Ang polyester (PET) fiber mao ang pinakadakong klase sa synthetic fiber. Ang mga sinina nga hinimo sa polyester fiber komportable, presko, dali labhan, ug dali mamala. Ang polyester kay kaylap usab nga gigamit isip hilaw nga materyal para sa packaging, industrial yarns, ug engineering plastics. Tungod niini, ang polyester kusog nga miuswag sa tibuok kalibutan, nga misaka sa aberids nga tinuig nga rate nga 7% ug adunay dako nga output.
Ang produksiyon sa polyester mahimong bahinon sa dimethyl terephthalate (DMT) nga ruta ug terephthalic acid (PTA) nga ruta base sa ruta sa proseso ug mahimong bahinon sa intermittent nga proseso ug padayon nga proseso base sa operasyon. Bisan unsa pa ang ruta sa proseso sa produksiyon nga gisagop, ang reaksyon sa polycondensation nanginahanglan sa paggamit sa mga metal compound isip mga catalyst. Ang reaksyon sa polycondensation usa ka hinungdanon nga lakang sa proseso sa produksiyon sa polyester, ug ang oras sa polycondensation mao ang babag sa pagpauswag sa ani. Ang pagpaayo sa sistema sa catalyst usa ka hinungdanon nga hinungdan sa pagpauswag sa kalidad sa polyester ug pagpamubo sa oras sa polycondensation.
Ang UrbanMines Tech. Limited usa ka nanguna nga kompanya sa China nga espesyalista sa R&D, produksiyon, ug suplay sa polyester catalyst-grade antimony trioxide, antimony acetate, ug antimony glycol. Naghimo kami og lawom nga panukiduki niining mga produkto—ang departamento sa R&D sa UrbanMines karon nagsumaryo sa panukiduki ug aplikasyon sa antimony catalysts niini nga artikulo aron matabangan ang among mga kustomer nga magamit nga flexible, ma-optimize ang mga proseso sa produksiyon, ug makahatag og komprehensibo nga kompetisyon sa mga produkto sa polyester fiber.
Kasagaran nagtuo ang mga lokal ug langyaw nga mga eskolar nga ang polyester polycondensation usa ka chain extension reaction, ug ang catalytic mechanism nahisakop sa chelation coordination, nga nanginahanglan sa catalyst metal atom nga maghatag og walay sulod nga mga orbital aron makig-coordinate sa arc pair sa mga electron sa carbonyl oxygen aron makab-ot ang katuyoan sa catalysis. Alang sa polycondensation, tungod kay ang electron cloud density sa carbonyl oxygen sa hydroxyethyl ester group medyo ubos, ang electronegativity sa mga metal ion medyo taas sa panahon sa koordinasyon, aron mapadali ang koordinasyon ug chain extension.
Ang mosunod mahimong gamiton isip 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 ug uban pang metal oxides, alcoholates, carboxylates, borates, halides ug amines, ureas, guanidines, ug sulfur-containing organic compounds. Apan, ang mga catalyst nga gigamit ug gitun-an karon sa industriyal nga produksiyon kasagaran Sb, Ge, ug Ti series compounds. Daghang mga pagtuon ang nagpakita nga: Ang mga Ge-based catalysts adunay gamay nga side reactions ug makahimo og taas nga kalidad nga PET, apan ang ilang activity dili taas, ug gamay ra ang ilang resources ug mahal; Ang mga Ti-based catalysts adunay taas nga activity ug paspas nga reaction speed, apan ang ilang catalytic side reactions mas klaro, nga moresulta sa dili maayo nga thermal stability ug yellow nga kolor sa produkto, ug kasagaran magamit lamang kini alang sa synthesis sa PBT, PTT, PCT, ug uban pa. Ang mga Sb-based catalyst dili lang mas aktibo. Taas ang kalidad sa produkto tungod kay ang mga Sb-based catalyst mas aktibo, adunay gamay nga side reactions, ug mas barato. Busa, kini kaylap nga gigamit. Lakip niini, ang labing kasagarang gigamit nga Sb-based catalysts mao ang antimony trioxide (Sb2O3), antimony acetate (Sb(CH3COO)3), ug uban pa.
Kon atong tan-awon ang kasaysayan sa pag-uswag sa industriya sa polyester, atong makita nga kapin sa 90% sa mga planta sa polyester sa kalibutan ang naggamit og mga antimony compound isip mga catalyst. Pag-abot sa tuig 2000, ang China nagpaila sa daghang mga planta sa polyester, diin ang tanan migamit og mga antimony compound isip mga catalyst, kasagaran ang Sb2O3 ug Sb(CH3COO)3. Pinaagi sa hiniusang paningkamot sa siyentipikong panukiduki sa China, mga unibersidad, ug mga departamento sa produksiyon, kining duha ka catalyst hingpit nang nahimo sa lokal nga merkado.
