амиқ анҷом додем - шӯъбаи R&D-и UrbanMines ҳоло таҳқиқот ва истифодаи катализаторҳои сурмаро дар ин мақола ҷамъбаст мекунад, то ба мизоҷони мо дар татбиқи чандир, оптимизатсияи равандҳои истеҳсолӣ ва таъмини рақобатпазирии ҳамаҷонибаи маҳсулоти нахи полиэстер кӯмак расонад.
Олимони ватанӣ ва хориҷӣ ба таври умум чунин мешуморанд, ки поликонденсатсияи полиэстер як реаксияи васеъшавии занҷир аст ва механизми каталитикӣ ба координатсияи хелатсия тааллуқ дорад, ки аз атоми металлии катализатор талаб мекунад, ки орбиталҳои холиро барои ҳамоҳангӣ бо ҷуфти камонҳои электронҳои оксигени карбонил барои ноил шудан ба ҳадаф таъмин кунад. катализ. Барои поликонденсатсия, азбаски зичии абри электронии оксигени карбонил дар гурӯҳи эфири гидроксиэтил нисбатан паст аст, электроманфияти ионҳои металлӣ ҳангоми ҳамоҳангсозӣ нисбатан баланд аст, то ҳамоҳангсозӣ ва васеъшавии занҷирро осон кунад.
Инҳоро ҳамчун катализаторҳои полиэстер истифода бурдан мумкин аст: 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 ва дигар оксидҳои металлӣ, спиртҳо, карбоксилатҳо, боратҳо, галогенидҳо ва аминҳо, мочевина, гуанидинҳо, пайвастагиҳои органикии дорои сулфур. Аммо катализаторхое, ки холо дар истехсолоти саноатй истифода ва омухта мешаванд, асосан пайвастагихои силсилаи Sb, Ge ва Ti мебошанд. Миқдори зиёди тадқиқотҳо нишон доданд, ки: катализаторҳо дар асоси Ge камтар аксуламалҳои тарафӣ доранд ва ПЭТ-и баландсифат истеҳсол мекунанд, аммо фаъолияти онҳо баланд нест ва захираҳои кам доранд ва қимат доранд; Катализаторҳои ба Ti асосёфта дорои фаъолияти баланд ва суръати реаксияи тез мебошанд, аммо реаксияҳои паҳлӯии каталитикии онҳо равшантаранд, ки дар натиҷа устувории гармии паст ва ранги зарди маҳсулотро ба вуҷуд меоранд ва онҳоро умуман танҳо барои синтези PBT, PTT, PCT, ва ғайра; Катализатор дар асоси Sb на танҳо фаъолтар аст. Сифати маҳсулот баланд аст, зеро катализаторҳои Sb фаъолтаранд, аксуламалҳои тарафӣ камтар доранд ва арзонтаранд. Аз ин рӯ, онҳо ба таври васеъ истифода мешаванд. Дар байни онҳо катализаторҳои Sb бештар истифодашаванда триоксиди сурма (Sb2O3), ацетати сурма (Sb(CH3COO)3) ва ғайра мебошанд.
Ба таърихи рушди саноати полиэстер назар карда, мо метавонем дарк кунем, ки зиёда аз 90% растаниҳои полиэстер дар ҷаҳон пайвастагиҳои сурмаро ҳамчун катализатор истифода мебаранд. То соли 2000 дар Чин якчанд заводҳои полиэстерӣ ҷорӣ карда шуданд, ки ҳамаи онҳо пайвастагиҳои сурмаро ҳамчун катализатор, асосан Sb2O3 ва Sb(CH3COO)3 истифода мебурданд. Бо саъю кушиши якчояи тадкикоти илмй, донишкадахои олй ва шуъбахои истехсолии Хитой ин ду катализатор холо пурра дар дохили мамлакат истехсол карда шудаанд.
Аз соли 1999 инҷониб ширкати кимиёвии фаронсавии Elf катализатори гликоли сурма [Sb2 (OCH2CH2CO) 3] -ро ҳамчун маҳсулоти такмилёфтаи катализаторҳои анъанавӣ ба кор андохтааст. Чипҳои полиэстери истеҳсолшуда дорои сафедии баланд ва гардиши хуб мебошанд, ки таваҷҷӯҳи зиёди муассисаҳои тадқиқотии ватанӣ, корхонаҳо ва истеҳсолкунандагони полиэстер дар Чинро ҷалб кардааст.
I. Тадкик ва истифода бурдани триоксиди сурма
Иёлоти Муттаҳида яке аз аввалин кишварҳоест, ки Sb2O3-ро истеҳсол ва татбиқ мекунад. Дар соли 1961 истеъмоли Sb2O3 дар ШМА ба 4943 тонна расид. Дар солхои 70-ум панч корхонаи Япония Sb2O3 истехсол мекард, ки иктидори умумии истехсоли соле 6360 тоннаро ташкил медихад.
