Serat poliester (PET) minangka jinis serat sintetis paling gedhé. Sandhangan sing digawe saka serat poliester iku nyaman, adem, gampang dicuci, lan cepet garing. Poliester uga digunakake sacara wiyar minangka bahan mentah kanggo kemasan, benang industri, lan plastik rekayasa. Akibaté, poliester wis berkembang kanthi cepet ing saindenging jagad, mundhak kanthi tingkat rata-rata taunan 7% lan kanthi output sing gedhe.
Produksi poliester bisa dipérang dadi rute dimetil tereftalat (DMT) lan rute asam tereftalat (PTA) miturut rute proses lan bisa dipérang dadi proses intermiten lan proses terus-terusan miturut operasi. Preduli saka rute proses produksi sing digunakake, reaksi polikondensasi mbutuhake panggunaan senyawa logam minangka katalis. Reaksi polikondensasi minangka langkah kunci ing proses produksi poliester, lan wektu polikondensasi minangka hambatan kanggo ningkatake asil. Peningkatan sistem katalis minangka faktor penting kanggo ningkatake kualitas poliester lan nyepetake wektu polikondensasi.
UrbanMines Tech. Limited minangka perusahaan Tiongkok terkemuka sing spesialisasine ing R&D, produksi, lan pasokan antimon trioksida kelas katalis poliester, antimon asetat, lan antimon glikol. Kita wis nindakake riset mendalam babagan produk kasebut—departemen R&D UrbanMines saiki ngringkes riset lan aplikasi katalis antimon ing artikel iki kanggo mbantu para pelanggan ngetrapake kanthi fleksibel, ngoptimalake proses produksi, lan nyedhiyakake daya saing produk serat poliester sing komprehensif.
Para sarjana domestik lan manca negara umume percaya yen polikondensasi poliester minangka reaksi ekstensi rantai, lan mekanisme katalitik kasebut kalebu koordinasi khelasi, sing mbutuhake atom logam katalis kanggo nyedhiyakake orbital kosong kanggo koordinasi karo pasangan busur elektron karbonil oksigen kanggo entuk tujuan katalisis. Kanggo polikondensasi, amarga kapadhetan awan elektron karbonil oksigen ing gugus hidroksietil ester relatif kurang, elektronegativitas ion logam relatif dhuwur sajrone koordinasi, kanggo nggampangake koordinasi lan ekstensi rantai.
Katalis ing ngisor iki bisa digunakake minangka katalis poliester: 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 lan oksida logam liyane, alkoholat, karboksilat, borat, halida lan amina, urea, guanidin, senyawa organik sing ngandhut sulfur. Nanging, katalis sing saiki digunakake lan ditliti ing produksi industri utamane yaiku senyawa seri Sb, Ge, lan Ti. Akeh panliten sing nuduhake yen: Katalis berbasis Ge duwe reaksi samping sing luwih sithik lan ngasilake PET sing berkualitas tinggi, nanging aktivitase ora dhuwur, lan duwe sumber daya sing sithik lan larang; Katalis berbasis Ti duwe aktivitas sing dhuwur lan kecepatan reaksi sing cepet, nanging reaksi samping katalitik luwih jelas, sing nyebabake stabilitas termal sing kurang apik lan warna kuning produk, lan umume mung bisa digunakake kanggo sintesis PBT, PTT, PCT, lan liya-liyane; Katalis berbasis Sb ora mung luwih aktif. Kualitas produke dhuwur amarga katalis berbasis Sb luwih aktif, duwe reaksi samping sing luwih sithik, lan luwih murah. Mulane, katalis iki wis digunakake sacara wiyar. Antarane, katalis berbasis Sb sing paling umum digunakake yaiku antimon trioksida (Sb2O3), antimon asetat (Sb(CH3COO)3), lan liya-liyane.
Ndeleng sejarah perkembangan industri poliester, kita bisa nemokake yen luwih saka 90% pabrik poliester ing donya nggunakake senyawa antimon minangka katalis. Ing taun 2000, China wis ngenalake sawetara pabrik poliester, sing kabeh nggunakake senyawa antimon minangka katalis, utamane Sb2O3 lan Sb(CH3COO)3. Liwat upaya gabungan riset ilmiah China, universitas, lan departemen produksi, loro katalis iki saiki wis diprodhuksi kanthi lengkap ing njero negeri.
