Polyester (PET) fiber en büyük sentetik lif çeşittir. Polyester elyaftan yapılmış kıyafetler rahat, gevrek, yıkanması kolay ve hızlı kurutulur. Polyester ayrıca ambalaj, endüstriyel iplikler ve mühendislik plastikleri için hammadde olarak yaygın olarak kullanılır. Sonuç olarak, polyester dünya çapında hızla gelişti, yıllık ortalama% 7 oranında ve büyük bir çıktı ile arttı.
Polyester üretimi, süreç yolu açısından dimetil tereftalat (DMT) yoluna ve tereftalik asit (PTA) yoluna bölünebilir ve çalışma açısından aralıklı sürece ve sürekli sürece bölünebilir. Kabul edilen üretim süreci yolundan bağımsız olarak, polikondensasyon reaksiyonu, metal bileşiklerin katalizör olarak kullanılmasını gerektirir. Polikondensasyon reaksiyonu, polyester üretim sürecinde önemli bir adımdır ve polikondensasyon süresi verimi iyileştirmek için darboğazdır. Katalizör sisteminin iyileştirilmesi, polyester kalitesinin iyileştirilmesinde ve polikondensasyon süresini kısaltmada önemli bir faktördür.
UrbanMines Tech. Limited, Ar-Ge, üretim ve polyester katalizör sınıfı antimon trioksit, antimon asetat ve antimon glikolü konusunda uzmanlaşmış önde gelen bir Çin şirketidir. Bu ürünler üzerinde derinlemesine araştırmalar yaptık-Urbanmines Ar-Ge Departmanı, müşterilerimize esnek bir şekilde uygulanmasına, üretim süreçlerini optimize etmesine ve polyester fiber ürünlerinin kapsamlı rekabet gücünü sağlamak için bu makalede antimon katalizörlerinin araştırılmasını ve uygulanmasını özetliyor.
Yerel ve yabancı akademisyenler genellikle polyester polikondensasyonun bir zincir uzatma reaksiyonu olduğuna inanır ve katalitik mekanizma, katalizör metal atomunun kataliz amacına ulaşmak için ark karbonil oksijen elektronları ile koordinasyon sağlamak için boş orbitaller sağlamasını gerektiren şelasyon koordinasyonuna aittir. Polikondensasyon için, hidroksietil ester grubundaki karbonil oksijenin elektron bulutu yoğunluğu nispeten düşük olduğundan, koordinasyon ve zincir uzantısını kolaylaştırmak için koordinasyon sırasında metal iyonlarının elektronegatifliği nispeten yüksektir.
Aşağıdakiler polyester katalizörleri olarak kullanılabilir: Li, Na, K, Be, Mg, CA, SR, B, AL, GA, GE, CR, MO, MN, Fe, CO, Ni, PD, PT, Cu, Ag, Zn, CD, Hg, Hg, Hg, Hg, Hg, Ag, karboku kat Sülfür içeren organik bileşikler. Bununla birlikte, endüstriyel üretimde şu anda kullanılan ve incelenen katalizörler esas olarak SB, GE ve TI serisi bileşikleridir. Çok sayıda çalışma şunları göstermiştir: GE tabanlı katalizörlerin daha az yan reaksiyonu vardır ve yüksek kaliteli PET üretir, ancak aktiviteleri yüksek değildir ve çok az kaynağa sahiptirler ve pahalıdır; TI bazlı katalizörler yüksek aktiviteye ve hızlı reaksiyon hızına sahiptir, ancak katalitik yan reaksiyonları daha belirgindir, bu da ürünün zayıf termal stabilite ve sarı rengi ile sonuçlanır ve genellikle sadece PBT, PTT, PCT, vb. Sentezi için kullanılabilir; SB tabanlı katalizörler sadece daha aktif değildir. Ürün kalitesi yüksektir, çünkü SB tabanlı katalizörler daha aktiftir, daha az yan reaksiyona sahiptir ve daha ucuzdur. Bu nedenle, yaygın olarak kullanılmıştır. Bunlar arasında en sık kullanılan SB bazlı katalizörler antimon trioksit (SB2O3), antimon asetat (SB (CH3COO) 3), vb.
Polyester endüstrisinin kalkınma geçmişine bakıldığında, dünyadaki polyester bitkilerinin% 90'ından fazlasının katalizör olarak antimon bileşiklerini kullandığını görebiliriz. 2000 yılına kadar Çin, hepsi antimon bileşiklerini katalizör olarak kullanan birkaç polyester bitkisi tanıtmıştı, esas olarak SB2O3 ve SB (CH3COO) 3. Çin bilimsel araştırmaları, üniversiteler ve üretim departmanlarının ortak çabaları sayesinde, bu iki katalizör artık tamamen yurt içinde üretildi.
