Fîbera polyester (PET) cureyê herî mezin ê fîbera sentetîk e. Cilên ji fîbera polyester hatine çêkirin rehet, tûj, bi hêsanî tên şuştin û zû ziwa dibin. Polyester her wiha wekî madeya xav ji bo pakkirin, têlên pîşesaziyê û plastîkên endezyariyê bi berfirehî tê bikar anîn. Di encamê de, polyester li çaraliyê cîhanê bi lez pêş ketiye, bi rêjeya navînî ya salane ya %7 zêde bûye û bi hilberînek mezin.
Hilberîna polyesterê ji hêla rêya pêvajoyê ve dikare wekî rêya dimetil tereftalat (DMT) û rêya asîda tereftalîk (PTA) were dabeş kirin û ji hêla xebitandinê ve dikare wekî pêvajoya navber û pêvajoya berdewam were dabeş kirin. Bêyî ku rêya pêvajoya hilberînê were hilbijartin, reaksiyona polîkondensasyonê karanîna pêkhateyên metalî wekî katalîzator hewce dike. Reaksiyona polîkondensasyonê di pêvajoya hilberîna polyesterê de gavek sereke ye, û dema polîkondensasyonê astengiya baştirkirina hilberînê ye. Baştirkirina pergala katalîzatorê faktorek girîng e di baştirkirina kalîteya polyesterê û kurtkirina dema polîkondensasyonê de.
UrbanMines Tech. Limited şîrketeke pêşeng a Çînî ye ku di lêkolîn û pêşvebirin, hilberîn û dabînkirina trîoksîda antîmonê ya asta katalîzatorê polîester, asetata antîmonê û glîkola antîmonê de pispor e. Me li ser van berheman lêkolîneke kûr kiriye - beşa Lêkolîn û Pêşvebirinê ya UrbanMines niha lêkolîn û sepandina katalîzatorên antîmonê di vê gotarê de kurte dike da ku alîkariya xerîdarên me bike ku bi awayekî nerm hilberên fîbera polîester bicîh bînin, pêvajoyên hilberînê baştir bikin û pêşbaziya berfireh peyda bikin.
Zanyarên navxweyî û biyanî bi gelemperî bawer dikin ku polîkondensasyona polîester reaksiyonek dirêjkirina zincîrê ye, û mekanîzmaya katalîtîk aîdî koordînasyona kelasyonê ye, ku ji atoma metalê ya katalîzator hewce dike ku orbitalên vala peyda bike da ku bi cotek elektronên oksîjena karbonîl re koordînasyon bike da ku bigihîje armanca katalîzê. Ji bo polîkondensasyonê, ji ber ku dendika ewrê elektronê ya oksîjena karbonîl di koma estera hîdroksîetîl de nisbeten kêm e, elektronegatîvîteya îyonên metal di dema koordînasyonê de nisbeten bilind e, da ku koordînasyon û dirêjkirina zincîrê hêsan bike.
Evên jêrîn dikarin wekî katalîzatorên polîester werin bikar anîn: 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 û oksîdên din ên metal, alkolat, karboksîlat, borat, halîd û amîn, urea, guanîdîn, pêkhateyên organîk ên ku sulfur tê de hene. Lêbelê, katalîzatorên ku niha di hilberîna pîşesaziyê de têne bikar anîn û lêkolîn kirin bi giranî pêkhateyên rêza Sb, Ge, û Ti ne. Hejmareke mezin ji lêkolînan nîşan dane ku: Katalîzatorên bingeha Ge reaksiyonên alî yên kêmtir hene û PET-a bi kalîte bilind hildiberînin, lê çalakiya wan ne zêde ye, û çavkaniyên wan kêm in û biha ne; Katalîzatorên bingeha Ti çalakiyek bilind û leza reaksiyonê ya bilez hene, lê reaksiyonên wan ên alî yên katalîtîk eşkeretir in, ku di encamê de aramiya germî ya nebaş û rengê zer ê hilberê çêdibe, û ew bi gelemperî tenê dikarin ji bo senteza PBT, PTT, PCT, hwd. werin bikar anîn; Katalîzatorên li ser bingeha Sb ne tenê çalaktir in. Kalîteya hilberê bilind e ji ber ku katalîzatorên li ser bingeha Sb çalaktir in, reaksiyonên alî kêmtir in û erzantir in. Ji ber vê yekê, ew bi berfirehî hatine bikar anîn. Di nav wan de, katalîzatorên li ser bingeha Sb yên herî zêde têne bikar anîn trîoksîda antîmonê (Sb2O3), asetata antîmonê (Sb(CH3COO)3), û hwd.
