Fibra polyesterica (PET) est maxima varietas fibrae syntheticae. Vestimenta ex fibra polyesterica facta commoda, nitida, facile lavantur, et cito siccantur. Polyester etiam late adhibetur ut materia prima pro involucris, filis industrialibus, et materiis plasticis machinalibus. Quam ob rem, polyester celeriter per orbem terrarum progressus est, crescente mediocri rata annua 7% et magna productione.
Productio polyesteri in viam dimethyli terephthalati (DMT) et viam acidi terephtalici (PTA) dividi potest secundum viam processus, et in processum intermittentem et processum continuum secundum operationem. Quacumque via processus productionis adhibita, reactio polycondensationis usum compositorum metallicorum ut catalysatorum requirit. Reactio polycondensationis est gradus clavis in processu productionis polyesteri, et tempus polycondensationis est impedimentum ad proventum augendum. Emendatio systematis catalysatorum est factor magni momenti in qualitate polyesteri emendanda et tempore polycondensationis abbreviando.
UrbanMines Tech. Limited est societas Sinensis princeps, quae in investigatione et evolutione (R&D), productione, et distributione trioxidi antimonii, acetatis antimonii, et glycolis antimonii, ad catalysatores polyestericos apti, specializatur. Investigationes profundas de his productis egimus — nunc pars investigationis et evolutionis UrbanMines investigationem et applicationem catalysatorum antimonii in hoc articulo summatim describit, ut clientibus nostris adiuvet ad flexibiliter applicandum, processus productionis optimizandos, et competitivitatem comprehensivam productorum fibrae polyestericae praebendam.
Periti domestici et externi plerumque credunt polycondensationem polyesteris esse reactionem extensionis catenae, et mechanismum catalyticum ad coordinationem chelationis pertinere, quae requirit ut atomus metallicus catalysatoris orbitales vacuos praebeat ad coordinandum cum pari arcuum electronum oxygenii carbonylici ad finem catalysis assequendum. In polycondensatione, cum densitas nubis electronicae oxygenii carbonylici in grege hydroxyethyl esteris relative humilis sit, electronegativitas ionum metallicorum relative alta est durante coordinatione, ad coordinationem et extensionem catenae faciliorem reddendam.
Ut catalysatores polyesteris, haec adhiberi possunt: 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 et alia oxida metallorum, alcoholata, carboxylata, borata, halogenida et amina, ureae, guanidina, composita organica sulfur continentia. Attamen catalysatores qui nunc in productione industriali adhibentur et investigantur praecipue sunt composita seriei Sb, Ge, et Ti. Magna copia studiorum demonstravit: catalysatores Ge fundatos pauciores reactiones secundarias habere et PET altae qualitatis producere, sed eorum activitas non alta esse, et paucas opes habere et pretiosa esse; catalysatores Ti fundatos magnam activitatem et celerem reactionis celerem habere, sed eorum reactiones secundariae catalyticae manifestae sunt, quae stabilitatem thermalem malam et colorem flavum producti efficiunt, et plerumque tantum ad synthesim PBT, PTT, PCT, etc. adhiberi possunt. Catalysatores Sb fundati non solum activiores sunt. Qualitas producti alta est quia catalysatores Sb fundati activiores sunt, pauciores reactiones secundarias habent, et viliores sunt. Quapropter late in usu sunt. Inter eos, catalysatores Sb fundati frequentissime adhibiti sunt trioxidum antimonii (Sb₂O₃), acetas antimonii (Sb(CH₃COO)₃), et cetera.
Si historiam evolutionis industriae polyesteris inspicimus, invenire possumus plus quam 90% officinarum polyesteris in mundo composita antimonii ut catalysatores uti. Anno 2000, Sinae plures officinas polyesteris introduxerant, quarum omnes composita antimonii ut catalysatores utebantur, praesertim Sb2O3 et Sb(CH3COO)3. Per coniuncta opera investigationis scientificae Sinensis, universitatum, et officiorum productionis, hi duo catalysatores nunc plene domestice producti sunt.