1999'dan beri Fransız kimyasal şirketi Elf, geleneksel katalizörlerin yükseltilmiş bir ürünü olarak bir antimon glikol [SB2 (OCH2CH2CO) 3] katalizörü başlattı. Üretilen polyester yongaları, Çin'deki yerli katalizör araştırma kurumlarından, işletmelerden ve polyester üreticilerinden büyük ilgi gören yüksek beyazlık ve iyi ipliklenebilirliğe sahiptir.
I. Antimon Trioksit Araştırma ve Uygulaması
Amerika Birleşik Devletleri, SB2O3 üreten ve uygulayan en eski ülkelerden biridir. 1961'de Amerika Birleşik Devletleri'nde SB2O3 tüketimi 4.943 tona ulaştı. 1970'lerde, Japonya'daki beş şirket yılda toplam 6.360 ton üretim kapasitesine sahip SB2O3 üretti.
Çin'in ana SB2O3 araştırma ve geliştirme birimleri esas olarak Hunan eyaleti ve Şangay'daki eski devlete ait işletmelerde yoğunlaşmıştır. UrbanMines Tech. Limited ayrıca Hunan eyaletinde profesyonel bir üretim hattı kurmuştur.
(BEN). Antimon trioksit üretme yöntemi
SB2O3 üretimi genellikle hammadde olarak antimon sülfür cevherini kullanır. Metal antimon önce hazırlanır ve daha sonra SB2O3 hammadde olarak metal antimon kullanılarak üretilir.
Metalik antimondan SB2O3 üretmek için iki ana yöntem vardır: doğrudan oksidasyon ve azot ayrışması.
1. Doğrudan oksidasyon yöntemi
Metal antimon, SB2O3 oluşturmak için ısıtma altında oksijen ile reaksiyona girer. Reaksiyon süreci aşağıdaki gibidir:
4SB ＋ 3O2 ＝＝ 2SB2O3
2. Ammonoliz
Antimon metali, daha sonra bitmiş SB2O3 ürününü elde etmek için damıtılmış, hidrolize edilmiş, amonolize edilmiş, yıkanmış ve kurutulan antimon triklorürü sentezlemek için klor ile reaksiyona girer. Temel reaksiyon denklemi:
2SB ＋ 3CL2 ＝＝ 2SBCL3
SBCL3 ＋ H2O ＝＝ SBOCL ＋ 2HCl
4SBOCL ＋ H2O ＝＝ SB2O3 · 2SBOCL ＋ 2HCl
SB2O3 · 2SBOCL ＋ OH ＝＝ 2SB2O3 ＋ 2NH4CL ＋ H2O
(İi). Antimon trioksit kullanımı
Antimon trioksitin ana kullanımı, polimeraz için bir katalizör ve sentetik malzemeler için bir alev geciktiricidir.
Polyester endüstrisinde, SB2O3 ilk olarak katalizör olarak kullanıldı. SB2O3 esas olarak DMT yolu ve erken PTA yolu için bir polikondensasyon katalizörü olarak kullanılır ve genellikle H3PO4 veya enzimleri ile kombinasyon halinde kullanılır.
(İii). Antimon trioksit ile ilgili sorunlar
SB2O3, etilen glikolde zayıf çözünürlüğe sahiptir ve 150 ° C'de sadece% 4.04 çözünürlüğü vardır. Bu nedenle, katalizörü hazırlamak için etilen glikol kullanıldığında, SB2O3, polimerizasyon sisteminde kolayca aşırı katalizöre neden olabilir, yüksek eritme noktalı siklik trimerler üretebilir ve eğirme için zorluklar getirebilir. SB2O3'ün etilen glikolde çözünürlüğünü ve dağılabilirliğini arttırmak için, genellikle aşırı etilen glikol kullanmak veya çözünme sıcaklığını 150 ° C'nin üzerine çıkarmak için benimsenir. Bununla birlikte, 120 ° C'nin üzerinde, SB2O3 ve etilen glikol, uzun süre birlikte hareket ettiklerinde etilen glikol antimon çökeltisi üretebilir ve SB2O3, polikondensasyon reaksiyonunda, polikester yongalarda "sis" e neden olabilecek ve ürün kalitesini etkileyebilecek metalik antimona indirgenebilir.