Sukad sa 1999, ang kompanya sa kemikal sa Pransya nga Elf naglunsad og antimony glycol [Sb2 (OCH2CH2CO) 3] catalyst isip usa ka gi-upgrade nga produkto sa tradisyonal nga mga catalyst. Ang mga polyester chips nga gihimo adunay taas nga kaputi ug maayong spinnability, nga nakadani og dakong atensyon gikan sa mga lokal nga institusyon sa panukiduki sa catalyst, mga negosyo, ug mga tiggama og polyester sa China.
I. Panukiduki ug aplikasyon sa antimony trioxide
Ang Estados Unidos usa sa mga unang nasud nga nagprodyus ug naggamit sa Sb2O3. Niadtong 1961, ang konsumo sa Sb2O3 sa Estados Unidos miabot sa 4,943 ka tonelada. Niadtong dekada 1970, lima ka kompanya sa Japan ang nagprodyus og Sb2O3 nga adunay kinatibuk-ang kapasidad sa produksiyon nga 6,360 ka tonelada kada tuig.
Ang mga nag-unang yunit sa panukiduki ug kalamboan sa Sb2O3 sa China kasagarang naka-konsentrar sa mga kanhing negosyo nga gipanag-iya sa estado sa Lalawigan sa Hunan ug Shanghai. Ang UrbanMines Tech. Limited nagtukod usab og propesyonal nga linya sa produksiyon sa Lalawigan sa Hunan.
(I). Pamaagi sa paghimo og antimony trioxide
Ang paggama sa Sb2O3 kasagarang mogamit ug antimony sulfide ore isip hilaw nga materyal. Ang metal antimony unang giandam, ug dayon ang Sb2O3 gihimo gamit ang metal antimony isip hilaw nga materyal.
Adunay duha ka pangunang pamaagi sa paghimo og Sb2O3 gikan sa metallic antimony: direktang oksihenasyon ug nitrogen decomposition.
1. Direktang pamaagi sa oksihenasyon
Ang metal nga antimony mo-react sa oksiheno ubos sa pagpainit aron maporma ang Sb2O3. Ang proseso sa reaksyon mao ang mosunod:
4Sb + 3O2 = = 2Sb2O3
2. Ammoniolisis
Ang metal nga antimony mo-react sa chlorine aron mo-synthesize og antimony trichloride, nga dayon i-distill, i-hydrolyze, i-ammonolyze, hugasan, ug paugahon aron makuha ang nahuman nga produkto nga Sb2O3. Ang batakang equation sa reaksyon mao ang:
2Sb + 3Cl2 = = 2SbCl3
SbCl3 + H2O = SbOCl + 2HCl
4SbOCl + H2O = Sb2O3 · 2SbOCl + 2HCl
Sb2O3·2SbOCl+OH==2Sb2O3+2NH4Cl+H2O
(II). Mga gamit sa antimony trioxide
Ang pangunang gamit sa antimony trioxide mao ang isip katalista sa polymerase ug usa ka flame retardant para sa sintetikong mga materyales.
Sa industriya sa polyester, ang Sb2O3 unang gigamit isip catalyst. Ang Sb2O3 kasagarang gigamit isip polycondensation catalyst para sa DMT route ug sa sayong PTA route ug kasagarang gigamit inubanan sa H3PO4 o sa mga enzyme niini.
(III). Mga problema sa antimony trioxide
Ang Sb2O3 adunay ubos nga solubility sa ethylene glycol, nga adunay solubility nga 4.04% lamang sa 150°C. Busa, kung ang ethylene glycol gigamit sa pag-andam sa catalyst, ang Sb2O3 adunay ubos nga dispersibility, nga dali nga hinungdan sa sobra nga catalyst sa polymerization system, makamugna og high-melting-point cyclic trimers, ug maglisod sa pagtuyok. Aron mapaayo ang solubility ug dispersibility sa Sb2O3 sa ethylene glycol, kasagaran gigamit ang sobra nga ethylene glycol o dugangan ang dissolution temperature ngadto sa labaw sa 150°C. Bisan pa, kung labaw sa 120°C, ang Sb2O3 ug ethylene glycol mahimong makamugna og ethylene glycol antimony precipitation kung kini molihok nga magkauban sa dugay nga panahon, ug ang Sb2O3 mahimong maminusan ngadto sa metallic antimony sa polycondensation reaction, nga mahimong hinungdan sa "fog" sa polyester chips ug makaapekto sa kalidad sa produkto.