Ab anno MCMXCIX, societas chemica Gallica Elf catalysatorem antimonii glycolis [Sb2(OCH2CH2CO)3] emisit, quasi productum emendatum catalysatorum traditorum. Frustula polyesterica producta candorem magnam et bonam rotationem habent, quae magnam attentionem ab institutis domesticis investigationis catalysatorum, societatibus et fabricatoribus polyestericis in Sinis attraxit.
I. Investigatio et applicatio trioxidi antimonii
Civitates Foederatae Americae inter primas nationes numerantur quae Sb₂O₃ producunt et adhibent. Anno MCMLXI, consumptio Sb₂O₃ in Civitatibus Foederatis Americae ad 4 943 talentorum pervenit. Decennio septimo saeculi vicesimi, quinque societates in Iaponia Sb₂O₃ producebant, cum capacitate productionis totali 6 360 talentorum per annum.
Principales Sinarum unitates investigationis et progressionis Sb2O3 plerumque in pristinis societatibus publicis in provincia Hunan et Shanghai congregantur. UrbanMines Tech. Limited etiam lineam productionis professionalem in provincia Hunan constituit.
(I). Methodus ad trioxidum antimonii producendum
Fabricatio Sb₂O₃ plerumque materia prima antimonii sulfuris adhibetur. Antimonium metallicum primum praeparatur, deinde Sb₂O₃ producitur, antimonio metallico ut materia prima utendo.
Duae sunt rationes praecipuae ad Sb2O3 ex antimonio metallico producendum: oxidatio directa et decompositio nitrogenii.
1. Methodus oxidationis directae
Antimonium metallicum cum oxygenio calefactione reagit ad Sb₂O₃ formandum. Processus reactionis talis est:
4Sb＋3O2＝=2Sb2O3
2. Ammonolysis
Metallum antimonii cum chloro reagit ad trichloridum antimonii synthetizandum, quod deinde distillatur, hydrolyzatur, ammonolyzatur, lavatur, et siccatur ad productum perfectum Sb₂O₃ obtinendum. Aequatio reactionis fundamentalis est:
2Sb＋3Cl2＝=2SbCl3
SbCl3 + H2O = SbOCl + 2HCl
4SbOCl＋H2O＝=Sb2O3·2SbOCl＋2HCl
Sb₂O₃·2SbOCl₃＋OH₃=2Sb₂O₃₃＋2NH₄Cl₃＋H₂O
(II). Usus trioxidi antimonii
Usus praecipuus trioxidi antimonii est ut catalysator pro polymerasi et retardans igni pro materiis syntheticis.
In industria polyesteris, Sb₂O₃ primum ut catalysator adhibitus est. Sb₂O₃ praecipue ut catalysator polycondensationis pro via DMT et via PTA primordiali adhibetur, et plerumque cum H₂PO₃ vel eius enzymis coniungitur.
(III). Problemata cum trioxido antimonii
Sb₂O₃ in ethylenoglycolo solubilitatem tenuem habet, solubilitate tantum 4.04% ad 150°C. Ergo, cum ethylenoglycolum ad catalysatorem praeparandum adhibetur, Sb₂O₃ dispersibilitatem malam habet, quae facile nimiam catalysatoris copiam in systemate polymerizationis causare, trimera cyclica cum alto puncto liquefactionis generare, et difficultates rotationi afferre potest. Ad solubilitatem et dispersibilitatem Sb₂O₃ in ethylenoglycolo emendandam, plerumque nimiam ethylenoglycolam adhibere vel temperaturam dissolutionis supra 150°C augere adhibetur. Attamen, supra 120°C, Sb₂O₃ et ethylenoglycolum praecipitationem antimonii ethylenoglycolis producere possunt cum diu simul agunt, et Sb₂O₃ in reactione polycondensationis ad antimonium metallicum reduci potest, quae "nebulam" in fragmentis polyesteris causare et qualitatem producti afficere potest.