İi. Antimon Asetat Araştırma ve Uygulaması
Antimon asetatının hazırlık yöntemi
İlk başta antimon asetat, antimon trioksitin asetik asit ile reaksiyona sokulmasıyla hazırlandı ve reaksiyon tarafından üretilen suyu emmek için bir dehidrasyon ajanı olarak asetik anhidrit kullanıldı. Bu yöntemle elde edilen bitmiş ürünün kalitesi yüksek değildi ve antimon trioksitin asetik asitte çözülmesi 30 saatten fazla sürdü. Daha sonra antimon asetat, bir susuz madenciliğe ihtiyaç duymadan metal antimon, antimon triklorür veya asetik anhidrit ile antimon trioksit reaksiyonu ile hazırlandı.
1. Antimon triklorür yöntemi
1947'de H. Schmidt ve ark. Batı Almanya'da SBCL3'ü asetik anhidrit ile reaksiyona sokarak SB (CH3COO) 3 hazırladı. Reaksiyon formülü aşağıdaki gibidir:
SBCL3+3 (CH3CO) 2O == SB (CH3COO) 3+3CH3Cocl
2. Antimon metal yöntemi
1954'te, eski Sovyetler Birliği'nden Tapaybea, bir benzen çözeltisinde metalik antimon ve peroksiasetil tepki vererek SB (CH3COO) 3 hazırladı. Reaksiyon formülü:
SB ＋ (CH3COO) 2 == SB (CH3COO) 3
3. Antimon trioksit yöntemi
1957'de Batı Almanya'dan F. Nerdel, SB (CH3COO) 3 üretmek için asetik anhidrit ile reaksiyona girmek için SB2O3'ü kullandı.
SB2O3 ＋ 3 （CH3CO） 2O ＝＝ 2SB （CH3COO） 3
Bu yöntemin dezavantajı, kristallerin büyük parçalara ayrılma ve reaktörün iç duvarına sıkıca yapışma eğiliminde olması ve bu da zayıf ürün kalitesi ve renk ile sonuçlanmasıdır.
4. Antimon trioksit çözücü yöntemi
Yukarıdaki yöntemin eksikliklerinin üstesinden gelmek için, genellikle SB2O3 ve asetik anhidrit reaksiyonu sırasında nötr bir çözücü eklenir. Spesifik hazırlık yöntemi aşağıdaki gibidir:
(1) 1968'de, Amerikan Mosun Chemical Company'nin R. Thoms, antimon asetatının hazırlanması üzerine bir patent yayınladı. Patent, ince antimon asetatının ince kristallerini üretmek için nötr bir çözücü olarak ksilen (O-, M-, P-ksilen veya bunların bir karışımı) kullandı.
(2) 1973'te Çek Cumhuriyeti, bir çözücü olarak toluen kullanarak ince antimon asetat üretmek için bir yöntem icat etti.
III. Antimon tabanlı üç katalizörün karşılaştırılması
| Antimon trioksit | Antimon asetat | Antimon glikolat | |
| Temel Özellikler | Yaygın olarak antimon beyaz, moleküler formül SB 2O 3, moleküler ağırlık 291.51, beyaz toz, erime noktası 656 ℃. Teorik antimon içeriği yaklaşık %83.53'tür. Göreceli yoğunluk 5.20g/ml. Konsantre hidroklorik asit, konsantre sülfürik asit, konsantre nitrik asit, tartarik asit ve alkali çözeltisi, su, alkol, seyreltik sülfürik asitte çözünmez. | Moleküler formül SB (AC) 3, moleküler ağırlık 298.89, teorik antimon içeriği yaklaşık %40.74, erime noktası 126-131 ℃, yoğunluk 1.22g/ml (25 ℃), beyaz veya boş beyaz toz, etilen glikol, toluken ve ksilen içinde kolayca çözünür. | Moleküler formül SB 2 (örneğin) 3, moleküler ağırlık yaklaşık 423.68, erime noktası ＞ 100 ℃ (Aralık), teorik antimon içeriği yaklaşık %57.47, görünüm beyaz kristal katı, toksik olmayan ve tatsız, nemlendirme kolay. Etilen glikolde kolayca çözünür. |