II. Panukiduki ug paggamit sa antimony acetate
Pamaagi sa pag-andam sa antimony acetate
Sa sinugdanan, ang antimony acetate giandam pinaagi sa pag-react sa antimony trioxide uban sa acetic acid, ug ang acetic anhydride gigamit isip dehydrating agent aron masuhop ang tubig nga namugna sa reaksyon. Ang kalidad sa nahuman nga produkto nga nakuha niini nga pamaagi dili taas, ug mikabat ug sobra sa 30 ka oras aron matunaw ang antimony trioxide sa acetic acid. Sa ulahi, ang antimony acetate giandam pinaagi sa pag-react sa metal nga antimony, antimony trichloride, o antimony trioxide uban sa acetic anhydride, nga dili kinahanglan ang dehydrating agent.
1. Pamaagi sa antimony trichloride
Niadtong 1947, si H. Schmidt et al. sa West Germany nag-andam sa Sb(CH3COO)3 pinaagi sa pag-react sa SbCl3 sa acetic anhydride. Ang pormula sa reaksyon mao ang mosunod:
SbCl3+3(CH3CO)2O==Sb(CH3COO)3+3CH3COCl
2. Pamaagi sa metal nga antimonya
Niadtong 1954, ang TAPaybea sa kanhing Unyon Sobyet nag-andam sa Sb(CH3COO)3 pinaagi sa pag-react sa metallic antimony ug peroxyacetyl sa usa ka benzene solution. Ang pormula sa reaksyon mao ang:
Sb＋(CH3COO)2==Sb(CH3COO)3
3. Pamaagi sa antimony trioxide
Niadtong 1957, si F. Nerdel sa West Germany migamit sa Sb2O3 aron mo-react sa acetic anhydride aron makamugna og Sb(CH3COO)3.
Sb2O3＋3（CH3CO）2O＝＝2Sb（CH3COO）3
Ang disbentaha niini nga pamaagi mao nga ang mga kristal lagmit nga magtapok ngadto sa dagkong mga piraso ug motapot pag-ayo sa sulod nga bungbong sa reactor, nga moresulta sa dili maayo nga kalidad ug kolor sa produkto.
4. Pamaagi sa solvent nga antimony trioxide
Aron masulbad ang mga kakulangan sa nahisgutang pamaagi, usa ka neutral nga solvent ang kasagarang idugang atol sa reaksyon sa Sb2O3 ug acetic anhydride. Ang piho nga pamaagi sa pag-andam mao ang mosunod:
(1) Niadtong 1968, si R. Thoms sa American Mosun Chemical Company nagpatik ug patente sa pag-andam sa antimony acetate. Ang patente migamit ug xylene (o-, m-, p-xylene, o usa ka sagol niini) isip usa ka neutral nga solvent aron makahimo ug pino nga mga kristal sa antimony acetate.
(2) Niadtong 1973, ang Czech Republic nakaimbento og pamaagi sa paghimo og pino nga antimony acetate gamit ang toluene isip solvent.
III. Pagtandi sa tulo ka antimony-based catalysts
| Antimony Trioxide | Antimonyo nga Asetato | Antimonyo nga Glikolat | |
| Mga Pangunang Kabtangan | Kasagaran nailhan nga antimony white, ang pormula sa molekula niini Sb2O3, gibug-aton sa molekula 291.51, puti nga pulbos, punto sa pagkatunaw 656℃. Ang teoretikal nga sulod sa antimony mga 83.53%. Ang relatibong densidad 5.20g/ml. Matunaw sa concentrated hydrochloric acid, concentrated sulfuric acid, concentrated nitric acid, tartaric acid ug alkali solution, dili matunaw sa tubig, alkohol, ug dilute sulfuric acid. | Formula sa molekula nga Sb(AC)3, gibug-aton sa molekula 298.89, teoretikal nga sulod sa antimony mga 40.74%, punto sa pagkatunaw 126-131℃, densidad 1.22g/ml (25℃), puti o halos puti nga pulbos, dali nga matunaw sa ethylene glycol, toluene ug xylene. | Ang pormula sa molekula nga Sb2(EG)3, ang gibug-aton sa molekula mga 423.68, ang punto sa pagkatunaw kay ＞100℃(dec.), ang teoretikal nga sulod sa antimony mga 57.47%, ang hitsura puti nga kristal nga solido, dili makahilo ug walay lami, dali nga masuhop ang kaumog. Dali kini matunaw sa ethylene glycol. |
