Поліестер (ПЕТ) волокно - найбільша різноманітність синтетичного волокна. Одяг з поліефірного волокна зручний, хрусткий, простий у мийці та швидкий висушування. Поліестер також широко використовується як сировина для упаковки, промислових ниток та інженерних пластмас. Як результат, поліестер швидко розвивався у всьому світі, збільшуючись із середньорічною швидкістю 7% і з великим результатом.
Виробництво поліестеру може бути поділено на маршрут диметил -терфталату (DMT) та маршрут терефталінової кислоти (PTA) з точки зору маршруту процесу і може бути розділене на переривчастий процес та безперервний процес з точки зору роботи. Незалежно від прийнятого маршруту виробничого процесу, реакція поліконденсації вимагає використання металевих сполук як каталізаторів. Реакція поліконденсації є ключовим кроком у процесі виробництва поліестеру, а час поліконденсації - це вузьке місце для покращення виходу. Поліпшення системи каталізаторів є важливим фактором покращення якості поліестеру та скорочення часу поліконденсації.
Urbanmines Tech. Limited-це провідна китайська компанія, що спеціалізується на науково-дослідній розробці, виробництві та постачанні поліефірних каталізаторів протистамового тріоксиду, ацетату сурми та сурми гліколю. Ми провели поглиблені дослідження цих продуктів-департамент науково-дослідних і науково-дослідних мінімумів зараз узагальнює дослідження та застосування каталізаторів сурми в цій статті, щоб допомогти нашим клієнтам гнучко застосовувати, оптимізувати виробничі процеси та забезпечити всебічну конкурентоспроможність продуктів з поліефірних волокон.
Внутрішні та іноземні вчені, як правило, вважають, що поліестерна поліеконденсація - це реакція розширення ланцюга, а каталітичний механізм належить до координації хелації, яка вимагає від атома металу каталізатора для забезпечення порожніх орбіталей для координації з дуговою парою електронів карбонільного кисню для досягнення цілі каталізації. Для поліконденсації, оскільки щільність електронної хмари карбонільного кисню в групі гідроксиетил ефірів є відносно низькою, електронегативність іонів металів є відносно високою під час координації, для полегшення координації та розширення ланцюга.
The following can be used as 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 and other metal oxides, alcoholates, carboxylates, borates, halides and amines, ureas, guanidines, Органічні сполуки, що містять сірку. Однак каталізатори, які в даний час використовуються та вивчаються у промисловому виробництві, - це в основному сполуки серії SB, GE та TI. Велика кількість досліджень показала, що: каталізатори на основі GE мають менше побічних реакцій і виробляють високоякісні ПЕТ, але їх активність не висока, і вони мають мало ресурсів і дорогі; Каталізатори на основі TI мають високу активність та швидку швидкість реакції, але їх каталітичні побічні реакції є більш очевидними, що призводить до поганої термічної стійкості та жовтого кольору продукту, і вони, як правило, можуть використовуватися лише для синтезу PBT, PTT, PCT тощо; Каталізатори на основі СБ не лише активніші. Якість продукції висока, оскільки каталізатори на основі SB є більш активними, мають менше побічних реакцій і дешевші. Тому вони широко використовувались. Серед них найбільш часто використовувані каталізатори на основі SB-це сурма-тріоксид (SB2O3), ацетат сурми (SB (CH3COO) 3) тощо.
Дивлячись на історію розвитку поліефірної промисловості, ми можемо виявити, що понад 90% поліестерних рослин у світі використовують сурмічні сполуки в якості каталізаторів. До 2000 року Китай ввів декілька поліестерних рослин, всі вони використовували сурма сполуки як каталізатори, в основному SB2O3 та SB (CH3COO) 3. Завдяки спільним зусиллям китайських наукових досліджень, університетів та виробничих відділів ці два каталізатори зараз повністю виробляються на внутрішньому рівні.
Починаючи з 1999 року, французька хімічна компанія ELF запустила суттєвий гліколь [SB2 (OCH2CH2CO) 3] каталізатор як оновлений продукт традиційних каталізаторів. Вироблені поліефірні мікросхеми мають високу білизну та гарну спінінс, що привернуло велику увагу з боку внутрішніх науково -дослідних установ, підприємств та виробників поліестерів у Китаї.
I. Дослідження та застосування триоксиду сурми
Сполучені Штати - одна з найдавніших країн, яка виробляє та застосовує SB2O3. У 1961 році споживання SB2O3 у Сполучених Штатах досягло 4 943 тонн. У 1970 -х роках п'ять компаній Японії виробляли SB2O3 із загальною виробничою потужністю 6 360 тонн на рік.
Основні підрозділи досліджень та розробок SB2O3 в Китаї в основному зосереджені на колишніх державних підприємствах провінції Хунань та Шанхаї. Urbanmines Tech. Limited також створив професійну виробничу лінію в провінції Хунань.
