Polyester (PET) fezels binne de grutste ferskaat oan syntetyske fezels. Klean makke fan polyesterfezels binne noflik, knapperich, maklik te waskjen en droegje fluch. Polyester wurdt ek in soad brûkt as grûnstof foar ferpakking, yndustriële garens en technyske plestik. As gefolch dêrfan hat polyester him wrâldwiid rap ûntwikkele, mei in gemiddelde jierlikse tanimming fan 7% en in grutte produksje.
Polyesterproduksje kin wurde ferdield yn dimethyltereftalaat (DMT)-rûte en tereftaalsoer (PTA)-rûte yn termen fan prosesrûte en kin wurde ferdield yn yntermitterend proses en trochgeand proses yn termen fan operaasje. Nettsjinsteande de keazen produksjerûte fereasket de polykondensaasjereaksje it gebrûk fan metaalferbiningen as katalysatoren. De polykondensaasjereaksje is in wichtige stap yn it polyesterproduksjeproses, en de polykondensaasjetiid is de knelpunt foar it ferbetterjen fan de opbringst. De ferbettering fan it katalysatorsysteem is in wichtige faktor yn it ferbetterjen fan de kwaliteit fan polyester en it ferkoartjen fan de polykondensaasjetiid.
UrbanMines Tech. Limited is in foarrinnend Sineesk bedriuw dat spesjalisearre is yn 'e R&D, produksje en levering fan antimoontrioxide, antimoonasetaat en antimoonglycol fan polyesterkatalysatorkwaliteit. Wy hawwe yngeand ûndersyk dien nei dizze produkten - de R&D-ôfdieling fan UrbanMines gearfettet no it ûndersyk en de tapassing fan antimoonkatalysatoren yn dit artikel om ús klanten te helpen by it fleksibel tapassen, optimalisearjen fan produksjeprosessen en it leverjen fan in wiidweidige konkurrinsjefermogen foar polyesterfaserprodukten.
Ynlânske en bûtenlânske gelearden leauwe oer it algemien dat polyesterpolykondensaasje in keatlingútwreidingsreaksje is, en it katalytyske meganisme heart ta chelaasjekoördinaasje, wat fereasket dat it katalysatormetaalatoom lege orbitalen leveret om te koördinearjen mei it bôgepear fan elektroanen fan karbonylsoerstof om it doel fan katalyse te berikken. Foar polykondensaasje, om't de elektronwolktichtens fan karbonylsoerstof yn 'e hydroxyethylestergroep relatyf leech is, is de elektronegativiteit fan metaalioanen relatyf heech tidens koördinaasje, om koördinaasje en keatlingútwreiding te fasilitearjen.
De folgjende kinne brûkt wurde as polyesterkatalysatoren: 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 en oare metaaloxiden, alkoholaten, karboksylaten, boraten, halogeniden en aminen, urea, guanidinen, swevelhâldende organyske ferbiningen. De katalysatoren dy't op it stuit brûkt en bestudearre wurde yn yndustriële produksje binne lykwols benammen Sb-, Ge- en Ti-searjeferbiningen. In grut oantal stúdzjes hawwe oantoand dat: Ge-basearre katalysatoren minder side-reaksjes hawwe en PET fan hege kwaliteit produsearje, mar har aktiviteit is net heech, en se hawwe pear boarnen en binne djoer; Ti-basearre katalysatoren hawwe hege aktiviteit en snelle reaksjesnelheid, mar har katalytyske side-reaksjes binne dúdliker, wat resulteart yn minne termyske stabiliteit en giele kleur fan it produkt, en se kinne oer it algemien allinich brûkt wurde foar de synteze fan PBT, PTT, PCT, ensfh.; Sb-basearre katalysatoren binne net allinich aktiver. De produktkwaliteit is heech, om't Sb-basearre katalysatoren aktiver binne, minder side-reaksjes hawwe en goedkeaper binne. Dêrom binne se in soad brûkt. Under harren binne de meast brûkte Sb-basearre katalysatoren antimoontriokside (Sb2O3), antimoonasetaat (Sb(CH3COO)3), ensfh.
As wy sjogge nei de ûntwikkelingsskiednis fan 'e polyesteryndustry, kinne wy fine dat mear as 90% fan 'e polyesterfabriken yn 'e wrâld antimoonferbiningen as katalysatoren brûke. Tsjin 2000 hie Sina ferskate polyesterfabriken yntrodusearre, dy't allegear antimoonferbiningen as katalysatoren brûkten, benammen Sb2O3 en Sb(CH3COO)3. Troch de mienskiplike ynspanningen fan Sineesk wittenskiplik ûndersyk, universiteiten en produksjeôfdielingen binne dizze twa katalysatoren no folslein yn eigen lân produsearre.