| Pamaagi ug Teknolohiya sa Sintesis | Kasagaran gi-synthesize pinaagi sa pamaagi sa 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 3 Mubo nga sulat: Stibnite / Iron Ore / Limestone → Pagpainit ug Pag-aso → Pagkolekta | Ang industriya naggamit sa pamaagi sa Sb2O3-solvent para sa synthesis: Sb2O3 + 3 (CH3CO) 2O→ 2Sb(AC)3Proseso: pagpainit sa reflux → init nga pagsala → kristalisasyon → pagpauga sa vacuum → produktoMubo nga sulat: Ang Sb(AC)3 dali nga ma-hydrolyze, busa ang neutral nga solvent nga toluene o xylene nga gigamit kinahanglan nga anhydrous, ang Sb2O3 dili mahimong basa, ug ang mga kagamitan sa produksiyon kinahanglan usab nga uga. | Ang industriya naggamit sa pamaagi sa Sb2O3 aron sa pag-synthesize sa:Sb2O3 +3EG→Sb2(EG)3 +3H2OProseso: Pagpakaon (Sb2O3, mga additives ug EG) → reaksyon sa pagpainit ug pag-pressurize → pagtangtang sa slag, mga hugaw ug tubig → pag-decolorize → init nga pagsala → pagpabugnaw ug kristalisasyon → pagbulag ug pagpauga → produktoMubo nga sulat: Ang proseso sa produksiyon kinahanglan nga ibulag gikan sa tubig aron malikayan ang hydrolysis. Kini nga reaksyon usa ka mabaliktad nga reaksyon, ug kasagaran ang reaksyon gipasiugda pinaagi sa paggamit sa sobra nga ethylene glycol ug pagtangtang sa tubig sa produkto. |
| Bentaha | Ang presyo medyo barato, dali gamiton, adunay kasarangan nga catalytic activity ug mubo nga polycondensation time. | Ang antimony acetate adunay maayong solubility sa ethylene glycol ug parehas nga nagkatibulaag sa ethylene glycol, nga makapauswag sa kahusayan sa paggamit sa antimony; Ang antimony acetate adunay mga kinaiya sa taas nga catalytic activity, gamay nga degradation reaction, maayo nga heat resistance ug processing stability; Sa samang higayon, ang paggamit sa antimony acetate isip catalyst wala magkinahanglan og pagdugang og co-catalyst ug stabilizer. Ang reaksyon sa antimony acetate catalytic system medyo malumo, ug ang kalidad sa produkto taas, labi na ang kolor, nga mas maayo kaysa sa antimony trioxide (Sb2O3) nga sistema. | Ang catalyst adunay taas nga solubility sa ethylene glycol; ang zero-valent antimony matangtang, ug ang mga hugaw sama sa mga molekula sa iron, chloride ug sulfate nga makaapekto sa polycondensation maminusan ngadto sa labing ubos nga punto, nga mawagtang ang problema sa acetate ion corrosion sa kagamitan; Ang Sb 3+ sa Sb 2 (EG) 3 medyo taas, nga mahimong tungod kay ang solubility niini sa ethylene glycol sa temperatura sa reaksyon mas dako kaysa sa Sb 2 O 3. Kung itandi sa Sb(AC) 3, ang gidaghanon sa Sb 3+ nga adunay catalytic role mas dako. Ang kolor sa produkto sa polyester nga gihimo sa Sb 2 (EG) 3 mas maayo kaysa sa Sb 2 O 3. Medyo mas taas kaysa sa orihinal, nga naghimo sa produkto nga mas hayag ug mas puti tan-awon; |
| Disbentaha | Ang solubility sa ethylene glycol ubos, 4.04% lang sa 150°C. Sa praktis, ang ethylene glycol sobra ra o ang temperatura sa pagkatunaw motaas ngadto sa labaw sa 150°C. Apan, kon ang Sb2O3 mo-react sa ethylene glycol sa dugay nga panahon sa labaw sa 120°C, ang ethylene glycol antimony precipitation mahimong mahitabo, ug ang Sb2O3 mahimong mokunhod ngadto sa metal ladder sa polycondensation reaction, nga mahimong hinungdan sa "gray fog" sa polyester chips ug makaapekto sa kalidad sa produkto. Ang panghitabo sa polyvalent antimony oxides mahitabo atol sa pag-andam sa Sb2O3, ug ang epektibo nga kaputli sa antimony maapektuhan. | Ubos ra ang antimony content sa catalyst; ang mga hugaw sa acetic acid nga gipaila sa mga kagamitan nag-corrode, naghugaw sa palibot, ug dili angay alang sa pagtambal sa wastewater; komplikado ang proseso sa produksiyon, dili maayo ang kondisyon sa palibot sa operasyon, adunay polusyon, ug dali nga mausab ang kolor sa produkto. Dali kini madunot kung gipainit, ug ang mga produkto sa hydrolysis mao ang Sb2O3 ug CH3COOH. Taas ang oras sa pagpuyo sa materyal, labi na sa katapusang yugto sa polycondensation, nga labi ka taas kaysa sa sistema sa Sb2O3. | Ang paggamit sa Sb2 (EG)3 nagdugang sa gasto sa catalyst sa device (ang pagtaas sa gasto mabawi lamang kung 25% sa PET ang gamiton para sa self-spinning sa mga filament). Dugang pa, ang b value sa product hue gamay nga motaas. |