Nyuzinyuzi za polyester (PET) ndio aina kubwa zaidi ya nyuzi bandia. Nguo zilizotengenezwa kwa nyuzinyuzi za polyester ni nzuri, laini, rahisi kufua, na hukauka haraka. Polyester pia hutumika sana kama malighafi kwa ajili ya vifungashio, uzi wa viwandani, na plastiki za uhandisi. Matokeo yake, polyester imekua kwa kasi duniani kote, ikiongezeka kwa wastani wa 7% kwa mwaka na kwa uzalishaji mkubwa.
Uzalishaji wa poliyesta unaweza kugawanywa katika njia ya dimethili tereftalati (DMT) na njia ya asidi tereftalati (PTA) kulingana na njia ya mchakato na inaweza kugawanywa katika mchakato wa vipindi na mchakato unaoendelea kulingana na uendeshaji. Bila kujali njia ya mchakato wa uzalishaji iliyopitishwa, mmenyuko wa polifondensi unahitaji matumizi ya misombo ya chuma kama vichocheo. Mmenyuko wa polifondensi ni hatua muhimu katika mchakato wa uzalishaji wa poliyesta, na muda wa polifondensi ndio kikwazo cha kuboresha mavuno. Uboreshaji wa mfumo wa kichocheo ni jambo muhimu katika kuboresha ubora wa poliyesta na kufupisha muda wa polifondensi.
UrbanMines Tech. Limited ni kampuni inayoongoza ya Kichina inayobobea katika utafiti na maendeleo, uzalishaji, na usambazaji wa trioksidi ya antimoni ya kiwango cha kichocheo cha polyester, asetati ya antimoni, na glikoli ya antimoni. Tumefanya utafiti wa kina kuhusu bidhaa hizi—idara ya utafiti na maendeleo ya UrbanMines sasa inafupisha utafiti na matumizi ya vichocheo vya antimoni katika makala haya ili kuwasaidia wateja wetu kutumia kwa urahisi, kuboresha michakato ya uzalishaji, na kutoa ushindani kamili wa bidhaa za nyuzi za polyester.
Wasomi wa ndani na nje kwa ujumla wanaamini kwamba polyester polikondensio ni mmenyuko wa upanuzi wa mnyororo, na utaratibu wa kichocheo ni wa uratibu wa chelation, ambao unahitaji atomi ya metali kichocheo kutoa obitali tupu ili kuratibu na jozi ya arc ya elektroni za oksijeni ya kabonili ili kufikia lengo la kichocheo. Kwa polykondensio, kwa kuwa msongamano wa wingu la elektroni wa oksijeni ya kabonili katika kundi la esta ya hydroxyethyl ni mdogo kiasi, uenegativiti wa elektroni wa ioni za metali ni mkubwa kiasi wakati wa uratibu, ili kurahisisha uratibu na upanuzi wa mnyororo.
Vifuatavyo vinaweza kutumika kama vichocheo vya polyester: 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 na oksidi zingine za metali, alkoholi, kaboksilati, borati, halidi na amini, urea, guanidini, misombo ya kikaboni yenye salfa. Hata hivyo, vichocheo vinavyotumika na kusomwa kwa sasa katika uzalishaji wa viwandani ni misombo ya mfululizo wa Sb, Ge, na Ti. Idadi kubwa ya tafiti zimeonyesha kuwa: Vichocheo vinavyotegemea Ge vina athari chache na hutoa PET ya ubora wa juu, lakini shughuli zao si za juu, na vina rasilimali chache na ni ghali; Vichocheo vyenye msingi wa Ti vina shughuli nyingi na kasi ya haraka ya mmenyuko, lakini athari zake za kando za kichocheo ni dhahiri zaidi, na kusababisha utulivu duni wa joto na rangi ya njano ya bidhaa, na kwa ujumla vinaweza kutumika tu kwa usanisi wa PBT, PTT, PCT, n.k.; Vichocheo vyenye msingi wa Sb si tu kwamba vina nguvu zaidi. Ubora wa bidhaa ni wa juu kwa sababu vichocheo vyenye msingi wa Sb vinafanya kazi zaidi, vina athari chache za kando, na ni vya bei nafuu. Kwa hivyo, vimetumika sana. Miongoni mwao, vichocheo vyenye msingi wa Sb vinavyotumika sana ni antimoni trioksidi (Sb2O3), antimoni asetati (Sb(CH3COO)3), n.k.