Dema ku em li dîroka pêşveçûna pîşesaziya polyesterê dinêrin, em dikarin bibînin ku ji %90 zêdetir ji kargehên polyesterê yên li cîhanê pêkhateyên antîmonê wekî katalîzator bikar tînin. Heta sala 2000an, Çînê çend kargehên polyesterê destnîşan kiribûn, ku hemî pêkhateyên antîmonê wekî katalîzator bikar tînin, bi taybetî Sb2O3 û Sb(CH3COO)3. Bi saya hewldanên hevbeş ên lêkolînên zanistî, zanîngeh û beşên hilberînê yên Çînî, ev her du katalîzator niha bi tevahî li navxweyî têne hilberandin.
Ji sala 1999an vir ve, şîrketa kîmyewî ya Fransî Elf katalîzatorek antîmon glîkol [Sb2 (OCH2CH2CO)3] wekî berhemeke nûjenkirî ya katalîzatorên kevneşopî derxistiye holê. Çîpên polyester ên hilberandî spîtiyek bilind û zivirînek baş hene, ku bala saziyên lêkolînê yên katalîzatorên navxweyî, pargîdaniyan û hilberînerên polyester li Çînê kişandiye.
I. Lêkolîn û sepandina trîoksîda antîmonê
Dewletên Yekbûyî yên Amerîkayê yek ji welatên herî pêşîn e ku Sb2O3 hilberand û bikar aniye. Di sala 1961an de, xerckirina Sb2O3 li Dewletên Yekbûyî yên Amerîkayê gihîşt 4,943 tonan. Di salên 1970an de, pênc şîrketên li Japonyayê Sb2O3 hilberandin bi kapasîteya hilberînê ya giştî ya 6,360 ton di salê de.
Yekîneyên sereke yên lêkolîn û pêşvebirina Sb2O3 yên Çînê bi giranî li saziyên berê yên dewletê li Parêzgeha Hunan û Şanghayê kom bûne. UrbanMines Tech. Limited her wiha xeta hilberînê ya profesyonel li Parêzgeha Hunan ava kiriye.
(I). Rêbaza hilberandina trîoksîda antîmonê
Ji bo çêkirina Sb2O3 bi gelemperî madenên sulfîd ên antîmonê wekî madeya xav tê bikaranîn. Pêşî antîmona metalî tê amadekirin, û dû re Sb2O3 bi karanîna antîmona metalî wekî madeya xav tê hilberandin.
Ji bo hilberîna Sb2O3 ji antîmonê metalîk du rêbazên sereke hene: oksîdasyona rasterast û hilweşîna nîtrojenê.
1. Rêbaza oksîdasyona rasterast
Antîmona metalî di bin germkirinê de bi oksîjenê re reaksiyonê dike û Sb2O3 çêdike. Pêvajoya reaksiyonê wiha ye:
4Sb + 3O2 = 2Sb2O3
2. Ammonolîz
Metalê antîmonê bi klorê re reaksiyon dike da ku trîklorîda antîmonê sentez bike, ku dû re tê distilkirin, hîdrolîzkirin, amonolîzkirin, şuştin û hişkkirin da ku berhema Sb2O3 ya qedandî were bidestxistin. Hevkêşeya reaksiyonê ya bingehîn ev e:
2Sb + 3Cl2 = 2SbCl3
SbCl3＋H2O＝＝SbOCl＋2HCl
4SbOCl＋H2O＝＝Sb2O3·2SbOCl＋2HCl
Sb2O3·2SbOCl＋OH＝＝2Sb2O3＋2NH4Cl＋H2O
(II). Bikaranîna trîoksîda antîmonê
Bikaranîna sereke ya trîoksîda antîmonê wekî katalîzatorek ji bo polîmerazê û rêgirek agir ji bo materyalên sentetîk e.