Wiwit taun 1999, perusahaan kimia Prancis Elf wis ngluncurake katalis antimon glikol [Sb2 (OCH2CH2CO) 3] minangka produk sing ditingkatake saka katalis tradisional. Kepingan poliester sing diasilake nduweni warna putih sing dhuwur lan kemampuan spin sing apik, sing wis narik kawigaten gedhe saka lembaga riset katalis domestik, perusahaan, lan produsen poliester ing China.
I. Riset lan aplikasi antimon trioksida
Amerika Serikat minangka salah sawijining negara paling awal sing ngasilake lan ngetrapake Sb2O3. Ing taun 1961, konsumsi Sb2O3 ing Amerika Serikat tekan 4.943 ton. Ing taun 1970-an, limang perusahaan ing Jepang ngasilake Sb2O3 kanthi total kapasitas produksi 6.360 ton saben taun.
Unit riset lan pangembangan Sb2O3 utama Tiongkok utamane dikonsentrasi ing bekas perusahaan milik negara ing Provinsi Hunan lan Shanghai. UrbanMines Tech. Limited uga wis ngadegake jalur produksi profesional ing Provinsi Hunan.
(I). Cara kanggo ngasilake antimon trioksida
Pabrik Sb2O3 biasane nggunakake bijih antimon sulfida minangka bahan mentah. Antimon logam disiapake dhisik, banjur Sb2O3 diprodhuksi nggunakake antimon logam minangka bahan mentah.
Ana rong cara utama kanggo ngasilake Sb2O3 saka antimon logam: oksidasi langsung lan dekomposisi nitrogen.
1. Cara oksidasi langsung
Antimon logam bereaksi karo oksigen nalika dipanasake kanggo mbentuk Sb2O3. Proses reaksi kasebut kaya ing ngisor iki:
4Sb + 3O2 = = 2Sb2O3
2. Ammonilisis
Logam antimon bereaksi karo klorin kanggo nyintesis antimon triklorida, sing banjur disuling, dihidrolisis, diamonolisis, dicuci, lan dikeringake kanggo entuk produk Sb2O3 sing wis rampung. Persamaan reaksi dhasar yaiku:
2Sb + 3Cl2 = = 2SbCl3
SbCl3 + H2O = SbOCl + 2HCl
4SbOCl + H2O = Sb2O3 · 2SbOCl + 2HCl
Sb2O3·2SbOCl+OH==2Sb2O3+2NH4Cl+H2O
(II). Panggunaan antimon trioksida
Panggunaan utama antimon trioksida yaiku minangka katalis kanggo polimerase lan tahan api kanggo bahan sintetis.
Ing industri poliester, Sb2O3 pisanan digunakake minangka katalis. Sb2O3 utamane digunakake minangka katalis polikondensasi kanggo rute DMT lan rute PTA awal lan umume digunakake bebarengan karo H3PO4 utawa enzim-enzim kasebut.
(III). Masalah karo antimon trioksida
Sb2O3 nduweni kelarutan sing kurang ing etilena glikol, kanthi kelarutan mung 4,04% ing suhu 150°C. Mulane, nalika etilena glikol digunakake kanggo nyiyapake katalis, Sb2O3 nduweni dispersibilitas sing kurang, sing bisa kanthi gampang nyebabake katalis sing berlebihan ing sistem polimerisasi, ngasilake trimer siklik titik leleh sing dhuwur, lan nggawa kesulitan kanggo muter. Kanggo nambah kelarutan lan dispersibilitas Sb2O3 ing etilena glikol, umume diadopsi kanggo nggunakake etilena glikol sing berlebihan utawa nambah suhu disolusi nganti ndhuwur 150°C. Nanging, ing ndhuwur 120°C, Sb2O3 lan etilena glikol bisa ngasilake presipitasi antimon etilena glikol nalika tumindak bebarengan sajrone wektu sing suwe, lan Sb2O3 bisa direduksi dadi antimon logam ing reaksi polikondensasi, sing bisa nyebabake "kabut" ing chip poliester lan mengaruhi kualitas produk.
