Ang hibla ng polyester (PET) ay ang pinakamalaking iba't ibang mga synthetic fiber. Ang damit na gawa sa hibla ng polyester ay komportable, malulutong, madaling hugasan, at mabilis na matuyo. Ang polyester ay malawakang ginagamit bilang isang hilaw na materyal para sa packaging, pang -industriya na sinulid, at plastik ng engineering. Bilang isang resulta, ang polyester ay mabilis na nakabuo sa buong mundo, na tumataas sa isang average na taunang rate ng 7% at may isang malaking output.
Ang produksiyon ng polyester ay maaaring nahahati sa ruta ng dimethyl terephthalate (DMT) at ruta ng terephthalic acid (PTA) sa mga tuntunin ng ruta ng proseso at maaaring nahahati sa magkakasunod na proseso at patuloy na proseso sa mga tuntunin ng operasyon. Anuman ang ruta ng proseso ng paggawa na pinagtibay, ang reaksyon ng polycondensation ay nangangailangan ng paggamit ng mga compound ng metal bilang mga catalysts. Ang reaksyon ng polycondensation ay isang pangunahing hakbang sa proseso ng paggawa ng polyester, at ang oras ng polycondensation ay ang bottleneck para sa pagpapabuti ng ani. Ang pagpapabuti ng sistema ng katalista ay isang mahalagang kadahilanan sa pagpapabuti ng kalidad ng polyester at paikliin ang oras ng polycondensation.
Urbanmines Tech. Ang Limitado ay isang nangungunang kumpanya ng Tsino na dalubhasa sa R&D, paggawa, at supply ng polyester catalyst-grade antimony trioxide, antimony acetate, at antimony glycol. Nagsagawa kami ng malalim na pananaliksik sa mga produktong ito-ang R&D Department of Urbanmines ngayon ay nagbubuod ng pananaliksik at aplikasyon ng mga antimony catalysts sa artikulong ito upang matulungan ang aming mga customer na madaling mailapat, ma-optimize ang mga proseso ng produksyon, at magbigay ng komprehensibong kompetisyon ng mga produktong hibla ng polyester.
Ang mga domestic at dayuhang iskolar sa pangkalahatan ay naniniwala na ang polyester polycondensation ay isang reaksyon ng extension ng chain, at ang mekanismo ng catalytic ay kabilang sa koordinasyon ng chelation, na nangangailangan ng catalyst metal atom upang magbigay ng walang laman na mga orbital upang makipag -ugnay sa arko pares ng mga electron ng carbonyl oxygen upang makamit ang layunin ng katumbas. Para sa polycondensation, dahil ang density ng electron cloud ng carbonyl oxygen sa hydroxyethyl ester group ay medyo mababa, ang electronegativity ng mga metal ion ay medyo mataas sa panahon ng koordinasyon, upang mapadali ang koordinasyon at extension ng chain.
Ang mga sumusunod ay maaaring magamit bilang mga polyester catalysts: 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 at iba pang mga metal oxides, alkohol, carboxyles, borates, halal at mga amines, Sulfur na naglalaman ng mga organikong compound. Gayunpaman, ang mga catalyst na kasalukuyang ginagamit at pinag -aralan sa produksiyon ng pang -industriya ay pangunahing mga compound ng SB, GE, at TI. Ang isang malaking bilang ng mga pag-aaral ay nagpakita na: ang mga catalyst na batay sa GE ay may mas kaunting mga reaksyon sa gilid at gumawa ng de-kalidad na alagang hayop, ngunit ang kanilang aktibidad ay hindi mataas, at kakaunti ang mga mapagkukunan at mahal; Ang mga catalyst na batay sa TI ay may mataas na aktibidad at mabilis na bilis ng reaksyon, ngunit ang kanilang mga reaksyon sa catalytic side ay mas malinaw, na nagreresulta sa hindi magandang thermal stability at dilaw na kulay ng produkto, at sa pangkalahatan ay maaari lamang itong magamit para sa synthesis ng PBT, PTT, PCT, atbp; Ang mga catalyst na batay sa SB ay hindi lamang mas aktibo. Ang kalidad ng produkto ay mataas dahil ang mga catalyst na batay sa SB ay mas aktibo, may mas kaunting mga reaksyon sa gilid, at mas mura. Samakatuwid, malawak na ginagamit sila. Kabilang sa mga ito, ang pinaka-karaniwang ginagamit na mga catalyst na batay sa SB ay ang antimony trioxide (SB2O3), antimony acetate (SB (CH3COO) 3), atbp.