Sûnt 1999 hat it Frânske gemyske bedriuw Elf in antimoanglycol [Sb2 (OCH2CH2CO) 3] katalysator lansearre as in opwurdearre produkt fan tradisjonele katalysatoren. De produsearre polyesterchips hawwe in hege wytheid en goede spinberens, wat in soad oandacht lutsen hat fan ynlânske katalysatorûndersyksynstellingen, bedriuwen en polyesterfabrikanten yn Sina.
I. Undersyk en tapassing fan antimoantriokside
De Feriene Steaten binne ien fan 'e earste lannen dy't Sb2O3 produsearre en tapast hawwe. Yn 1961 berikte it ferbrûk fan Sb2O3 yn 'e Feriene Steaten 4.943 ton. Yn 'e jierren '70 produsearren fiif bedriuwen yn Japan Sb2O3 mei in totale produksjekapasiteit fan 6.360 ton yn 't jier.
De wichtichste ûndersyks- en ûntwikkelingsienheden fan Sina foar Sb2O3 binne benammen konsintrearre yn eardere steatsbedriuwen yn 'e provinsje Hunan en Shanghai. UrbanMines Tech. Limited hat ek in profesjonele produksjeline oprjochte yn 'e provinsje Hunan.
(I). Metoade foar it produsearjen fan antimoontriokside
De produksje fan Sb2O3 brûkt meastentiids antimoonsulfideerts as grûnstof. Earst wurdt metaalantimoon taret, en dan wurdt Sb2O3 produsearre mei metaalantimoon as grûnstof.
Der binne twa haadmetoaden foar it produsearjen fan Sb2O3 út metallysk antimoon: direkte oksidaasje en stikstofûntleding.
1. Direkte oksidaasjemetoade
Metaalantimoan reagearret mei soerstof ûnder ferwaarming om Sb2O3 te foarmjen. It reaksjeproses is as folget:
4Sb＋3O2＝＝2Sb2O3
2. Ammonolyse
Antimoanmetaal reagearret mei chloor om antimoantrikloride te synthetisearjen, dat dan destillearre, hydrolysearre, ammonolysearre, wosken en droege wurdt om it ôfmakke Sb2O3-produkt te krijen. De basisreaksjefergeliking is:
2Sb＋3Cl2＝＝2SbCl3
SbCl3＋H2O＝＝SbOCl＋2HCl
4SbOCl＋H2O＝＝Sb2O3·2SbOCl＋2HCl
Sb2O3·2SbOCl＋OH＝＝2Sb2O3＋2NH4Cl＋H2O
(II). Gebrûk fan antimoantriokside
It wichtichste gebrûk fan antimoantriokside is as katalysator foar polymerase en as flammefertrager foar syntetyske materialen.
Yn 'e polyesteryndustry waard Sb2O3 earst brûkt as katalysator. Sb2O3 wurdt benammen brûkt as polykondensaasjekatalysator foar de DMT-rûte en de iere PTA-rûte en wurdt oer it algemien brûkt yn kombinaasje mei H3PO4 of syn enzymen.
(III). Problemen mei antimoantriokside
Sb2O3 hat in minne oplosberens yn ethyleenglycol, mei in oplosberens fan mar 4,04% by 150 °C. Dêrom, as ethyleenglycol brûkt wurdt om de katalysator te meitsjen, hat Sb2O3 in minne dispergerberens, wat maklik in oermjittige katalysator yn it polymerisaasjesysteem feroarsaakje kin, sykliske trimeren mei hege smeltpunten generearje kin, en swierrichheden by it spinnen feroarsaakje kin. Om de oplosberens en dispergerberens fan Sb2O3 yn ethyleenglycol te ferbetterjen, wurdt it oer it algemien oannommen om in oermjittige ethyleenglycol te brûken of de oplostemperatuer te ferheegjen nei boppe 150 °C. Boppe 120 °C kinne Sb2O3 en ethyleenglycol lykwols ethyleenglycol-antimoonpresiпитаasje produsearje as se lange tiid tegearre wurkje, en Sb2O3 kin yn 'e polykondensaasjereaksje werombrocht wurde ta metallysk antimoon, wat "mist" yn polyesterchips feroarsaakje kin en de produktkwaliteit beynfloedzje kin.