II. Riset lan aplikasi antimon asetat
Cara persiapan antimon asetat
Wiwitane, antimon asetat digawe kanthi ngreaksikake antimon trioksida karo asam asetat, lan anhidrida asetat digunakake minangka agen dehidrasi kanggo nyerep banyu sing diasilake saka reaksi kasebut. Kualitas produk rampung sing dipikolehi kanthi metode iki ora dhuwur, lan butuh luwih saka 30 jam kanggo antimon trioksida larut ing asam asetat. Mengko, antimon asetat digawe kanthi ngreaksikake antimon logam, antimon triklorida, utawa antimon trioksida karo anhidrida asetat, tanpa butuh agen dehidrasi.
1. Metode antimon triklorida
Ing taun 1947, H. Schmidt et al. ing Jerman Kulon nyiyapake Sb(CH3COO)3 kanthi ngreaksikake SbCl3 karo anhidrida asetat. Rumus reaksi kasebut kaya ing ngisor iki:
SbCl3+3(CH3CO)2O==Sb(CH3COO)3+3CH3COCl
2. Metode logam antimon
Ing taun 1954, TAPaybea saka bekas Uni Soviet nyiyapake Sb(CH3COO)3 kanthi ngreaksikake antimon logam lan peroksiasetil ing larutan benzena. Rumus reaksi kasebut yaiku:
Sb+(CH3COO)2==Sb(CH3COO)3
3. Metode antimon trioksida
Ing taun 1957, F. Nerdel saka Jerman Kulon migunakaké Sb2O3 kanggo réaksi karo anhidrida asetat kanggo ngasilaké Sb(CH3COO)3.
Sb2O3＋3（CH3CO）2O＝＝2Sb（CH3COO）3
Kekurangane metode iki yaiku kristal cenderung nglumpuk dadi potongan gedhe lan nempel pageuh ing tembok njero reaktor, sing nyebabake kualitas lan warna produk sing kurang apik.
4. Metode pelarut antimon trioksida
Kanggo ngatasi kekurangan saka metode ing ndhuwur, pelarut netral biasane ditambahake sajrone reaksi Sb2O3 lan anhidrida asetat. Cara persiapan khusus kaya ing ngisor iki:
(1) Ing taun 1968, R. Thoms saka American Mosun Chemical Company nerbitake paten babagan persiapan antimon asetat. Paten kasebut nggunakake xilena (o-, m-, p-xilena, utawa campurane) minangka pelarut netral kanggo ngasilake kristal antimon asetat sing alus.
(2) Ing taun 1973, Republik Ceko nemokaké cara kanggo ngasilaké antimon asetat sing alus nggunakaké toluena minangka pelarut.
III. Perbandingan telung katalis adhedhasar antimon
| Antimon Trioksida | Antimon Asetat | Antimon Glikolat | |
| Properti Dasar | Lumrahé dikenal minangka antimon putih, rumus molekul Sb2O3, bobot molekul 291,51, bubuk putih, titik leleh 656℃. Kandungan antimon téoritis kira-kira 83,53%. Kapadhetan relatif 5,20g/ml. Larut ing asam klorida pekat, asam sulfat pekat, asam nitrat pekat, asam tartarat lan larutan alkali, ora larut ing banyu, alkohol, asam sulfat encer. | Formula molekul Sb(AC)3, bobot molekul 298,89, kandungan antimon teoretis udakara 40,74%, titik leleh 126-131℃, kapadhetan 1,22g/ml (25℃), bubuk putih utawa putih pucet, gampang larut ing etilena glikol, toluena lan xilena. | Formula molekul Sb2 (EG)3, bobot molekul kira-kira 423,68, titik leleh ≥ 100℃(dec.), kandungan antimon teoritis kira-kira 57,47%, penampilané padhet kristal putih, ora beracun lan ora ana rasane, gampang nyerep kelembapan. Gampang larut ing etilen glikol. |