Sa pagtingin sa kasaysayan ng pag -unlad ng industriya ng polyester, mahahanap natin na higit sa 90% ng mga halaman ng polyester sa mundo ay gumagamit ng mga antimony compound bilang mga katalista. Sa pamamagitan ng 2000, ipinakilala ng China ang ilang mga halaman ng polyester, na ang lahat ay gumagamit ng mga antimony compound bilang mga catalysts, pangunahin ang SB2O3 at SB (CH3COO) 3. Sa pamamagitan ng magkasanib na pagsisikap ng pananaliksik na pang -agham na Tsino, unibersidad, at mga kagawaran ng produksiyon, ang dalawang katalista na ito ay ganap na ginawa sa loob ng bahay.
Mula noong 1999, ang French Chemical Company na si Elf ay naglunsad ng isang antimony glycol [SB2 (OCH2CH2CO) 3] katalista bilang isang na -upgrade na produkto ng tradisyonal na mga catalysts. Ang mga polyester chips na ginawa ay may mataas na kaputian at mahusay na pag -ikot, na nakakaakit ng malaking pansin mula sa mga institusyong pananaliksik sa domestic catalyst, negosyo, at mga tagagawa ng polyester sa China.
I. Pananaliksik at aplikasyon ng antimony trioxide
Ang Estados Unidos ay isa sa mga pinakaunang mga bansa upang makabuo at mag -apply ng SB2O3. Noong 1961, ang pagkonsumo ng SB2O3 sa Estados Unidos ay umabot sa 4,943 tonelada. Noong 1970s, limang kumpanya sa Japan ang gumawa ng SB2O3 na may kabuuang kapasidad ng produksyon na 6,360 tonelada bawat taon.
Ang pangunahing mga yunit ng pananaliksik at pag-unlad ng China ay pangunahing puro sa mga dating negosyo na pag-aari ng estado sa lalawigan ng Hunan at Shanghai. Urbanmines Tech. Ang Limitado ay nagtatag din ng isang propesyonal na linya ng produksyon sa lalawigan ng Hunan.
(I). Paraan para sa paggawa ng antimony trioxide
Ang paggawa ng SB2O3 ay karaniwang gumagamit ng antimony sulfide ore bilang hilaw na materyal. Ang metal antimony ay unang inihanda, at pagkatapos ay ang SB2O3 ay ginawa gamit ang metal antimony bilang hilaw na materyal.
Mayroong dalawang pangunahing pamamaraan para sa paggawa ng SB2O3 mula sa metallic antimony: direktang oksihenasyon at pagkabulok ng nitrogen.
1. Direktang pamamaraan ng oksihenasyon
Ang metal antimony ay tumugon sa oxygen sa ilalim ng pag -init upang mabuo ang SB2O3. Ang proseso ng reaksyon ay ang mga sumusunod:
4SB ＋ 3O2 ＝＝ 2SB2O3
2. Ammonolysis
Ang antimony metal ay gumanti sa klorin upang synthesize ang antimony trichloride, na pagkatapos ay distilled, hydrolyzed, ammonolyzed, hugasan, at tuyo upang makuha ang natapos na produkto ng SB2O3. Ang pangunahing equation ng reaksyon ay:
2SB ＋ 3Cl2 ＝＝ 2SBCL3
SBCl3 ＋ H2O ＝＝ SBOCL ＋ 2HCl
4SBOCl ＋ H2O ＝＝ SB2O3 · 2SBOCl ＋ 2HCl
SB2O3 · 2SBOCl ＋ OH ＝＝ 2SB2O3 ＋ 2NH4Cl ＋ H2O
(Ii). Gumagamit ng antimony trioxide
Ang pangunahing paggamit ng antimony trioxide ay bilang isang katalista para sa polymerase at isang apoy retardant para sa mga sintetikong materyales.
