Il-fibra tal-poliester (PET) hija l-akbar varjetà ta' fibra sintetika. Il-ħwejjeġ magħmula mill-fibra tal-poliester huma komdi, iqarmeċ, faċli biex jinħaslu, u jinxfu malajr. Il-poliester jintuża wkoll ħafna bħala materja prima għall-ippakkjar, ħjut industrijali, u plastiks tal-inġinerija. B'riżultat ta' dan, il-poliester żviluppa malajr mad-dinja kollha, u żdied b'rata medja annwali ta' 7% u bi produzzjoni kbira.
Il-produzzjoni tal-poliester tista' tinqasam f'rotta ta' dimetil tereftalat (DMT) u rotta ta' aċidu tereftaliku (PTA) f'termini ta' rotta ta' proċess u tista' tinqasam fi proċess intermittenti u proċess kontinwu f'termini ta' operazzjoni. Irrispettivament mir-rotta tal-proċess ta' produzzjoni adottata, ir-reazzjoni ta' polikondensazzjoni teħtieġ l-użu ta' komposti tal-metall bħala katalisti. Ir-reazzjoni ta' polikondensazzjoni hija pass ewlieni fil-proċess ta' produzzjoni tal-poliester, u l-ħin tal-polikondensazzjoni huwa l-ostaklu għat-titjib tar-rendiment. It-titjib tas-sistema katalitika huwa fattur importanti fit-titjib tal-kwalità tal-poliester u fit-tqassir tal-ħin tal-polikondensazzjoni.
UrbanMines Tech. Limited hija kumpanija Ċiniża ewlenija li tispeċjalizza fir-R&Ż, il-produzzjoni, u l-provvista ta' triossidu tal-antimonju ta' grad ta' katalist tal-poliester, aċetat tal-antimonju, u glikol tal-antimonju. Aħna wettaqna riċerka fil-fond dwar dawn il-prodotti—id-dipartiment tar-R&Ż ta' UrbanMines issa jiġbor fil-qosor ir-riċerka u l-applikazzjoni ta' katalisti tal-antimonju f'dan l-artikolu biex jgħin lill-klijenti tagħna japplikaw b'mod flessibbli, jottimizzaw il-proċessi ta' produzzjoni, u jipprovdu kompetittività komprensiva tal-prodotti tal-fibra tal-poliester.
Studjużi domestiċi u barranin ġeneralment jemmnu li l-polikondensazzjoni tal-poliester hija reazzjoni ta' estensjoni tal-katina, u l-mekkaniżmu katalitiku jappartjeni għall-koordinazzjoni tal-kelazzjoni, li teħtieġ li l-atomu tal-metall katalist jipprovdi orbitali vojta biex jikkoordina mal-par ta' elettroni tal-ossiġnu karboniliku biex jinkiseb l-iskop tal-katalisi. Għall-polikondensazzjoni, peress li d-densità tas-sħaba tal-elettroni tal-ossiġnu karboniliku fil-grupp tal-ester idrossietiliku hija relattivament baxxa, l-elettronegattività tal-joni tal-metall hija relattivament għolja waqt il-koordinazzjoni, biex tiffaċilita l-koordinazzjoni u l-estensjoni tal-katina.
Dawn li ġejjin jistgħu jintużaw bħala katalisti tal-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 u ossidi tal-metall oħra, alkoħolati, karbossilati, borati, alidi u amini, urej, guanidini, komposti organiċi li fihom il-kubrit. Madankollu, il-katalisti li bħalissa jintużaw u jiġu studjati fil-produzzjoni industrijali huma prinċipalment komposti tas-serje Sb, Ge, u Ti. Numru kbir ta' studji wrew li: Il-katalisti bbażati fuq il-Ge għandhom inqas reazzjonijiet sekondarji u jipproduċu PET ta' kwalità għolja, iżda l-attività tagħhom mhijiex għolja, u għandhom ftit riżorsi u huma għaljin; Il-katalisti bbażati fuq it-Ti għandhom attività għolja u veloċità ta' reazzjoni mgħaġġla, iżda r-reazzjonijiet sekondarji katalitiċi tagħhom huma aktar ovvji, li jirriżultaw fi stabbiltà termali fqira u kulur isfar tal-prodott, u ġeneralment jistgħu jintużaw biss għas-sintesi ta' PBT, PTT, PCT, eċċ.; Il-katalisti bbażati fuq l-Sb mhux biss huma aktar attivi. Il-kwalità tal-prodott hija għolja għaliex il-katalisti bbażati fuq l-Sb huma aktar attivi, għandhom inqas reazzjonijiet sekondarji, u huma irħas. Għalhekk, intużaw ħafna. Fost dawn, il-katalisti bbażati fuq l-Sb l-aktar użati huma t-triossidu tal-antimonju (Sb2O3), l-aċetat tal-antimonju (Sb(CH3COO)3), eċċ.