II. Investigatio et applicatio acetatis antimonii
Methodus praeparationis antimonii acetati
Primo, acetas antimonii parata est reactione trioxidi antimonii cum acido acetico, et anhydridum aceticum ut agens exsiccans adhibitum est ad aquam ex reactione generatam absorbendam. Qualitas producti perfecti hac methodo obtenti non alta erat, et plus quam triginta horas requirebantur ad trioxidum antimonii in acido acetico dissolvendum. Postea, acetas antimonii parata est reactione antimonii metallici, trichloridi antimonii, vel trioxidi antimonii cum anhydrido acetico, sine necessitate agentis exsiccantis.
1. Methodus trichloridi antimonii
Anno MCMXLVII, H. Schmidt et alii in Germania Occidentali Sb(CH3COO)3 paraverunt, SbCl3 cum anhydrido acetico reagendo. Formula reactionis haec est:
SbCl3+3(CH3CO)2O==Sb(CH3COO)3+3CH3COCl
2. Methodus antimonii metalli
Anno MCMLIV, TAPaybea ex pristina Unione Sovietica Sb(CH3COO)3 paravit, antimonium metallicum et peroxyacetyl in solutione benzeni reagendo. Formula reactionis est:
Sb＋(CH₃COO)²==Sb(CH₃COO)³
3. Methodus trioxidi antimonii
Anno MCMLVII, F. Nerdel Germaniae Occidentalis Sb₂O₃ cum anhydrido acetico reactavit, quo Sb(CH₃COO)₃ producebatur.
Sb2O3＋3（CH3CO）2O＝＝2Sb（CH3COO）3
Huius methodi incommodum est quod crystalli in partes magnas aggregari et firmiter parieti interiori reactoris adhaerere solent, unde qualitas et color producti malae eveniunt.
4. Methodus solventis trioxidi antimonii
Ad vitia methodi supradicta superanda, solvens neutrum plerumque additur per reactionem Sb₂O₃ et anhydridi acetici. Methodus praeparationis specifica est haec:
(1) Anno MCMLXVIII, R. Thoms ex Societate Chemica Americana Mosun patentem de praeparatione acetati antimonii divulgavit. Patentatio xylenum (o-, m-, p-xylenum, vel mixturam eorum) ut solvens neutrum adhibuit ad crystallos tenues acetati antimonii producendos.
(2) Anno MCMLXXIII, Respublica Bohemica modum ad producendum stibium acetatum tenue, tolueno ut solvente utens, excogitavit.
III. Comparatio trium catalysatorum antimonium fundatorum
| Trioxidum Antimonii | Acetas Antimonii | Antimonii glycolatum | |
| Proprietates Fundamentales | Vulgo antimonium album appellatum, formula molecularis Sb₂O₃, pondus moleculare 291.51, pulvis albus, punctum liquefactionis 656℃. Contentum antimonii theoreticum est circiter 83.53%. Densitas relativa 5.20g/ml. Solubile in acido hydrochlorico concentrato, acido sulfurico concentrato, acido nitrico concentrato, acido tartarico et solutione alcali; insolubile in aqua, alcohole, acido sulfurico diluto. | Formula molecularis Sb(AC)₃, pondus moleculare 298.89, contentum antimonii theoreticum circiter 40.74%, punctum liquefactionis 126-131℃, densitas 1.22g/ml (25℃), pulvis albus vel subalbus, facile solubilis in ethyleno glycolo, tolueno et xyleno. | Formula molecularis Sb₂(EG)₃, pondus moleculare est circiter 423.68, punctum liquefactionis est > 100℃ (dec.), contentum antimonii theoreticum est circiter 57.47%, species est solidum crystallinum album, non toxicum et insipidum, facile humiditatem absorbet. Facile solubile est in ethylenoglycolo. |