Sa industriya ng polyester, ang SB2O3 ay unang ginamit bilang isang katalista. Ang SB2O3 ay pangunahing ginagamit bilang isang polycondensation catalyst para sa ruta ng DMT at ang maagang ruta ng PTA at sa pangkalahatan ay ginagamit kasama ang H3PO4 o mga enzyme nito.
(Iii). Ang mga problema sa antimony trioxide
Ang SB2O3 ay may mahinang solubility sa ethylene glycol, na may solubility na lamang 4.04% sa 150 ° C. Samakatuwid, kapag ang ethylene glycol ay ginagamit upang ihanda ang katalista, ang SB2O3 ay may mahinang pagkalat, na madaling magdulot ng labis na katalista sa sistema ng polimerisasyon, makabuo ng mga high-meling-point cyclic trimers, at magdala ng mga paghihirap sa pag-ikot. Upang mapagbuti ang solubility at pagkalat ng SB2O3 sa ethylene glycol, sa pangkalahatan ay pinagtibay na gumamit ng labis na ethylene glycol o dagdagan ang temperatura ng paglusaw sa itaas ng 150 ° C. Gayunpaman, sa itaas ng 120 ° C, SB2O3 at ethylene glycol ay maaaring makagawa ng ethylene glycol antimony na pag -ulan kapag sila ay kumilos nang magkasama sa mahabang panahon, at ang SB2O3 ay maaaring mabawasan sa metallic antimony sa polycondensation reaksyon, na maaaring maging sanhi ng "fog" sa polyester chips at nakakaapekto sa kalidad ng produkto.
Ii. Pananaliksik at aplikasyon ng antimony acetate
Paraan ng Paghahanda ng Antimony Acetate
Sa una, ang antimony acetate ay inihanda sa pamamagitan ng reaksyon ng antimony trioxide na may acetic acid, at ang acetic anhydride ay ginamit bilang isang ahente ng pag -aalis ng tubig upang sumipsip ng tubig na nabuo ng reaksyon. Ang kalidad ng natapos na produkto na nakuha ng pamamaraang ito ay hindi mataas, at tumagal ng higit sa 30 oras para matunaw ang antimony trioxide sa acetic acid. Nang maglaon, ang antimony acetate ay inihanda sa pamamagitan ng reaksyon ng metal antimony, antimony trichloride, o antimony trioxide na may acetic anhydride, nang hindi nangangailangan ng isang dehydrating agent.
1. Paraan ng Antimony Trichloride
Noong 1947, si H. Schmidt et al. Sa West Germany Inihanda ang SB (CH3COO) 3 sa pamamagitan ng reaksyon ng SBCL3 na may acetic anhydride. Ang formula ng reaksyon ay ang mga sumusunod:
SBCl3+3 (CH3CO) 2O == SB (CH3COO) 3+3CH3COCL
2. Paraan ng Antimony Metal
Noong 1954, inihanda ng Tapaybea ng dating Unyong Sobyet ang SB (CH3COO) 3 sa pamamagitan ng pag -reaksyon ng metallic antimony at peroxyacetyl sa isang solusyon sa benzene. Ang formula ng reaksyon ay:
SB ＋ (CH3COO) 2 == SB (CH3COO) 3
3. Paraan ng antimony trioxide
Noong 1957, ginamit ni F. Nerdel ng West Germany ang SB2O3 upang umepekto sa acetic anhydride upang makabuo ng SB (CH3COO) 3.