Meta nħarsu lejn l-istorja tal-iżvilupp tal-industrija tal-poliester, nistgħu nsibu li aktar minn 90% tal-impjanti tal-poliester fid-dinja jużaw komposti tal-antimonju bħala katalisti. Sal-2000, iċ-Ċina kienet introduċiet diversi impjanti tal-poliester, li kollha użaw komposti tal-antimonju bħala katalisti, prinċipalment Sb2O3 u Sb(CH3COO)3. Permezz tal-isforzi konġunti tar-riċerka xjentifika Ċiniża, l-universitajiet u d-dipartimenti tal-produzzjoni, dawn iż-żewġ katalisti issa ġew prodotti kompletament domestikament.
Mill-1999, il-kumpanija kimika Franċiża Elf nediet katalist tal-antimonju glikol [Sb2 (OCH2CH2CO) 3] bħala prodott aġġornat tal-katalisti tradizzjonali. Iċ-ċipep tal-poliester prodotti għandhom bjuda għolja u spinnabilità tajba, li ġibdu attenzjoni kbira minn istituzzjonijiet domestiċi ta' riċerka dwar il-katalisti, intrapriżi u manifatturi tal-poliester fiċ-Ċina.
I. Riċerka u applikazzjoni tat-triossidu tal-antimonju
L-Istati Uniti huwa wieħed mill-ewwel pajjiżi li pproduċa u applika Sb2O3. Fl-1961, il-konsum ta' Sb2O3 fl-Istati Uniti laħaq l-4,943 tunnellata. Fis-snin sebgħin, ħames kumpaniji fil-Ġappun ipproduċew Sb2O3 b'kapaċità ta' produzzjoni totali ta' 6,360 tunnellata fis-sena.
L-unitajiet ewlenin ta' riċerka u żvilupp ta' Sb2O3 fiċ-Ċina huma prinċipalment ikkonċentrati f'intrapriżi li qabel kienu tal-istat fil-Provinċja ta' Hunan u f'Shanghai. UrbanMines Tech. Limited stabbilixxiet ukoll linja ta' produzzjoni professjonali fil-Provinċja ta' Hunan.
(I). Metodu għall-produzzjoni tat-triossidu tal-antimonju
Il-manifattura ta' Sb2O3 ġeneralment tuża minerali tas-sulfid tal-antimonju bħala materja prima. L-antimonju metalliku l-ewwel jiġi ppreparat, u mbagħad Sb2O3 jiġi prodott bl-użu tal-antimonju metalliku bħala materja prima.
Hemm żewġ metodi ewlenin għall-produzzjoni ta' Sb2O3 mill-antimonju metalliku: ossidazzjoni diretta u dekompożizzjoni tan-nitroġenu.
1. Metodu ta' ossidazzjoni diretta
L-antimonju metalliku jirreaġixxi mal-ossiġnu taħt tisħin biex jifforma Sb2O3. Il-proċess ta' reazzjoni huwa kif ġej:
4Sb＋3O2＝＝2Sb2O3
2. Ammonoliżi
Il-metall tal-antimonju jirreaġixxi mal-kloru biex jissintetizza t-triklorur tal-antimonju, li mbagħad jiġi distillat, idrolizzat, ammonolizzat, maħsul u mnixxef biex jinkiseb il-prodott lest Sb2O3. L-ekwazzjoni bażika tar-reazzjoni hija:
2Sb＋3Cl2＝＝2SbCl3
SbCl3＋H2O＝＝SbOCl＋2HCl
4SbOCl＋H2O＝＝Sb2O3·2SbOCl＋2HCl
Sb2O3·2SbOCl＋OH＝=2Sb2O3＋2NH4Cl＋H2O
(II). Użi tat-triossidu tal-antimonju
L-użu ewlieni tat-triossidu tal-antimonju huwa bħala katalist għall-polimerażi u ritardant tal-fjammi għal materjali sintetiċi.