II. Undersyk en tapassing fan antimoonasetaat
Tariedingsmetoade fan antimoanasetaat
Yn it earstoan waard antimoanasetaat taret troch antimoantriokside te reagearjen mei jittiksoer, en jittiksoeranhydride waard brûkt as in ûntwetteringsmiddel om it wetter dat troch de reaksje ûntstien waard te absorbearjen. De kwaliteit fan it ôfmakke produkt dat mei dizze metoade krigen waard, wie net heech, en it duorre mear as 30 oeren foardat antimoantriokside oplost wie yn jittiksoer. Letter waard antimoanasetaat taret troch metaalantimoan, antimoantrichloride of antimoantriokside te reagearjen mei jittiksoeranhydride, sûnder de needsaak foar in ûntwetteringsmiddel.
1. Antimoantrikloridemetoade
Yn 1947 makken H. Schmidt et al. yn West-Dútslân Sb(CH3COO)3 troch SbCl3 te reagearjen mei azijnzuuranhydride. De reaksjeformule is as folget:
SbCl3+3(CH3CO)2O==Sb(CH3COO)3+3CH3COCl
2. Antimoanmetaalmetoade
Yn 1954 makke TAPaybea fan 'e eardere Sovjet-Uny Sb(CH3COO)3 ta troch metallysk antimoon en peroxyacetyl yn in benzeenoplossing te reagearjen. De reaksjeformule is:
Sb＋(CH3COO)2==Sb(CH3COO)3
3. Antimoantriokside-metoade
Yn 1957 brûkte F. Nerdel út West-Dútslân Sb2O3 om te reagearjen mei azijnzuuranhydride om Sb(CH3COO)3 te produsearjen.
Sb2O3＋3（CH3CO）2O＝＝2Sb（CH3COO）3
It neidiel fan dizze metoade is dat de kristallen de neiging hawwe om yn grutte stikken te aggregearjen en stevich oan 'e binnenmuorre fan' e reaktor te plakjen, wat resulteart yn minne produktkwaliteit en kleur.
4. Metoade foar it oplosmiddel fan antimoontriokside
Om de tekoartkommingen fan 'e boppesteande metoade te oerwinnen, wurdt meastentiids in neutraal oplosmiddel tafoege tidens de reaksje fan Sb2O3 en azijnzuuranhydride. De spesifike tariedingsmetoade is as folget:
(1) Yn 1968 publisearre R. Thoms fan 'e Amerikaanske Mosun Chemical Company in oktroai oer de tarieding fan antimoonasetaat. It oktroai brûkte xyleen (o-, m-, p-xyleen, of in mingsel dêrfan) as in neutraal oplosmiddel om fyn kristallen fan antimoonasetaat te produsearjen.
(2) Yn 1973 hat Tsjechje in metoade útfûn foar it produsearjen fan fyn antimoonasetaat mei tolueen as oplosmiddel.
III. Ferliking fan trije op antimoon basearre katalysatoren
| Antimoantriokside | Antimoanasetaat | Antimoan Glykolaat | |
| Basiseigenskippen | Algemien bekend as antimoanwyt, molekulêre formule Sb2O3, molekulêr gewicht 291.51, wyt poeier, smeltpunt 656 ℃. Teoretyske antimoanynhâld is sawat 83.53%. Relative tichtheid 5.20g/ml. Oplosber yn konsintrearre sâltsoer, konsintrearre swevelsoer, konsintrearre salpetersoer, wynsteensoer en alkali-oplossingen, ûnoplosber yn wetter, alkohol, ferdund swevelsoer. | Molekulêre formule Sb(AC)3, molekulêr gewicht 298.89, teoretysk antimoongehalte sawat 40.74%, smeltpunt 126-131 ℃, tichtheid 1.22g/ml (25 ℃), wyt of gebroken wyt poeier, maklik oplosber yn ethyleenglycol, tolueen en xyleen. | Molekulêre formule Sb2(EG)3, It molekulêre gewicht is sawat 423.68, it smeltpunt is > 100℃(dec.), it teoretyske antimoongehalte is sawat 57.47%, it uterlik is in wite kristallijne fêste stof, net-giftich en smaakleas, maklik om focht op te nimmen. It is maklik oplosber yn ethyleenglycol. |