SB2O3 ＋ 3 （CH3CO） 2O ＝＝ 2SB （CH3COO） 3
Ang kawalan ng pamamaraang ito ay ang mga kristal ay may posibilidad na magkasama sa malalaking piraso at mahigpit na dumikit sa panloob na dingding ng reaktor, na nagreresulta sa hindi magandang kalidad at kulay ng produkto.
4. Paraan ng Antimony Trioxide Solvent
Upang malampasan ang mga pagkukulang ng pamamaraan sa itaas, ang isang neutral na solvent ay karaniwang idinagdag sa panahon ng reaksyon ng SB2O3 at acetic anhydride. Ang tiyak na pamamaraan ng paghahanda ay ang mga sumusunod:
(1) Noong 1968, ang R. Thoms ng American Mosun Chemical Company ay naglathala ng isang patent sa paghahanda ng antimony acetate. Ang patent ay gumagamit ng xylene (O-, M-, p-xylene, o isang halo nito) bilang isang neutral na solvent upang makagawa ng mga pinong kristal ng antimony acetate.
(2) Noong 1973, ang Czech Republic ay nag -imbento ng isang pamamaraan para sa paggawa ng pinong antimony acetate gamit ang toluene bilang isang solvent.
III. Paghahambing ng tatlong katalista na batay sa antimony
| Antimony trioxide | Antimony Acetate | Antimony glycolate | |
| Mga pangunahing katangian | Karaniwang kilala bilang antimony puti, molekular na pormula sb 2 o 3, molekular na timbang 291.51, puting pulbos, natutunaw na punto 656 ℃. Ang teoretikal na nilalaman ng antimony ay halos 83.53 %. Kamag -anak na density 5.20g/ml. Natutunaw sa puro hydrochloric acid, puro sulpuriko acid, puro nitric acid, tartaric acid at alkali solution, hindi matutunaw sa tubig, alkohol, dilute sulfuric acid. | Molecular Formula SB (AC) 3, Molekular na Timbang 298.89, Nilalaman ng Teoretikal na Antimony tungkol sa 40.74 %, natutunaw na point 126-131 ℃, density 1.22g/ml (25 ℃), puti o off-white powder, madaling matunaw sa ethylene glycol, toluene at xylene. | Ang molekular na formula sb 2 (hal) 3, ang timbang ng molekular ay tungkol sa 423.68, ang natutunaw na punto ay ＞ 100 ℃ (dec.), Ang teoretikal na nilalaman ng antimony ay halos 57.47 %, ang hitsura ay puting crystalline solid, hindi nakakalason at walang lasa, madaling sumipsip ng kahalumigmigan. Madali itong natutunaw sa ethylene glycol. |
| Pamamaraan at teknolohiya ng synthesis | Pangunahin na synthesized ng stibnite na pamamaraan: 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 3NOTE: Stibnite / Iron Ore / Festone → Pag -init at Fuming → Koleksyon | Ang industriya ay pangunahing gumagamit ng SB 2 O 3 -solvent na pamamaraan para sa synthesis: SB2O3 ＋ 3 (CH3CO) 2O → 2SB (AC) 3Process: Pag -init ng Reflux → Hot Filtration → Crystallization → Vacuum Drying → Productnote: SB (AC) 3 ay madaling hydrolyzed, kaya ang neutral na solvent toluene o xylene na ginamit ay dapat na anydous, SB 2 O 3 ay hindi maaaring nasa isang basa na estado, at ang kagamitan sa paggawa ay dapat ding tuyo. | Pangunahing ginagamit ng industriya ang pamamaraan ng SB 2 O 3 upang synthesize: SB 2 O 3 +3EG → SB 2 (EG) 3 +3H 2 OPROCESS: Pagpapakain (SB 2 O 3, Mga Additives at EG) → Pag -init at Pag -reaksyon ng Reaksyon → Pag -alis ng Slag, Impurities at Tubig → Pag -decolorization kailangang ihiwalay mula sa tubig upang maiwasan ang hydrolysis. Ang reaksyon na ito ay isang mababalik na reaksyon, at sa pangkalahatan ang reaksyon ay na -promote sa pamamagitan ng paggamit ng labis na ethylene glycol at pag -alis ng tubig ng produkto. |