Tukiangalia historia ya maendeleo ya tasnia ya polyester, tunaweza kugundua kuwa zaidi ya 90% ya mimea ya polyester duniani hutumia misombo ya antimoni kama vichocheo. Kufikia mwaka wa 2000, China ilikuwa imeanzisha mimea kadhaa ya polyester, ambayo yote ilitumia misombo ya antimoni kama vichocheo, hasa Sb2O3 na Sb(CH3COO)3. Kupitia juhudi za pamoja za utafiti wa kisayansi wa China, vyuo vikuu, na idara za uzalishaji, vichocheo hivi viwili sasa vimetengenezwa kikamilifu ndani ya nchi.
Tangu mwaka wa 1999, kampuni ya kemikali ya Ufaransa Elf imezindua kichocheo cha antimoni [Sb2 (OCH2CH2CO) 3] kama bidhaa iliyoboreshwa ya vichocheo vya kitamaduni. Chipsi za polyester zinazozalishwa zina weupe wa hali ya juu na uwezo mzuri wa kuzunguka, jambo ambalo limevutia umakini mkubwa kutoka kwa taasisi za utafiti wa vichocheo vya ndani, makampuni, na watengenezaji wa polyester nchini China.
I. Utafiti na matumizi ya trioksidi ya antimoni
Marekani ni mojawapo ya nchi za mwanzo kabisa kuzalisha na kutumia Sb2O3. Mnamo 1961, matumizi ya Sb2O3 nchini Marekani yalifikia tani 4,943. Katika miaka ya 1970, makampuni matano nchini Japani yalizalisha Sb2O3 yenye uwezo wa jumla wa uzalishaji wa tani 6,360 kwa mwaka.
Vitengo vikuu vya utafiti na maendeleo vya Sb2O3 vya China vimejikita zaidi katika makampuni ya zamani ya serikali katika Mkoa wa Hunan na Shanghai. UrbanMines Tech. Limited pia imeanzisha laini ya uzalishaji wa kitaalamu katika Mkoa wa Hunan.
(I). Mbinu ya kutengeneza trioksidi ya antimoni
Utengenezaji wa Sb2O3 kwa kawaida hutumia madini ya antimoni sulfidi kama malighafi. Antimoni ya metali huandaliwa kwanza, na kisha Sb2O3 huzalishwa kwa kutumia antimoni ya metali kama malighafi.
Kuna njia mbili kuu za kutengeneza Sb2O3 kutoka kwa antimoni ya metali: oksidi ya moja kwa moja na mtengano wa nitrojeni.
1. Njia ya oksidi ya moja kwa moja
Antimoni ya metali humenyuka na oksijeni chini ya joto na kuunda Sb2O3. Mchakato wa mmenyuko ni kama ifuatavyo:
4Sb＋3O2＝＝2Sb2O3
2. Ammolysis
Metali ya antimoni humenyuka na klorini ili kutengeneza trikloridi ya antimoni, ambayo kisha husafishwa, hutiwa hidrolisisi, hutiwa ammolisisi, huoshwa, na kukaushwa ili kupata bidhaa iliyokamilishwa ya Sb2O3. Mlinganyo wa msingi wa mmenyuko ni:
2Sb＋3Cl2＝＝2SbCl3
SbCl3＋H2O＝＝SbOCl＋2HCl
4SbOCl＋H2O＝＝Sb2O3·2SbOCl＋2HCl
Sb2O3·2SbOCl＋OH＝＝2Sb2O3＋2NH4Cl＋H2O
(II). Matumizi ya trioksidi ya antimoni
Matumizi makuu ya trioksidi ya antimoni ni kama kichocheo cha polima na kizuia moto kwa vifaa vya sintetiki.