Воҳидҳои асосии таҳқиқотӣ ва коркарди Sb2O3-и Чин асосан дар корхонаҳои собиқи давлатӣ дар музофоти Ҳунан ва Шанхай мутамарказ шудаанд. UrbanMines Tech. Limited инчунин дар музофоти Ҳунан як хати истеҳсолии касбӣ таъсис додааст.
(ман). Усули хосил кардани триоксиди сурма
Дар истеҳсоли Sb2O3 одатан маъдани сулфиди сурма ҳамчун ашёи хом истифода мешавад. Аввал сурмаи металлй тайёр карда, баъд ба сифати ашьёи хом сурмаи металлй Sb2O3 истехсол карда мешавад.
Ду усули асосии тавлиди Sb2O3 аз сурмаи металлӣ вуҷуд дорад: оксидшавии мустақим ва таҷзияи нитроген.
1. Усули оксидшавии мустақим
Сурмаҳои металлӣ ҳангоми гармкунӣ бо оксиген реаксия карда, Sb2O3 ҳосил мекунанд. Раванди реаксия чунин аст:
4Sb＋3O2＝＝2Sb2O3
2. Аммонолиз
Металли сурма бо хлор реаксия карда, трихлориди сурмаро синтез мекунад, ки баъд аз он дистилятсия, гидролиз, аммонолиз, шуста ва хушк карда, махсулоти тайёри Sb2O3 гирифта мешавад. Муодилаи асосии реаксия ин аст:
2Sb＋3Cl2＝＝2SbCl3
SbCl3＋H2O＝＝SbOCl＋2HCl
4SbOCl＋H2O＝＝Sb2O3·2SbOCl＋2HCl
Sb2O3·2SbOCl＋OH＝＝2Sb2O3＋2NH4Cl＋H2O
(II). Истифодаи триоксиди сурма
Истифодаи асосии триоксиди сурма ҳамчун катализатор барои полимераз ва тобовар аз оташ барои маводи синтетикӣ мебошад.
Дар саноати полиэстер, Sb2O3 бори аввал ҳамчун катализатор истифода мешуд. Sb2O3 асосан ҳамчун катализатори поликонденсатсия барои масири DMT ва масири аввали PTA истифода мешавад ва одатан дар якҷоягӣ бо H3PO4 ё ферментҳои он истифода мешавад.
(III). Мушкилот бо триоксиди сурма
Sb2O3 дар этиленгликоли суст ҳалшаванда аст, дар ҳарорати 150°С ҳалшавандагӣ ҳамагӣ 4,04% аст. Аз ин рӯ, вақте ки этиленгликол барои тайёр кардани катализатор истифода мешавад, Sb2O3 дисперсионии суст дорад, ки метавонад ба осонӣ дар системаи полимеризатсия катализатори аз ҳад зиёдро ба вуҷуд орад, тримерҳои сиклии дорои нуқтаи обшавии баландро ба вуҷуд оварад ва дар ресандагӣ душворӣ ба вуҷуд орад. Барои беҳтар кардани ҳалшавандагӣ ва парокандагии Sb2O3 дар этилен гликол, одатан истифода бурдани аз ҳад зиёди этилен гликол ё баланд бардоштани ҳарорати обшавии то 150 ° C қабул карда мешавад. Аммо, дар ҳарорати аз 120°C зиёд, Sb2O3 ва этиленгликол ҳангоми якҷоя амал кардани муддати тӯлонӣ боришоти сурмаи этиленгликолиро ба вуҷуд меоранд ва Sb2O3 дар реаксияи поликонденсатсия ба сурмаи металлӣ табдил меёбад, ки метавонад дар микросхемаҳои полиэстер «туман»-ро ба вуҷуд орад ва таъсир мерасонад. сифати махсулот.
II. Тадкик ва истифода бурдани ацетати сурма
Усули тайёр кардани ацетати сурма
Дар аввал ацетати сурмаро бо реаксия кардани триоксиди сурма бо кислотаи уксус тайёр карданд ва ангидриди уксусро барои азхуд кардани обе, ки дар натичаи реаксия хосил мешавад, хамчун агенти хушккунанда истифода мебурданд. Сифати махсулоти тайёре, ки бо ин усул ба даст оварда мешавад, баланд набуд ва барои дар кислотаи уксус махлул шудани триоксиди сурма бештар аз 30 соат вакт сарф шуд. Баъдтар ацетати сурма бо рохи реак-ция додани сурмаи металлй, трихлориди сурма ё триоксиди сурмаро бо ангидриди уксус, бе воситахои хушккунанда тайёр карданд.