Di pîşesaziya polîester de, Sb2O3 pêşî wekî katalîzator hate bikar anîn. Sb2O3 bi giranî wekî katalîzatorek polîkondensasyonê ji bo rêya DMT û rêya PTA ya destpêkê tê bikar anîn û bi gelemperî bi H3PO4 an enzîmên wê re tê bikar anîn.
(III). Pirsgirêkên bi trîoksîda antîmonê re
Sb2O3 di etîlen glîkolê de çareserîyeke xirab heye, bi çareserîyeke tenê %4.04 di 150°C de. Ji ber vê yekê, dema ku etîlen glîkol ji bo amadekirina katalîzator tê bikar anîn, belavbûna Sb2O3 xirab e, ku dikare bi hêsanî di pergala polîmerîzasyonê de bibe sedema katalîzatoreke zêde, trimerên çerxî yên xala helandinê ya bilind çêbike, û zehmetiyan di rijandinê de çêbike. Ji bo baştirkirina çareserî û belavbûna Sb2O3 di etîlen glîkolê de, bi gelemperî tê pejirandin ku etîlen glîkoleke zêde were bikar anîn an jî germahiya çareserîyê ji 150°C jortir were zêdekirin. Lêbelê, li jor 120°C, Sb2O3 û etîlen glîkol dikarin dema ku ew demek dirêj bi hev re tevbigerin, barîna antîmonê ya etîlen glîkolê çêbikin, û Sb2O3 dikare di reaksiyona polîkondensasyonê de bibe antîmona metalîk, ku dikare di çîpên polîester de bibe sedema "mijê" û bandorê li kalîteya hilberê bike.
II. Lêkolîn û sepandina asetata antîmonê
Rêbaza amadekirina antîmon acetate
Di destpêkê de, asetata antîmonê bi reaksiyona trîoksîda antîmonê bi asîda asetîk ve dihat amadekirin, û anhîdrîda asetîk wekî ajanek zuhakirinê dihat bikar anîn da ku ava ku ji reaksiyonê derketibû bimijîne. Kalîteya berhema qedandî ya bi vê rêbazê hatî bidestxistin ne bilind bû, û ji bo ku trîoksîda antîmonê di asîda asetîk de bihele, ji 30 demjimêran zêdetir dem girt. Paşê, asetata antîmonê bi reaksiyona antîmona metal, trîklorîda antîmonê, an trîoksîda antîmonê bi anhîdrîda asetîk ve, bêyî hewcedariya ajanek zuhakirinê, dihat amadekirin.
1. Rêbaza antîmon trîklorîd
Di sala 1947an de, H. Schmidt û hevkarên wî li Almanya Rojava bi reaksiyona SbCl3 bi anhîdrîda asetîk re Sb(CH3COO)3 amade kirin. Formula reaksiyonê wiha ye:
SbCl3+3(CH3CO)2O==Sb(CH3COO)3+3CH3COCl
2. Rêbaza metalê antîmonê
Di sala 1954an de, TAPaybea ya Yekîtiya Sovyetê ya berê Sb(CH3COO)3 bi reaksiyona antîmonê metalîk û peroksîasetilê di çareseriyek benzenê de amade kir. Formula reaksiyonê ev e:
Sb+(CH3COO)2==Sb(CH3COO)3
3. Rêbaza antîmon trîoksîdê
Di sala 1957an de, F. Nerdel ê ji Almanya Rojava Sb2O3 bikar anî da ku bi anhîdrîda asetîk re reaksiyonê bike û Sb(CH3COO)3 hilberîne.