Katika tasnia ya poliester, Sb2O3 ilitumika kwanza kama kichocheo. Sb2O3 hutumika zaidi kama kichocheo cha polikondensi kwa njia ya DMT na njia ya mapema ya PTA na kwa ujumla hutumika pamoja na H3PO4 au vimeng'enya vyake.
(III). Matatizo ya trioksidi ya antimoni
Sb2O3 ina umumunyifu duni katika ethilini glikoli, ikiwa na umumunyifu wa 4.04% pekee kwa 150°C. Kwa hivyo, ethilini glikoli inapotumika kuandaa kichocheo, Sb2O3 ina utawanyiko duni, ambao unaweza kusababisha kichocheo kikubwa katika mfumo wa upolimishaji, kutoa vipima mzunguko vya kiwango cha juu cha kuyeyuka, na kuleta ugumu katika kuzunguka. Ili kuboresha umumunyifu na utawanyiko wa Sb2O3 katika ethilini glikoli, kwa ujumla hutumika kutumia ethilini glikoli nyingi au kuongeza halijoto ya kuyeyuka hadi zaidi ya 150°C. Hata hivyo, zaidi ya 120°C, Sb2O3 na ethilini glikoli zinaweza kutoa mvua ya ethilini glikoli antimoni zinapofanya kazi pamoja kwa muda mrefu, na Sb2O3 inaweza kupunguzwa hadi antimoni ya metali katika mmenyuko wa polikondensi, ambayo inaweza kusababisha "ukungu" katika chipsi za polyester na kuathiri ubora wa bidhaa.
II. Utafiti na matumizi ya asetati ya antimoni
Njia ya maandalizi ya asetati ya antimoni
Mwanzoni, asetati ya antimoni ilitayarishwa kwa kutumia trioksidi ya antimoni na asidi asetiki, na anhidridi ya asetiki ilitumika kama kichocheo cha kunyonya maji yaliyotokana na mmenyuko. Ubora wa bidhaa iliyokamilishwa iliyopatikana kwa njia hii haukuwa juu, na ilichukua zaidi ya saa 30 kwa trioksidi ya antimoni kuyeyuka katika asidi asetiki. Baadaye, asetati ya antimoni ilitayarishwa kwa kutumia antimoni ya metali, trikloridi ya antimoni, au trioksidi ya antimoni na anhidridi ya asetiki, bila kuhitaji kichocheo cha kunyonya maji.
1. Mbinu ya antimoni trikloridi
Mnamo 1947, H. Schmidt na wenzake huko Ujerumani Magharibi walitayarisha Sb(CH3COO)3 kwa kuitikia SbCl3 na anhidridi ya asetiki. Fomula ya mmenyuko ni kama ifuatavyo:
SbCl3+3(CH3CO)2O==Sb(CH3COO)3+3CH3COCl
2. Mbinu ya metali ya antimoni
Mnamo 1954, TPaybea ya Umoja wa Kisovieti wa zamani ilitayarisha Sb(CH3COO)3 kwa kuitikia antimoni ya metali na peroxyasetili katika myeyusho wa benzini. Fomula ya mmenyuko ni:
Sb＋(CH3COO)2==Sb(CH3COO)3
3. Mbinu ya antimoni trioksidi
Mnamo 1957, F. Nerdel wa Ujerumani Magharibi alitumia Sb2O3 kuitikia anhidridi ya asetiki ili kutoa Sb(CH3COO)3.
Sb2O3＋3(CH3CO)2O(2Sb)(CH3COO)3
Ubaya wa njia hii ni kwamba fuwele huwa zinakusanyika vipande vikubwa na kushikamana kwa nguvu na ukuta wa ndani wa mtambo, na kusababisha ubora na rangi duni ya bidhaa.