1. Усули трихлориди сурма
Соли 1947 X. Шмидт ва дигарон. дар Германияи Гарбй Sb(CH3COO)3-ро бо реаксияи SbCl3 бо ангидриди уксус тайёр карданд. Формулаи реаксия чунин аст:
SbCl3+3(CH3CO)2O==Sb(CH3COO)3+3CH3COCl
2. Усули металли сурма
Соли 1954 TAPaybea-и собиқ Иттиҳоди Шӯравӣ Sb(CH3COO)3-ро бо роҳи реаксия кардани сурмаи металлӣ ва пероксиацетил дар маҳлули бензол тайёр кард. Формулаи реаксия ин аст:
Sb＋(CH3COO)2==Sb(CH3COO)3
3. Усули триоксиди сурма
Соли 1957 Ф.Нердел аз Германияи Гарбй Sb2O3-ро истифода бурда, бо ангидриди уксус реаксия карда, Sb(CH3COO)3-ро хосил намуд.
Sb2O3＋3（CH3CO）2O＝＝2Sb（CH3COO）3
Камбудии ин усул дар он аст, ки кристаллхо майл ба кисмхои калон чамъ шуда, ба девори дарунии реактор сахт часпида, сифат ва ранги махсулотро паст мекунанд.
4. Усули ҳалкунандаи триоксиди сурма
Барои рафъи камбудиҳои усули дар боло зикршуда одатан ҳангоми реаксияи Sb2O3 ва ангидриди сирко ҳалкунандаи нейтралӣ илова карда мешавад. Усули махсуси омодагӣ чунин аст:
(1) Соли 1968 Р. Томс аз ширкати амрикоии Мосун химия патентро оид ба тайёр кардани ацетати сурма нашр кард. Патент ксилолро (о-, м-, p-ксилол ё омехтаи он) ҳамчун ҳалкунандаи нейтралӣ барои тавлиди кристаллҳои хуби ацетати сурма истифода бурд.
(2) Соли 1973 Ҷумҳурии Чех усули истеҳсоли ацетати сурмаро бо истифода аз толуол ҳамчун ҳалкунанда ихтироъ кард.
III. Муқоисаи се катализатор дар асоси сурма
| Триоксиди сурма | Ацетат сурма | Гликолати сурма | |
| Хусусиятҳои асосӣ | Одатан ҳамчун сурма сафед маълум аст, формулаи молекулавӣ Sb 2 O 3, вазни молекулавӣ 291,51, хокаи сафед, нуқтаи обшавии 656 ℃. Мазмуни сурмаи назариявӣ тақрибан 83,53% -ро ташкил медиҳад. Зичии нисбӣ 5,20 г/мл. Дар кислотаи консентратсияи гидрохлорид, кислотаи сулфати консентратӣ, кислотаи консентратӣ аз нитрат, кислотаи tartaric ва маҳлули сілтӣ ҳал мешавад, дар об, спирт, кислотаи сулфати сулфат ҳал намешавад. | Формулаи молекулавӣ Sb(AC) 3, вазни молекулавӣ 298,89, мазмуни назариявии сурма тақрибан 40,74 %, нуқтаи обшавӣ 126-131 ℃, зич 1,22 г/мл (25 ℃), хокаи сафед ё сафед, ба осонӣ дар колол, этилен ҳалшаванда ва ксилол. | Формулаи молекулавӣ Sb 2 (EG) 3 , Вазни молекулавӣ тақрибан 423,68 , нуқтаи обшавӣ ＞ 100 ℃ (дек.), мазмуни назариявии сурма тақрибан 57,47 %, намуди зоҳирии кристаллии сафед, сахт, заҳролуд ва бемазза аст, намиро ба осонй гирифтан мумкин аст. Он дар этиленгликол ба осонӣ ҳал мешавад. |
| Усул ва технологияи синтез | Асосан бо усули стибнит синтез карда мешавад: 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 3Эзоҳ: Стибнит / санги оҳан → Гармкунӣ ва бухорӣ → Ҷамъоварӣ | Саноат асосан усули ҳалкунандаи Sb 2 O 3 -ро барои синтез истифода мебарад: Sb2O3 ＋ 3 (CH3CO ) 2O → 2Sb(AC) 3Раванд: рефлюкси гармидиҳӣ → филтратсияи гарм → кристаллизатсия → хушккунии вакуум → маҳсулотЭзоҳ: Sb (AC) 3 аст. ба осонӣ гидролиз мешавад, бинобар ин ҳалкунандаи бетарафи толуол ё ксилоли истифодашуда бояд обӣ бошад, Sb 2 O 3 дар ҳолати тар бошад ва таҷҳизоти истеҳсолӣ низ бояд хушк бошад. | Саноат асосан усули Sb 2 O 3-ро барои синтез кардан истифода мебарад: Sb 2 O 3 +3EG→Sb 2 (EG) 3 +3H 2 OПроцесс: Ғизодиҳӣ (Sb 2 O 3, иловаҳо ва EG) → реаксияи гармкунӣ ва фишор → тоза кардани шлак , наҷосат ва об → деколоризатсия → филтратсия гарм → хунуккунӣ ва кристаллизатсия → ҷудокунӣ ва хушккунӣ → маҳсулотЭзоҳ: Раванди истеҳсолӣ бояд аз об ҷудо карда шавад, то гидролиз пешгирӣ карда шавад. Ин реаксия як реаксияи баръакс аст ва умуман реаксия тавассути истифодаи зиёдатии этилен гликол ва хориҷ кардани оби маҳсулот мусоидат мекунад. |