| Methodus et Technologia Synthesis | Plerumque methodo stibnitica synthetizatum: 2Sb²S³ +9O² → 2Sb²O³ +6SO² ↑Sb²O³ +3C → 2Sb+3CO↑ 4Sb+O² → 2Sb²O³ Nota: Stibnites / Ferrum / Calx → Calefactio et Fumatio → Collectio | Industria imprimis methodum solventis Sb₂O₃ ad synthesim adhibet: Sb₂O₃ + 3 (CH₃CO)₂₀ → 2Sb(AC)₃. Processus: calefactio, refluxus → filtratio calida → crystallizatio → siccatio in vacuo → productum. Nota: Sb(AC)₃ facile hydrolyzatur, ergo solvens neutrum, toluenum vel xylenum, adhibitum anhydricum esse debet, Sb₂O₃ in statu humido esse non potest, et apparatus productionis etiam siccus esse debet. | Industria imprimis methodum Sb₂O₃ ad synthesizandum adhibet: Sb₂O₃ +3EG → Sb₂(EG)₃ +3H₂O. Processus: Alimentatio (Sb₂O₃, additiva et EG) → calefactio et reactio pressurizationis → remotio scoriae, impuritatum et aquae → decoloratio → filtratio calida → refrigeratio et crystallizatio → separatio et siccatio → productum. Nota: Processus productionis ab aqua separandus est ne hydrolysis fiat. Haec reactio est reversibilis, et plerumque reactio promovetur per usum excessus ethyleni glycolis et remotionem aquae producti. |
| Commodum | Pretium relative vile est, facile utendum, activitatem catalyticam moderatam et tempus polycondensationis breve habet. | Acetas antimonii bonam solubilitatem in ethylenoglycolo habet et aequaliter in ethylenoglycolo dispergitur, quod efficaciam usus antimonii augere potest; Acetas antimonii proprietates habet altae activitatis catalyticae, minoris reactionis degradationis, bonae resistentiae caloris et stabilitatis processus; Simul, usus antimonii acetati ut catalysatoris non requirit additionem co-catalysatoris et stabilisatoris. Reactio systematis catalytici antimonii acetati est relative lenis, et qualitas producti alta, praesertim color, qui melior est quam systematis trioxidi antimonii (Sb₂O₃). | Catalysator magnam solubilitatem in ethylenoglycolo habet; antimonium zero-valente removetur, et impuritates, ut moleculae ferri, chlorida et sulfata, quae polycondensationem afficiunt, ad infimum punctum reducuntur, quo problema corrosionis ionis acetati in apparatu tollitur. Sb 3+ in Sb 2 (EG) 3 relative altum est, quod fortasse quia eius solubilitas in ethylenoglycolo ad temperaturam reactionis maior est quam solubilitas Sb 2 O 3. Comparatum cum Sb(AC) 3, quantitas Sb 3+ quod munus catalyticum agit maior est. Color producti polyesteris ab Sb 2 (EG) 3 producti melior est quam Sb 2 O 3 — paulo altior quam originalis — quo productum clarius et candidius apparet. |
| Incommodum | Solubilitas in ethylenoglycolo parva est, tantum 4.04% ad 150°C. In praxi, ethylenoglycolum excessivum est aut temperatura dissolutionis supra 150°C augetur. Attamen, cum Sb₂O₃ cum ethylenoglycolo diu supra 120°C reagit, praecipitatio antimonii ethylenoglycolis fieri potest, et Sb₂O₃ ad scalam metallicam in reactione polycondensationis reduci potest, quae "nebulam cineream" in fragmentis polyesteris causare et qualitatem producti afficere potest. Phaenomenon oxidorum antimonii polyvalentium durante praeparatione Sb₂O₃ fit, et puritas efficax antimonii afficitur. | Contentum antimonii in catalysatore relative humile est; impuritates acidi acetici introductae apparatum corrodunt, ambitum polluunt, et purgationi aquarum sordidum non favent; processus productionis complexus est, condiciones ambitus operandi malae sunt, pollutio adest, et productum facile colorem mutat. Facile calefactum putrescit, et producta hydrolysis sunt Sb2O3 et CH3COOH. Tempus residentiae materiae longum est, praesertim in stadio finali polycondensationis, quod significanter maius est quam in systemate Sb2O3. | Usus Sb₂(EG)₃ sumptum catalysatoris instrumenti auget (augmentum sumptus compensari potest tantum si 25% PET ad filamenta auto-rotanda adhibentur). Praeterea, valor *b* coloris producti paulum augetur. |