Sb2O3＋3（CH3CO）2O＝＝2Sb（CH3COO）3
Dezavantaja vê rêbazê ew e ku krîstal meyla kombûnê dikin û dibin perçeyên mezin û bi hişkî li dîwarê hundir ê reaktorê diqelişin, di encamê de qalîte û rengê hilberê nebaş dibe.
4. Rêbaza çareserkerê antîmon trîoksîdê
Ji bo derbaskirina kêmasiyên rêbaza jorîn, bi gelemperî di dema reaksiyona Sb2O3 û anhîdrîda asetîk de çareserkerek bêalî tê zêdekirin. Rêbaza amadekirina taybetî wiha ye:
(1) Di sala 1968an de, R. Thoms ji American Mosun Chemical Company patentek li ser amadekirina asetata antîmonê weşand. Di patentê de ksîlîn (o-, m-, p-ksîlîn, an tevlîheviyek ji wan) wekî çareserkerek bêalî ji bo hilberandina krîstalên nazik ên asetata antîmonê hate bikar anîn.
(2) Di sala 1973an de, Komara Çek rêbazek ji bo hilberandina asetata antîmonê ya nazik bi karanîna toluenê wekî çareserker îcad kir.
III. Berawirdkirina sê katalîzatorên li ser bingeha antîmonê
| Antîmon Trîoksît | Antîmon Asetat | Antîmon Glîkolat | |
| Taybetmendiyên bingehîn | Bi gelemperî wekî antîmonê spî tê zanîn, formula molekulî Sb2O3, giraniya molekulî 291.51, toza spî, xala helandinê 656℃. Naveroka antîmonê ya teorîk bi qasî 83.53% e. Densiteya nisbî 5.20g/ml. Di asîda hîdroklorîk a konsantre, asîda sulfurîk a konsantre, asîda nîtrîk a konsantre, asîda tartarîk û çareseriya alkalî de dihele, di avê, alkolê, asîda sulfurîk a zirav de nahele. | Formula molekulî Sb(AC)3, giraniya molekulî 298.89, rêjeya antîmonê ya teorîk nêzîkî %40.74, xala helandinê 126-131℃, densite 1.22g/ml (25℃), toza spî an jî sipî, bi hêsanî di etîlen glîkol, toluen û ksîlînê de dihele. | Formula molekulî Sb2(EG)3 e, giraniya molekulî nêzîkî 423.68 e, xala helandinê > 100℃(dec.) ye, rêjeya antîmonê ya teorîk nêzîkî 57.47% e, xuyang hişkek spî û krîstalî ye, bêjehrî û bêtahm e, şilbûnê bi hêsanî dikişîne. Di etîlen glîkolê de bi hêsanî dihele. |
| Rêbaz û Teknolojiya Sentezê | Bi piranî bi rêbaza stibnite tê sentezkirin: 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 Nîşe: Stibnite / Hesinê Kanal / Kevirê Qiloç → Germkirin û Dûmankirin → Berhevkirin | Pîşesazî bi giranî rêbaza çareserkerê Sb2O3 ji bo sentezê bikar tîne: Sb2O3 + 3 (CH3CO)2O → 2Sb(AC)3Pêvajo: germkirin û refluks → parzûnkirina germ → krîstalîzasyon → zuwakirina valahiyê → berhemNîşe: Sb(AC)3 bi hêsanî tê hîdrolîzkirin, ji ber vê yekê çareserkerê bêalî yê ku tê bikar anîn divê bêav be, Sb2O3 nikare di rewşek şil de be, û alavên hilberînê jî divê hişk bin. | Pîşesazî bi giranî rêbaza Sb2O3 ji bo sentezkirinê bikar tîne: Sb2O3 +3EG→Sb2(EG)3 +3H2O Pêvajo: Xwarin (Sb2O3, lêzêde û EG) → reaksiyona germkirin û zextkirinê → rakirina şelma, qirêjî û avê → bêrengkirin → parzûnkirina germ → sarkirin û krîstalîzasyon → veqetandin û zuwakirin → berhem Nîşe: Pêvajoya hilberînê ji avê tê veqetandin da ku pêşî li hîdrolîzê were girtin. Ev reaksiyon reaksiyonek berevajî ye, û bi gelemperî reaksiyon bi karanîna etîlen glîkolê zêde û rakirina ava hilberê tê pêşve xistin. |