| Афзалият | Нарх нисбатан арзон, истифодааш осон, фаъолияти мӯътадили каталитикӣ ва вақти кӯтоҳи поликонденсатсия дорад. | Ацетат сурма дорад, solubility хуб дар ethylene glycol ва яксон дар ethylene glycol пароканда, ки метавонад самаранокии истифодаи сурма беҳтар; Дар баробари ин ба сифати катализатор истифода бурдани ацетати сурма илова кардани ко-катализатор ва стабилизаторро талаб намекунад. Реаксияи системаи каталитикии сурма нисбатан сабук буда, сифати махсулот баланд аст, махсусан рангаш аз системаи триоксиди сурма (Sb 2 O 3) бехтар аст. | Катализатор дар этиленгликол ҳалшавандагии баланд дорад; сурмаи сифр-валентӣ хориҷ карда мешавад ва ифлосиҳо ба монанди молекулаҳои оҳан, хлоридҳо ва сульфатҳо, ки ба поликонденсатсия таъсир мерасонанд, то ҳадди аққал коҳиш дода, мушкилоти зангзании ионҳои ацетатро дар таҷҳизот бартараф мекунанд; Sb 3+ дар Sb 2 (EG) 3 нисбатан баланд аст. , ки шояд аз он сабаб бошад, ки маҳлулияти он дар этиленгликол дар ҳарорати реаксия нисбат ба Sb 2 O 3 зиёдтар аст Дар муқоиса бо Sb(AC) 3, миқдори Sb 3+, ки нақши каталитикӣ дорад, бештар аст. Ранги маснуоти полиэстерии истехсолкардаи Sb 2 (EG) 3 нисбат ба Sb 2 O 3 хубтар аст, нисбат ба асл каме баландтар буда, махсулотро равшантар ва сафедтар менамояд; |
| Камбудӣ | Ҳалшаванда дар этиленгликол паст аст, танҳо 4,04% дар 150 ° C. Дар амал, этиленгликол аз ҳад зиёд аст ё ҳарорати обшавӣ то 150 ° C зиёд мешавад. Аммо, вақте ки Sb 2 O 3 бо этиленгликол дар муддати тӯлонӣ дар зиёда аз 120 ° C реаксия мекунад, боришоти этиленгликоли сурма ба амал меояд ва Sb 2 O 3 метавонад дар реаксияи поликонденсатсия ба нардбони металлӣ табдил ёбад, ки метавонад "тумани хокистариро ба вуҷуд орад. "дар микросхемаҳои полиэстерӣ ва ба сифати маҳсулот таъсир мерасонанд. Дар вакти тайёр кардани Sb 2 O 3 ходисаи оксидхои сурма ба амал меояд ва ба тозагии самарабахши сурма таъсир мерасонад. | Микдори сурма дар катализатор нисбатан кам аст; ифлосҳои кислотаи сиркоӣ, ки ба он дохил мешаванд, таҷҳизотро зангзанӣ мекунанд, муҳити зистро ифлос мекунанд ва барои тоза кардани обҳои партов мусоидат намекунанд; раванди истеҳсолот мураккаб аст, шароити корӣ бад аст, ифлосшавӣ вуҷуд дорад, ва ба осонӣ тағйир додани ранг аст. Ҳангоми гарм кардани он ба осонӣ таҷзия мешавад ва маҳсулоти гидролиз Sb2O3 ва CH3COOH мебошанд. Муддати иқомати мавод дароз аст, махсусан дар марҳилаи ниҳоии поликонденсатсия, ки нисбат ба системаи Sb2O3 хеле баландтар аст. | Истифодаи Sb 2 (EG) 3 арзиши катализатори дастгоҳро зиёд мекунад (афзоиши хароҷотро танҳо дар сурате ҷуброн кардан мумкин аст, ки агар 25% PET барои худгардонии нахҳо истифода шавад). Гайр аз ин, арзиши б ранги махсулот каме баланд мешавад. |