(I). Метод вироблення сурми триоксиду
Виробництво SB2O3 зазвичай використовує сульфідну руду сульфіду як сировину. Спочатку готують металеву сурму, а потім SB2O3 виробляється з використанням металевої сурми як сировини.
Існує два основні методи вироблення SB2O3 з металевої сутності: пряме окислення та розкладання азоту.
1. Метод прямого окислення
Металева суть реагує з киснем під нагріванням, утворюючи SB2O3. Процес реакції такий:
4SB ＋ 3O2 ＝＝ 2SB2O3
2. Аммоноліз
Метал сурми реагує з хлором, щоб синтезувати трихлорид сурми, який потім відганяють, гідролізувати, аммолизують, промивають і сушать для отримання готового продукту SB2O3. Основне рівняння реакції:
2SB ＋ 3CL2 ＝＝ 2SBCL3
Sbcl3 ＋ h2o ＝＝ sbocl ＋ 2hcl
4SBocl ＋ H2O ＝＝ SB2O3 · 2SBOCL ＋ 2HCl
SB2O3 · 2SBOCL ＋ OH ＝＝ 2SB2O3 ＋ 2NH4CL ＋ H2O
(Ii). Використання сурми -тріоксиду
Основне використання триоксиду сурми є каталізатором полімерази та полум'ям для синтетичних матеріалів.
У поліефірній промисловості SB2O3 вперше був використаний як каталізатор. SB2O3 в основному використовується як каталізатор поліконденсації для маршруту DMT та раннього маршруту PTA і, як правило, використовується в поєднанні з H3PO4 або його ферментами.
(Iii). Проблеми з триоксидом сурми
SB2O3 має погану розчинність в етиленгліколі, з розчинністю лише 4,04% при 150 ° С. Тому, коли для приготування каталізатора використовується етиленгліколь, SB2O3 має погану дисперсність, що може легко спричинити надмірний каталізатор у системі полімеризації, генерувати циклічні тримерні тримерні одиниці та приносити труднощі для спінінгу. Для поліпшення розчинності та дисперсності SB2O3 в етиленгліколі, як правило, прийнято використовувати надмірний етиленгліколь або підвищити температуру розчинення до понад 150 ° C. Однак вище 120 ° C, SB2O3 та етиленгліколь можуть виробляти осадження сурми етиленгліколю, коли вони діють разом тривалий час, а SB2O3 може бути зменшена до металевої протистояння в реакції поліденсації, що може спричинити "туман" в поліестерних мікросхемах і впливати на якість продукції.
Ii. Дослідження та застосування ацетату сурми
Метод підготовки ацетату сурми
Спочатку ацетат сурми готували шляхом реагування сурми -триоксиду з оцтовою кислотою, а оцтовий ангідрид використовували як зневоднюючий засіб для поглинання води, що утворюється реакцією. Якість готового продукту, отриманого цим методом, не була високою, і для розчинення оцтової кислоти триоксид суттєвого триоксиду знадобилося більше 30 годин. Пізніше суттєвий ацетат готували шляхом реагування металевої сурми, трихлориду сурми або триоксиду сурми з оцтовим ангідридом, без необхідності зневоднення.
1. Метод сурми трихлориду
У 1947 році Х. Шмідт та ін. У Західній Німеччині підготував SB (CH3COO) 3, відреагувавши SBCL3 з оцтовим ангідридом. Формула реакції така:
SBCL3+3 (CH3CO) 2O == SB (CH3COO) 3+3CH3COCL
2. Метод сурми металу
У 1954 році тапайбея колишнього Радянського Союзу підготував SB (CH3COO) 3 шляхом реагування металевої сурми та пероксиацетилу в бензольному розчині. Формула реакції:
SB ＋ (CH3COO) 2 == SB (CH3COO) 3
3. Метод сурми триоксиду
У 1957 році Ф. Нердель із Західної Німеччини використовував SB2O3 для реагування з оцтовим ангідридом для отримання SB (CH3COO) 3.
SB2O3 ＋ 3 （CH3CO） 2O ＝＝ 2SB （CH3COO） 3
Недоліком цього методу є те, що кристали, як правило, агрегуються у великі шматки і міцно прилипають до внутрішньої стінки реактора, що призводить до низької якості та кольору продукції.
4. Метод протистної тріоксиду розчинника
Для подолання недоліків вищезазначеного методу зазвичай додають нейтральний розчинник під час реакції SB2O3 та оцтового ангідриду. Конкретний метод підготовки такий:
(1) У 1968 році Р. Томс з американської хімічної компанії Mosun опублікував патент на підготовку сурми ацетату. Патент використовував ксилол (O-, m-, p-ксилол або його суміш) як нейтральний розчинник для отримання дрібних кристалів суттєвого ацетату.
(2) У 1973 році Чехія винайшла метод вироблення тонкого ацетату сурми з використанням толуолу як розчинника.