Fl-industrija tal-poliester, Sb2O3 intuża għall-ewwel darba bħala katalist. Sb2O3 jintuża prinċipalment bħala katalist tal-polikondensazzjoni għar-rotta DMT u r-rotta bikrija tal-PTA u ġeneralment jintuża flimkien ma' H3PO4 jew l-enzimi tiegħu.
(III). Problemi bit-triossidu tal-antimonju
Sb2O3 għandu solubilità fqira fl-etilen glikol, b'solubilità ta' 4.04% biss f'150°C. Għalhekk, meta l-etilen glikol jintuża biex jipprepara l-katalist, Sb2O3 għandu dispersibilità fqira, li tista' faċilment tikkawża katalist eċċessiv fis-sistema ta' polimerizzazzjoni, tiġġenera trimeri ċikliċi b'punt ta' tidwib għoli, u ġġib diffikultajiet għall-għażil. Biex tittejjeb is-solubilità u d-dispersibilità ta' Sb2O3 fl-etilen glikol, ġeneralment huwa adottat li jintuża ethylene glikol eċċessiv jew tiżdied it-temperatura tad-dissoluzzjoni għal aktar minn 150°C. Madankollu, 'il fuq minn 120°C, Sb2O3 u ethylene glikol jistgħu jipproduċu preċipitazzjoni ta' antimonju ta' ethylene glikol meta jaġixxu flimkien għal żmien twil, u Sb2O3 jista' jitnaqqas għal antimonju metalliku fir-reazzjoni ta' polikondensazzjoni, li jista' jikkawża "ċpar" fiċ-ċipep tal-poliester u jaffettwa l-kwalità tal-prodott.
II. Riċerka u applikazzjoni tal-aċetat tal-antimonju
Metodu ta' preparazzjoni tal-aċetat tal-antimonju
Għall-ewwel, l-aċetat tal-antimonju ġie ppreparat billi rreaġixxa t-triossidu tal-antimonju mal-aċidu aċetiku, u l-anidride aċetika ntużat bħala aġent deidratanti biex tassorbi l-ilma ġġenerat mir-reazzjoni. Il-kwalità tal-prodott lest miksub b'dan il-metodu ma kinitx għolja, u ħa aktar minn 30 siegħa biex it-triossidu tal-antimonju jinħall fl-aċidu aċetiku. Aktar tard, l-aċetat tal-antimonju ġie ppreparat billi rreaġixxa l-antimonju tal-metall, it-triklorur tal-antimonju, jew it-triossidu tal-antimonju mal-anidride aċetika, mingħajr il-ħtieġa ta' aġent deidratanti.
1. Metodu tat-trikloridu tal-antimonju
Fl-1947, H. Schmidt et al. fil-Ġermanja tal-Punent ħejjew Sb(CH3COO)3 billi rreaġixxew SbCl3 ma' anidride aċetika. Il-formula tar-reazzjoni hija kif ġej:
SbCl3+3(CH3CO)2O==Sb(CH3COO)3+3CH3COCl
2. Metodu tal-metall tal-antimonju
Fl-1954, TAPaybea tal-eks Unjoni Sovjetika ppreparat Sb(CH3COO)3 billi rreaġixxiet antimonju metalliku u perossjaċetil f'soluzzjoni ta' benżin. Il-formula tar-reazzjoni hija:
Sb＋(CH3COO)2==Sb(CH3COO)3
3. Metodu tat-triossidu tal-antimonju
Fl-1957, F. Nerdel tal-Ġermanja tal-Punent uża Sb2O3 biex jirreaġixxi ma' anidride aċetika biex jipproduċi Sb(CH3COO)3.
Sb2O3＋3（CH3CO）2O＝＝2Sb（CH3COO）3
L-iżvantaġġ ta' dan il-metodu huwa li l-kristalli għandhom it-tendenza li jinġabru f'biċċiet kbar u jeħlu sew mal-ħajt ta' ġewwa tar-reattur, u dan jirriżulta fi kwalità u kulur fqir tal-prodott.