| Berjewendî | Bihayê wê nisbeten erzan e, bikaranîna wê hêsan e, xwedî çalakiya katalîtîk a nerm û dema polîkondensasyonê ya kurt e. | Asetata antîmonê di etîlen glîkolê de baş çareser dibe û bi awayekî wekhev di etîlen glîkolê de belav dibe, ku dikare karîgeriya bikaranîna antîmonê baştir bike; Asetata antîmonê xwedî taybetmendiyên çalakiya katalîtîk a bilind, reaksiyona hilweşînê ya kêmtir, berxwedana germê ya baş û aramiya pêvajoyê ye; Di heman demê de, bikaranîna asetata antîmonê wekî katalîzatorek hewcedarî bi lêzêdekirina hev-katalîzatorek û stabilizatorek nake. Berteka sîstema katalîtîk a asetata antîmonê nisbeten nerm e, û qalîteya berhemê bilind e, bi taybetî reng, ku ji ya sîstema trîoksîda antîmonê (Sb2O3) çêtir e. | Katalîzator di etîlen glîkolê de xwedî çareserîyeke bilind e; antîmona sifir-valent tê rakirin, û qirêjiyên wekî molekulên hesin, klorîd û sulfatên ku bandorê li polîkondensasyonê dikin digihîjin xala herî nizm, pirsgirêka korozyona îyonên asetatê li ser alavan ji holê radike; Sb3+ di Sb2 (EG)3 de nisbeten bilind e, ku dibe ku ji ber ku çareserîya wê di etîlen glîkolê de di germahiya reaksiyonê de ji ya Sb2O3 mezintir e. Li gorî Sb(AC)3, mîqdara Sb3+ ku roleke katalîtîk dilîze mezintir e. Rengê berhema polîester a ku ji hêla Sb2 (EG)3 ve hatî hilberandin ji ya Sb2O3 çêtir e. Hinekî ji ya orîjînal bilindtir e, ku berhem geştir û spîtir xuya dike; |
| Lidijî | Çareseriya di etîlen glîkolê de nebaş e, tenê di 150°C de %4.04 e. Di pratîkê de, etîlen glîkol zêde ye an jî germahiya helandinê ji 150°C zêdetir dibe. Lêbelê, dema ku Sb2O3 bi etîlen glîkolê re ji bo demek dirêj li jor 120°C reaksiyonê dike, dibe ku barîna antîmonê ya etîlen glîkol çêbibe, û Sb2O3 dikare di reaksiyona polîkondensasyonê de bibe çerxeya metal, ku dikare di çîpên polîester de bibe sedema "mijê gewr" û bandorê li kalîteya hilberê bike. Di dema amadekirina Sb2O3 de diyardeya oksîdên antîmonê yên pirvalent çêdibe, û paqijiya bi bandor a antîmonê bandor dibe. | Naveroka antîmonê ya katalîzator nisbeten kêm e; qirêjiyên asîda asetîk ên ku têne hundir alavan xera dikin, jîngehê qirêj dikin, û ji bo paqijkirina ava qirêj ne guncaw in; pêvajoya hilberînê tevlihev e, şert û mercên jîngeha xebitandinê nebaş in, qirêjî heye, û berhem bi hêsanî rengê xwe diguherîne. Dema ku tê germ kirin bi hêsanî dihele, û berhemên hîdrolîzê Sb2O3 û CH3COOH in. Dema rûniştina materyalê dirêj e, nemaze di qonaxa dawî ya polîkondensasyonê de, ku ji pergala Sb2O3 pir zêdetir e. | Bikaranîna Sb2 (EG)3 lêçûna katalîzatorê ya cîhazê zêde dike (zêdebûna lêçûnê tenê dikare were telafîkirin ger %25ê PET ji bo xwe-gerandina fîlamentan were bikar anîn). Wekî din, nirxa b ya rengê hilberê hinekî zêde dibe. |