4. Mbinu ya kutengenezea oksidi ya antimoni
Ili kushinda mapungufu ya njia iliyo hapo juu, kiyeyusho kisicho na upande wowote huongezwa wakati wa mmenyuko wa Sb2O3 na anhidridi ya asetiki. Njia maalum ya maandalizi ni kama ifuatavyo:
(1) Mnamo 1968, R. Thoms wa Kampuni ya Kemikali ya Mosun ya Marekani alichapisha hati miliki kuhusu utayarishaji wa asetati ya antimoni. Hati miliki hiyo ilitumia xyleni (o-, m-, p-xyleni, au mchanganyiko wake) kama kiyeyusho kisicho na upendeleo ili kutoa fuwele laini za asetati ya antimoni.
(2) Mnamo 1973, Jamhuri ya Cheki ilivumbua mbinu ya kutengeneza asetati laini ya antimoni kwa kutumia toluini kama kiyeyusho.
III. Ulinganisho wa vichocheo vitatu vinavyotokana na antimoni
| Trioksidi ya Antimoni | Asetati ya Antimoni | Glikolate ya Antimoni | |
| Sifa za Msingi | Inajulikana sana kama antimoni nyeupe, fomula ya molekuli Sb 2O3, uzito wa molekuli 291.51, poda nyeupe, kiwango cha kuyeyuka 656℃. Kiwango cha antimoni cha kinadharia ni takriban 83.53%. Msongamano wa jamaa 5.20g/ml. Huyeyuka katika asidi hidrokloriki iliyokolea, asidi ya sulfuriki iliyokolea, asidi ya nitriki iliyokolea, asidi ya tartariki na myeyusho wa alkali, haimumunyiki katika maji, pombe, asidi ya sulfuriki iliyopunguzwa. | Fomula ya molekuli Sb(AC) 3, uzito wa molekuli 298.89, kiwango cha kinadharia cha antimoni takriban 40.74%, kiwango cha kuyeyuka 126-131℃, msongamano 1.22g/ml (25℃), poda nyeupe au isiyo nyeupe, huyeyuka kwa urahisi katika ethilini glikoli, toluini na xylene. | Fomula ya molekuli Sb 2 (EG) 3, Uzito wa molekuli ni takriban 423.68, kiwango cha kuyeyuka ni ＞ 100℃ (dec.), kiwango cha kinadharia cha antimoni ni takriban 57.47%, mwonekano wake ni mweupe kama fuwele, hauna sumu na hauna ladha, ni rahisi kunyonya unyevu. Huyeyuka kwa urahisi katika ethilini glikoli. |
| Mbinu na Teknolojia ya Usanisi | Hutengenezwa hasa kwa njia ya 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 3Kumbuka: Stibnite / Chuma / Chokaa → Kupasha joto na Kukausha → Mkusanyiko | Sekta hii hutumia zaidi Sb 2 O 3 -mbinu ya kutengenezea kwa usanisi: Sb2O3 ＋ 3 (CH3CO ) 2O→ 2Sb(AC) 3Mchakato: kupasha joto reflux → kuchuja moto → ufuwele → kukausha kwa utupu → bidhaaKumbuka: Sb(AC) 3 huhidrolisisi kwa urahisi, kwa hivyo kiyeyusho cha toluini au xyleni kisicho na upande kinachotumika lazima kiwe na maji, Sb 2 O 3 hakiwezi kuwa katika hali ya unyevunyevu, na vifaa vya uzalishaji lazima pia viwe vikavu. | Sekta hii hutumia zaidi mbinu ya Sb 2 O 3 kutengeneza: Sb 2 O 3 +3EG→ Sb 2 (EG) 3 +3H 2 OMchakato: Kulisha (Sb 2 O 3, viongeza na EG) → mmenyuko wa kupasha joto na shinikizo → kuondoa uchafu, uchafu na maji → kuchuja rangi → kuchuja kwa moto → kupoeza na kugandamiza → kutenganisha na kukausha → bidhaaKumbuka: Mchakato wa uzalishaji unahitaji kutengwa na maji ili kuzuia hidrolisisi. Mmenyuko huu ni mmenyuko unaoweza kurekebishwa, na kwa ujumla mmenyuko huo huchochewa kwa kutumia ethilini glikoli iliyozidi na kuondoa maji ya bidhaa. |