4. Metodu tas-solvent tat-triossidu tal-antimonju
Biex jingħelbu n-nuqqasijiet tal-metodu ta' hawn fuq, ġeneralment jiżdied solvent newtrali matul ir-reazzjoni ta' Sb2O3 u anidride aċetika. Il-metodu speċifiku ta' preparazzjoni huwa kif ġej:
(1) Fl-1968, R. Thoms tal-American Mosun Chemical Company ippubblika brevett dwar il-preparazzjoni tal-aċetat tal-antimonju. Il-brevett uża xylene (o-, m-, p-xylene, jew taħlita tagħhom) bħala solvent newtrali biex jipproduċi kristalli fini ta' aċetat tal-antimonju.
(2) Fl-1973, ir-Repubblika Ċeka vvinta metodu għall-produzzjoni ta' aċetat fin tal-antimonju bl-użu tat-toluene bħala solvent.
III. Paragun ta' tliet katalisti bbażati fuq l-antimonju
| Triossidu tal-Antimonju | Aċetat tal-Antimonju | Glikolat tal-Antimonju | |
| Proprjetajiet Bażiċi | Magħruf komunement bħala abjad tal-antimonju, formula molekulari Sb2O3, piż molekulari 291.51, trab abjad, punt tat-tidwib 656℃. Il-kontenut teoretiku tal-antimonju huwa madwar 83.53%. Densità relattiva 5.20g/ml. Jinħall f'aċidu idrokloriku kkonċentrat, aċidu sulfuriku kkonċentrat, aċidu nitriku kkonċentrat, aċidu tartariku u soluzzjoni alkali, ma jinħallx fl-ilma, alkoħol, aċidu sulfuriku dilwit. | Formula molekulari Sb(AC)3, piż molekulari 298.89, kontenut teoretiku ta' antimonju madwar 40.74%, punt tat-tidwib 126-131℃, densità 1.22g/ml (25℃), trab abjad jew offwajt, jinħall faċilment fl-etilen glikol, toluene u xylene. | Formula molekulari Sb2(EG)3, Il-piż molekulari huwa madwar 423.68, il-punt tat-tidwib huwa >100℃(dec.), il-kontenut teoretiku tal-antimonju huwa madwar 57.47%, id-dehra hija solidu kristallin abjad, mhux tossiku u bla togħma, faċli biex jassorbi l-umdità. Jinħall faċilment fl-etilen glikol. |
| Metodu u Teknoloġija ta' Sintesi | Sintetizzat l-aktar bil-metodu tal-istibnite: 2Sb2S3 +9O2 →2Sb2O3 +6SO2 ↑Sb2O3 +3C→2Sb+3CO↑ 4Sb+O2 →2Sb2O3 Nota: Stibnite / Mineral tal-Ħadid / Ġebla tal-Ġir → Tisħin u Tpejjip → Ġbir | L-industrija tuża prinċipalment il-metodu tas-solvent Sb2O3 għas-sintesi: Sb2O3 ＋3 (CH3CO)2O→ 2Sb(AC)3Proċess: rifluss tat-tisħin → filtrazzjoni bis-sħana → kristallizzazzjoni → tnixxif bil-vakwu → prodottNota: Sb(AC)3 huwa faċilment idrolizzat, għalhekk is-solvent newtrali toluene jew xylene użat irid ikun anidru, Sb2O3 ma jistax ikun fi stat imxarrab, u t-tagħmir tal-produzzjoni jrid ikun ukoll niexef. | L-industrija prinċipalment tuża l-metodu Sb2O3 biex tissintetizza:Sb2O3+3EG→Sb2(EG)3+3H2OProċess: Għalf (Sb2O3, addittivi u EG) → reazzjoni ta' tisħin u pressjoni → tneħħija tal-gagazza, impuritajiet u ilma → tneħħija tal-kulur → filtrazzjoni bis-sħana → tkessiħ u kristallizzazzjoni → separazzjoni u tnixxif → prodottNota: Il-proċess ta' produzzjoni jeħtieġ li jiġi iżolat mill-ilma biex tiġi evitata l-idroliżi. Din ir-reazzjoni hija reazzjoni riversibbli, u ġeneralment ir-reazzjoni hija promossa billi jintuża żejjed ta' etilene glikol u jitneħħa l-ilma tal-prodott. |