Iii. Порівняння трьох каталізаторів на основі сурми
| Триоксид сурми | Оцетат сурми | Сурма гліколат | |
| Основні властивості | Загальновідомий як сурма біла, молекулярна формула SB 2 O 3, молекулярна маса 291,51, білий порошок, температура плавлення 656 ℃. Теоретичний вміст сурми становить близько 83,53 %. Відносна щільність 5,20 г/мл. Розчинна в концентрованій соляній кислоті, концентрованій сірчаній кислоті, концентрованій азотній кислоті, винна кислота та розчин лугу, нерозчинна у воді, спирті, розведеної сірчаної кислоти. | Молекулярна формула SB (AC) 3, Молекулярна маса 298,89, теоретичний вміст сурми близько 40,74 %, температура плавлення 126-131 ℃, щільність 1,22 г/мл (25 ℃), білий або білий порошок, легко розчинний у етиленгліколу, толуєні та ксилену. | Молекулярна формула SB 2 (наприклад) 3, молекулярна маса становить приблизно 423,68, точка плавлення-＞ 100 ℃ (груд.) Він легко розчинний у етиленгліколі. |
| Метод синтезу та технології | В основному синтезується методом Stibnite: 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: Стибніт / Прапка Руда / Ліместон → Опалюва та фума → Колекція | Промисловість для синтезу для синтезу: SB2O3 ＋ 3 (CH3CO) 2O → 2SB (AC) 3Process: нагрівальний рефлюкс → SB (AC) 3 -х, тому, що нейтральний розчинник або xylene використовує 2 -го рефлюксу → sb (AC) 3 Будьте у вологому стані, а виробниче обладнання також повинно бути сухим. | Промисловість використовує метод SB 2 O 3 для синтезу: SB 2 O 3 +3EG → SB 2 (EG) 3 +3H 2 Опроцес: годування (SB 2 O 3, Additives та EG) → Реакція нагріву та реакція на вилучення шлаків, Імури та вода → Розменівка → Харчальна фільтрація → Кривотаційна продукція → Драйвування - ДРУГАЦІАЦІЯ ІНФОРМАЦІЯНАТНІТАЦІЯ ІНФОРМАЦІАЦІЯ ІНФОРМАЦІАЦІЯ ІНТАЛІЗАЦІЯНА РОЗВИТКА НОВОГО ДРУГАЦІАЦІЯНА ВНІЗАЦІЯНАЛЬНІСТЬ бути ізольованим з води для запобігання гідролізу. Ця реакція є оборотною реакцією, і, як правило, реакція сприяє за допомогою надлишкового етиленгліколю та видалення води. |
| Перевага | Ціна порівняно дешева, вона проста у використанні, має помірну каталітичну активність та короткий час поліконденсації. | Ацетат сурми має хорошу розчинність в етиленгліколі і рівномірно розповсюджений в етиленгліколі, що може підвищити ефективність використання сутності; суттєвий ацетат має характеристики високої каталітичної активності, меншу реакцію деградації, хороша тепловіра та стабільність обробки; У той же час, використання ацетату сурми як каталізатора не вимагає додавання ко-каталізатора та стабілізатора. Реакція каталітичної системи сурми ацетату відносно легка, а якість продукції висока, особливо колір, що краща, ніж у системі суттєвого тріоксиду (SB 2 O 3). | Каталізатор має високу розчинність в етиленгліколі; видаляються нульова валентна суть, а домішки, такі як молекули заліза, хлориди та сульфати, які впливають SB (AC) 3, кількість SB 3+, що відіграє каталітичну роль, більша. Колір поліефірного продукту, виробленого SB 2 (EG) 3, кращий, ніж у SB 2 O 3, трохи вище, ніж оригінал, що робить продукт виглядати яскравішим і білішим; |
| Недолік | Розчинність в етиленгліколі погана, лише 4,04% при 150 ° С. На практиці етиленгліколь надмірний або температура розчинення збільшується до вище 150 ° C. Однак, коли SB 2 O 3 реагує з етиленгліколем протягом тривалого часу при понад 120 ° С, може виникнути осадження протиглікольного суглоба, і SB 2 O 3 може бути зменшена до металевої драбини в реакції поліконденсації, що може спричинити "сірий туман" в поліестерних мікросхемах і впливати на якість продукції. Феномен полівалентних оксидів сурми виникає під час приготування SB 2 O 3, і впливає ефективна чистота сурми. | Вміст сурми в каталізаторі відносно низький; Домішки оцтової кислоти вводили коробне обладнання, забруднюють навколишнє середовище і не сприяють очищенню стічних вод; Процес виробництва є складним, умови експлуатаційного середовища погані, є забруднення, а продукт легко змінити колір. Це легко розкладатися при нагріванні, а продукти гідролізу - SB2O3 та CH3COOH. Час проживання матеріалу довгий, особливо на кінцевому етапі поліконденсації, що значно вище, ніж система SB2O3. | Використання SB 2 (EG) 3 збільшує вартість каталізатора пристрою (збільшення витрат може бути компенсовано лише у тому випадку, якщо 25% ПЕТ використовуються для самопінінгу нитки). Крім того, значення B відтінку продукту незначно збільшується. |