| Kalamangan | Ang presyo ay medyo mura, madaling gamitin, may katamtamang aktibidad ng catalytic at maikling oras ng polycondensation. | Ang antimony acetate ay may mahusay na solubility sa ethylene glycol at pantay na nakakalat sa ethylene glycol, na maaaring mapabuti ang kahusayan ng paggamit ng antimony; antimony acetate ay may mga katangian ng mataas na aktibidad ng catalytic, hindi gaanong pagkasira ng reaksyon, mahusay na paglaban sa init at katatagan ng pagproseso; Kasabay nito, ang paggamit ng antimony acetate bilang isang katalista ay hindi nangangailangan ng pagdaragdag ng isang co-catalyst at isang stabilizer. Ang reaksyon ng antimony acetate catalytic system ay medyo banayad, at ang kalidad ng produkto ay mataas, lalo na ang kulay, na mas mahusay kaysa sa antimony trioxide (SB 2 O 3) system. | Ang katalista ay may mataas na solubility sa ethylene glycol; Ang zero-valent antimony ay tinanggal, at ang mga impurities tulad ng mga molekula na bakal, klorido at sulpate na nakakaapekto sa polycondensation ng polycondion sa kagamitan; SB (AC) 3, ang halaga ng SB 3+ na gumaganap ng isang catalytic role ay mas malaki. Ang kulay ng produktong polyester na ginawa ng SB 2 (halimbawa) 3 ay mas mahusay kaysa sa SB 2 O 3 na bahagyang mas mataas kaysa sa orihinal, na ginagawang mas maliwanag at mas wighter ang produkto; |
| Kakulangan | Ang solubility sa ethylene glycol ay mahirap, 4.04% lamang sa 150 ° C. Sa pagsasagawa, ang ethylene glycol ay labis o ang temperatura ng paglusaw ay nadagdagan sa itaas ng 150 ° C. Gayunpaman, kapag ang SB 2 O 3 ay tumugon sa ethylene glycol sa loob ng mahabang panahon sa itaas ng 120 ° C, maaaring mangyari ang ethylene glycol antimony na pag -ulan, at ang SB 2 O 3 ay maaaring mabawasan sa metal na hagdan sa reaksyon ng polycondensation, na maaaring maging sanhi ng "grey fog" sa polyester chips at nakakaapekto sa kalidad ng produkto. Ang kababalaghan ng polyvalent antimony oxides ay nangyayari sa paghahanda ng SB 2 O 3, at ang epektibong kadalisayan ng antimony ay apektado. | Ang antimony na nilalaman ng katalista ay medyo mababa; Ang mga impurities ng acetic acid ay ipinakilala ang mga kagamitan sa corrode, marumi ang kapaligiran, at hindi kaaya -aya sa paggamot ng wastewater; Ang proseso ng paggawa ay kumplikado, ang mga kondisyon ng operating environment ay mahirap, mayroong polusyon, at ang produkto ay madaling baguhin ang kulay. Madali itong mabulok kapag pinainit, at ang mga produktong hydrolysis ay SB2O3 at CH3COOH. Mahaba ang oras ng paninirahan sa materyal, lalo na sa pangwakas na yugto ng polycondensation, na kung saan ay mas mataas kaysa sa sistema ng SB2O3. | Ang paggamit ng SB 2 (halimbawa) 3 ay nagdaragdag ng gastos sa katalista ng aparato (ang pagtaas ng gastos ay maaari lamang mai-offset kung 25% ng PET ay ginagamit para sa pagpipigil sa sarili ng mga filament). Bilang karagdagan, ang halaga ng B ng produkto ng hue ay tumataas nang bahagya. |