| Metode lan Teknologi Sintesis | Utamane disintesis nganggo metode 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 Cathetan: Stibnit / Bijih Wesi / Batu Kapur → Pemanasan lan Pengasapan → Pengumpulan | Industri iki utamane nggunakake metode pelarut Sb2O3 kanggo sintesis: Sb2O3 + 3 (CH3CO) 2O→ 2Sb(AC)3Proses: pemanasan refluks → filtrasi panas → kristalisasi → pengeringan vakum → produkCathetan: Sb(AC)3 gampang dihidrolisis, mula pelarut netral toluena utawa xilena sing digunakake kudu anhidrat, Sb2O3 ora kena teles, lan peralatan produksi uga kudu garing. | Industri iki utamane nggunakake metode Sb2O3 kanggo nyintesis: Sb2O3 +3EG→Sb2(EG)3 +3H2OProses: Pemberian pakan (Sb2O3, aditif lan EG) → reaksi pemanasan lan tekanan → mbusak terak, rereged lan banyu → dekolorisasi → filtrasi panas → pendinginan lan kristalisasi → pamisahan lan pangatusan → produk Cathetan: Proses produksi kudu diisolasi saka banyu kanggo nyegah hidrolisis. Reaksi iki minangka reaksi sing bisa dibalikke, lan umume reaksi kasebut dipromosikake kanthi nggunakake etilen glikol sing berlebihan lan mbusak banyu produk. |
| Kauntungan | Regane relatif murah, gampang digunakake, nduweni aktivitas katalitik moderat lan wektu polikondensasi sing cendhak. | Antimon asetat nduweni kelarutan sing apik ing etilena glikol lan kasebar rata ing etilena glikol, sing bisa ningkatake efisiensi pemanfaatan antimon; Antimon asetat nduweni karakteristik aktivitas katalitik sing dhuwur, reaksi degradasi sing kurang, tahan panas sing apik lan stabilitas pangolahan; Sanajan mangkono, nggunakake antimon asetat minangka katalis ora mbutuhake tambahan ko-katalis lan stabilisator. Reaksi sistem katalitik antimon asetat relatif entheng, lan kualitas produke dhuwur, utamane warnane, sing luwih apik tinimbang sistem antimon trioksida (Sb2O3). | Katalis iki nduweni kelarutan sing dhuwur ing etilena glikol; antimon valensi nol diilangi, lan rereged kayata molekul wesi, klorida, lan sulfat sing mengaruhi polikondensasi dikurangi menyang titik paling endhek, ngilangi masalah korosi ion asetat ing peralatan; Sb 3+ ing Sb 2 (EG) 3 relatif dhuwur, sing bisa uga amarga kelarutane ing etilena glikol ing suhu reaksi luwih gedhe tinimbang Sb 2 O 3. Dibandhingake karo Sb (AC) 3, jumlah Sb 3+ sing nduweni peran katalitik luwih gedhe. Werna produk poliester sing diasilake dening Sb 2 (EG) 3 luwih apik tinimbang Sb 2 O 3. Rada luwih dhuwur tinimbang asline, nggawe produk katon luwih cerah lan luwih putih; |
| Kekurangane | Kelarutan ing etilena glikol kurang, mung 4,04% ing suhu 150°C. Ing praktik, etilena glikol kakehan utawa suhu pembubaran mundhak nganti ndhuwur 150°C. Nanging, nalika Sb2O3 reaksi karo etilena glikol sajrone wektu sing suwe ing ndhuwur 120°C, presipitasi antimon etilena glikol bisa kedadeyan, lan Sb2O3 bisa direduksi dadi tangga logam ing reaksi polikondensasi, sing bisa nyebabake "kabut abu-abu" ing chip poliester lan mengaruhi kualitas produk. Fenomena oksida antimon polivalen kedadeyan sajrone persiapan Sb2O3, lan kemurnian antimon sing efektif kena pengaruh. | Kandungan antimon ing katalis relatif sithik; pengotor asam asetat sing mlebu ing peralatan bakal ngrusak, ngrusak lingkungan, lan ora cocog kanggo pangolahan limbah; proses produksine rumit, kondisi lingkungan operasine kurang apik, ana polusi, lan produke gampang owah warnane. Gampang bosok nalika dipanasake, lan produk hidrolisis yaiku Sb2O3 lan CH3COOH. Wektu tinggal bahan kasebut dawa, utamane ing tahap polikondensasi pungkasan, sing luwih dhuwur tinimbang sistem Sb2O3. | Panggunaan Sb2 (EG)3 nambah biaya katalis piranti kasebut (kenaikan biaya mung bisa diimbangi yen 25% PET digunakake kanggo filamen sing muter dhewe). Kajaba iku, nilai b saka hue produk mundhak rada. |