| Vantaġġ | Il-prezz huwa relattivament irħis, huwa faċli biex tużah, għandu attività katalitika moderata u ħin qasir ta' polikondensazzjoni. | L-aċetat tal-antimonju għandu solubilità tajba fl-etilen glikol u huwa mxerred b'mod uniformi fl-etilen glikol, li jista' jtejjeb l-effiċjenza tal-użu tal-antimonju; L-aċetat tal-antimonju għandu l-karatteristiċi ta' attività katalitika għolja, inqas reazzjoni ta' degradazzjoni, reżistenza tajba għas-sħana u stabbiltà tal-ipproċessar; Fl-istess ħin, l-użu tal-aċetat tal-antimonju bħala katalist ma jeħtieġx iż-żieda ta' ko-katalist u stabilizzatur. Ir-reazzjoni tas-sistema katalitika tal-aċetat tal-antimonju hija relattivament ħafifa, u l-kwalità tal-prodott hija għolja, speċjalment il-kulur, li huwa aħjar minn dak tas-sistema tat-triossidu tal-antimonju (Sb2O3). | Il-katalist għandu solubilità għolja fl-etilen glikol; l-antimonju żero-valenti jitneħħa, u impuritajiet bħal molekuli tal-ħadid, kloruri u sulfati li jaffettwaw il-polikondensazzjoni jitnaqqsu għall-aktar punt baxx, u b'hekk tiġi eliminata l-problema tal-korrużjoni tal-jone tal-aċetat fuq it-tagħmir; Sb 3+ f'Sb 2 (EG) 3 huwa relattivament għoli, li jista' jkun minħabba li s-solubilità tiegħu fl-etilen glikol fit-temperatura tar-reazzjoni hija akbar minn dik ta' Sb 2 O 3 Meta mqabbel ma' Sb(AC) 3, l-ammont ta' Sb 3+ li għandu rwol katalitiku huwa akbar. Il-kulur tal-prodott tal-poliester prodott minn Sb 2 (EG) 3 huwa aħjar minn dak ta' Sb 2 O 3 Ftit ogħla mill-oriġinali, u b'hekk il-prodott jidher aktar qawwi u abjad; |
| Żvantaġġ | Is-solubilità fl-etilen glikol hija fqira, 4.04% biss f'150°C. Fil-prattika, l-etilen glikol huwa eċċessiv jew it-temperatura tad-dissoluzzjoni tiżdied għal aktar minn 150°C. Madankollu, meta Sb2O3 jirreaġixxi mal-etilen glikol għal żmien twil f'aktar minn 120°C, tista' sseħħ preċipitazzjoni tal-antimonju tal-etilen glikol, u Sb2O3 jista' jitnaqqas għal sellum tal-metall fir-reazzjoni tal-polikondensazzjoni, li jista' jikkawża "ċpar griż" fiċ-ċipep tal-poliester u jaffettwa l-kwalità tal-prodott. Il-fenomenu tal-ossidi tal-antimonju polivalenti jseħħ waqt il-preparazzjoni ta' Sb2O3, u l-purità effettiva tal-antimonju hija affettwata. | Il-kontenut tal-antimonju fil-katalist huwa relattivament baxx; l-impuritajiet tal-aċidu aċetiku introdotti jikkorrodu t-tagħmir, iniġġsu l-ambjent, u mhumiex favorevoli għat-trattament tal-ilma tad-drenaġġ; il-proċess tal-produzzjoni huwa kumpless, il-kundizzjonijiet tal-ambjent operattiv huma fqar, hemm tniġġis, u l-prodott faċli biex jibdel il-kulur. Huwa faċli li jiddekomponi meta jissaħħan, u l-prodotti tal-idroliżi huma Sb2O3 u CH3COOH. Il-ħin ta' residenza tal-materjal huwa twil, speċjalment fl-istadju finali tal-polikondensazzjoni, li huwa sinifikament ogħla mis-sistema Sb2O3. | L-użu ta' Sb2(EG)3 iżid l-ispiża tal-katalist tal-apparat (iż-żieda fl-ispiża tista' tiġi kkumpensata biss jekk 25% tal-PET jintuża għall-awto-għażil tal-filamenti). Barra minn hekk, il-valur b tal-lewn tal-prodott jiżdied xi ftit. |