| Syntezemetoade en technology | Benammen synthetisearre troch de stibnite-metoade: 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 Opmerking: Stibnite / Izererts / Kalkstien → Ferwaarmjen en dampen → Kolleksje | De yndustry brûkt benammen de Sb2O3-oplosmiddelmetoade foar synteze: Sb2O3 ＋ 3 (CH3CO) 2O → 2Sb(AC)3 Proses: ferwaarming reflux → waarme filtraasje → kristallisaasje → fakuümdroeging → produkt Opmerking: Sb(AC)3 wurdt maklik hydrolysearre, dus it brûkte neutrale oplosmiddel tolueen of xyleen moat wetterfrij wêze, Sb2O3 kin net yn in wiete steat wêze, en de produksjeapparatuer moat ek droech wêze. | De yndustry brûkt benammen de Sb 2 O 3 -metoade om te synthetisearjen: Sb 2 O 3 + 3 EG → Sb 2 (EG) 3 + 3 H 2 O Proses: Fieding (Sb 2 O 3 , tafoegings en EG) → ferwaarmings- en drukreaksje → it fuortheljen fan slak, ûnreinheden en wetter → ûntkleuring → waarme filtraasje → koeling en kristallisaasje → skieding en droegjen → produkt Opmerking: It produksjeproses moat isolearre wurde fan wetter om hydrolyse te foarkommen. Dizze reaksje is in omkearbere reaksje, en oer it algemien wurdt de reaksje befoardere troch it brûken fan tefolle ethyleenglycol en it fuortheljen fan it produktwetter. |
| Foardiel | De priis is relatyf goedkeap, it is maklik te brûken, hat matige katalytyske aktiviteit en koarte polykondensaasjetiid. | Antimoanasetaat hat goede oplosberens yn ethyleenglycol en is evenredich ferspraat yn ethyleenglycol, wat de gebrûkseffisjinsje fan antimoan kin ferbetterje; Antimoanasetaat hat de skaaimerken fan hege katalytyske aktiviteit, minder degradaasjereaksje, goede waarmtebestriding en ferwurkingsstabiliteit; Tagelyk fereasket it brûken fan antimoanasetaat as katalysator net de tafoeging fan in ko-katalysator en in stabilisator. De reaksje fan it katalytyske systeem fan antimoanasetaat is relatyf myld, en de produktkwaliteit is heech, benammen de kleur, dy't better is as dy fan it antimoantriokside (Sb2O3) systeem. | De katalysator hat in hege oplosberens yn ethyleenglycol; nul-valent antimoan wurdt fuorthelle, en ûnreinheden lykas izermolekulen, chloriden en sulfaten dy't ynfloed hawwe op polykondensaasje wurde werombrocht ta it leechste punt, wêrtroch it probleem fan asetaationkorrosje op apparatuer eliminearre wurdt; Sb3+ yn Sb2(EG)3 is relatyf heech, wat kin wêze om't syn oplosberens yn ethyleenglycol by de reaksjetemperatuer grutter is as dy fan Sb2O3. Yn ferliking mei Sb(AC)3 is de hoemannichte Sb3+ dy't in katalytyske rol spilet grutter. De kleur fan it polyesterprodukt produsearre troch Sb2(EG)3 is better as dy fan Sb2O3. Wat heger as it orizjineel, wêrtroch it produkt helderder en witter útsjocht; |
| Neidiel | De oplosberens yn ethyleenglycol is min, mar 4,04% by 150 °C. Yn 'e praktyk is ethyleenglycol tefolle of wurdt de oplostemperatuer ferhege nei boppe 150 °C. As Sb2O3 lykwols lange tiid reagearret mei ethyleenglycol boppe 120 °C, kin ethyleenglycol-antimoanpresiпитаasje foarkomme, en Sb2O3 kin yn 'e polykondensaasjereaksje werombrocht wurde ta in metaalljedder, wat "grijze mist" yn polyesterchips feroarsaakje kin en de produktkwaliteit beynfloedzje kin. It ferskynsel fan polyvalente antimoanoxiden komt foar by de tarieding fan Sb2O3, en de effektive suverens fan antimoan wurdt beynfloede. | It antimoongehalte fan 'e katalysator is relatyf leech; de ynfierde jittiksoer-ûnreinheden korrodearje apparatuer, fersmoargje it miljeu en binne net geunstich foar ôffalwettersuvering; it produksjeproses is kompleks, de wurkomjouwingsomstannichheden binne min, d'r is fersmoarging, en it produkt feroaret maklik fan kleur. It ûntbûn maklik by ferwaarming, en de hydrolyseprodukten binne Sb2O3 en CH3COOH. De ferbliuwstiid fan it materiaal is lang, foaral yn 'e lêste polykondensaasjefaze, dy't signifikant heger is as it Sb2O3-systeem. | It gebrûk fan Sb 2 (EG) 3 fergruttet de katalysatorkosten fan it apparaat (de kostenferheging kin allinich kompensearre wurde as 25% PET brûkt wurdt foar selsspinnen fan filamenten). Derneist nimt de b-wearde fan 'e produktkleur wat ta. |