| Faida | Bei yake ni nafuu kiasi, ni rahisi kutumia, ina shughuli ya wastani ya kichocheo na muda mfupi wa polikondensi. | Asetati ya antimoni ina umumunyifu mzuri katika ethilini glikoli na imetawanywa sawasawa katika ethilini glikoli, ambayo inaweza kuboresha ufanisi wa matumizi ya antimoni; Asetati ya antimoni ina sifa za shughuli kubwa za kichocheo, mmenyuko mdogo wa uharibifu, upinzani mzuri wa joto na utulivu wa usindikaji; Wakati huo huo, kutumia acetate ya antimoni kama kichocheo hakuhitaji kuongezwa kwa kichocheo-mwenza na kiimarishaji. Mwitikio wa mfumo wa kichocheo cha antimoni asetati ni mdogo kiasi, na ubora wa bidhaa ni wa juu, hasa rangi, ambayo ni bora kuliko ile ya mfumo wa antimoni trioksidi (Sb2O3). | Kichocheo kina umumunyifu mkubwa katika ethilini glikoli; antimoni ya sifuri-valent huondolewa, na uchafu kama vile molekuli za chuma, kloridi na sulfates zinazoathiri polikondensi hupunguzwa hadi kiwango cha chini kabisa, na kuondoa tatizo la kutu ya ioni ya asetati kwenye vifaa; Sb 3+ katika Sb 2 (EG) 3 ni ya juu kiasi, ambayo inaweza kuwa ni kwa sababu umumunyifu wake katika ethilini glikoli kwenye halijoto ya mmenyuko ni mkubwa kuliko ule wa Sb 2 O 3 Ikilinganishwa na Sb(AC) 3, kiasi cha Sb 3+ kinachocheza jukumu la kichocheo ni kikubwa zaidi. Rangi ya bidhaa ya polyester inayozalishwa na Sb 2 (EG) 3 ni bora kuliko ile ya Sb 2 O 3 Juu kidogo kuliko ile ya asili, na kufanya bidhaa ionekane angavu na nyeupe zaidi; |
| Hasara | Umumunyifu katika ethilini glikoli ni duni, ni 4.04% tu kwa 150°C. Kwa vitendo, ethilini glikoli ni nyingi sana au halijoto ya kuyeyuka huongezeka hadi zaidi ya 150°C. Hata hivyo, wakati Sb 2O3 inapogusana na ethilini glikoli kwa muda mrefu kwa zaidi ya 120°C, mvua ya antimoni ya ethilini glikoli inaweza kutokea, na Sb 2O3 inaweza kupunguzwa hadi ngazi ya chuma katika mmenyuko wa polikondensi, ambayo inaweza kusababisha "ukungu wa kijivu" katika chipsi za polyester na kuathiri ubora wa bidhaa. Hali ya oksidi za antimoni za polivalent hutokea wakati wa maandalizi ya Sb 2O3, na usafi mzuri wa antimoni huathiriwa. | Kiwango cha antimoni cha kichocheo ni cha chini kiasi; uchafu wa asidi asetiki ulioletwa huharibu vifaa, huchafua mazingira, na haufai kwa matibabu ya maji machafu; mchakato wa uzalishaji ni mgumu, hali ya mazingira ya uendeshaji ni duni, kuna uchafuzi wa mazingira, na bidhaa ni rahisi kubadilisha rangi. Ni rahisi kuoza inapowashwa, na bidhaa za hidrolisisi ni Sb2O3 na CH3COOH. Muda wa kukaa kwa nyenzo ni mrefu, haswa katika hatua ya mwisho ya polikondensi, ambayo ni kubwa zaidi kuliko mfumo wa Sb2O3. | Matumizi ya Sb 2 (EG) 3 huongeza gharama ya kichocheo cha kifaa (ongezeko la gharama linaweza kulipwa tu ikiwa 25% ya PET inatumika kwa kujizungusha kwa nyuzi). Zaidi ya hayo, thamani ya b ya rangi ya bidhaa huongezeka kidogo. |