| Sentez yöntemi ve teknoloji | Esas olarak stibnite yöntemiyle sentezlenmiştir: 2SB 2 S 3 +9O 2 → 2SB 2 O 3 +6SO 2 ↑ SB 2 O 3C → 2SB +3CO ↑ 4SB +O 2 → 2SB 2 O 3Note: Stibnite / Demir Ore / Limestone → Isıtma ve Dövme ve Dövme | Endüstri esas olarak sentez için SB 2 O 3 -olvent yöntemini kullanır: SB2O3 ＋ 3 (CH3CO) 2O → 2SB (AC) 3 ProSes: Isıtma Refrex → Sıcak Filtrasyon → Kristalleşme → Vakum Kurutma → Ürün Notu: SB (AC) 3 kolayca hidrolizlenmemelidir, bu nedenle nötr solvent toluken 3 kullanılamaz Islak bir durumda olun ve üretim ekipmanı da kuru olmalıdır. | Endüstri esas olarak SB 2 O 3 yöntemini sentezlemek için kullanır: SB 2 O 3 +3EG → SB 2 (EG) 3 +3H 2 OPROCESS: Besleme (SB 2 O 3, Katkı Maddeleri ve EG) → Isıtma ve basınçlı reaksiyon → Hot Filtrelenme → Sıcak filtreleme → Sıcak filtreleme → Sıcak filtreleme → Sıcak filtreleme → hidrolizi önlemek için sudan izole edilmek. Bu reaksiyon geri dönüşümlü bir reaksiyondur ve genellikle reaksiyon aşırı etilen glikol kullanılarak ve ürün suyunun çıkarılmasıyla desteklenir. |
| Avantaj | Fiyat nispeten ucuzdur, kullanımı kolaydır, orta derecede katalitik aktiviteye ve kısa polikondensasyon süresine sahiptir. | Antimon asetat, etilen glikolde iyi çözünürlüğe sahiptir ve antimonun kullanım verimliliğini artırabilen etilen glikolde eşit olarak dağılmıştır; antimon asetat, yüksek katalitik aktivite, daha az bozunma reaksiyonu, iyi ısı direnci ve işleme stabilitesi özelliklerine sahiptir; Aynı zamanda, bir katalizör olarak antimon asetatının kullanılması, bir ortak katalizör ve bir stabilizatör eklenmesini gerektirmez. Antimon asetat katalitik sisteminin reaksiyonu nispeten hafiftir ve ürün kalitesi yüksektir, özellikle antimon trioksit (SB 2O 3) sisteminden daha iyi olan renk. | Katalizör, etilen glikolde yüksek çözünürlüğe sahiptir; zero-valent antimony is removed, and impurities such as iron molecules, chlorides and sulfates that affect polycondensation are reduced to the lowest point, eliminating the problem of acetate ion corrosion on equipment;Sb 3+ in Sb 2 (EG) 3 is relatively high, which may be because its solubility in ethylene glycol at the reaction temperature is greater than that of Sb 2 O 3 Compared with SB (AC) 3, katalitik bir rol oynayan SB 3+ miktarı daha büyüktür. SB 2 (örneğin) 3 tarafından üretilen polyester ürünün rengi, orijinalinden biraz daha yüksek olan SB 2O 3'ten daha iyidir, bu da ürünün daha parlak ve daha beyaz görünmesini sağlar; |
| Dezavantaj | Etilen glikoldeki çözünürlük zayıftır, 150 ° C'de sadece% 4.04. Uygulamada, etilen glikol aşırıdır veya çözünme sıcaklığı 150 ° C'nin üzerine çıkarılır. Bununla birlikte, SB 2O 3, 120 ° C'nin üzerinde uzun bir süre etilen glikol ile reaksiyona girdiğinde, etilen glikol antimon çökelmesi meydana gelebilir ve Sb 20, polikondensasyon reaksiyonunda metal merdivene indirgenebilir, bu da polyester yongalarda "gri sis" e neden olabilir ve ürün kalitesini etkileyebilir. Polivalent antimon oksit olgusu, SB 20 3'ün hazırlanması sırasında meydana gelir ve antimonun etkili saflığı etkilenir. | Katalizörün antimon içeriği nispeten düşüktür; Asetik asit safsızlıkları, korozer ekipmanı sokdu, çevreyi kirletti ve atık su arıtımına elverişli değil; Üretim süreci karmaşıktır, çalışma ortamı koşulları zayıftır, kirlilik vardır ve ürünün renk değiştirilmesi kolaydır. Isıtıldığında ayrışması kolaydır ve hidroliz ürünleri SB2O3 ve CH3COOH'dur. Malzeme kalma süresi, özellikle SB2O3 sisteminden önemli ölçüde daha yüksek olan son polikondensasyon aşamasında uzundur. | SB 2 (örneğin) 3'ün kullanımı, cihazın katalizör maliyetini arttırır (maliyet artışı ancak PET'in% 25'i filamentlerin kendi kendine dönmesi için kullanılırsa dengelenebilir). Ek olarak, ürün tonunun B değeri biraz artar. |