[发明专利]含钛组合物及以含钛组合物催化聚酯化反应的方法

说明书

技术领域

本发明揭露一种含钛组合物以及以该含钛组合物催化聚酯化反应的方法，特别是关于一种具有含钛共沉淀物的含钛组合物及其在聚酯反应中的应用。

背景技术

聚酯类的化合物在工业方面具有相当广泛的应用。以PET(聚对苯二甲酸乙二酯)为例，由于其机械强度、耐热性、透明性及阻气性等均具有优异的表现，不仅适合用作果汁、清凉饮料、碳酸饮料等饮料填充容器的材料，还适合用于薄膜、薄板、纤维等的制作材料。这类聚酯树酯通常是以诸如对苯二甲酸等的二元羧酸，和乙二醇之类的脂肪族二元醇为原料，通过酯化反应来形成低缩聚物。接着在缩聚催化剂的存在下，使该低缩聚物发生聚合反应(液相缩聚)并进行高分子化来制造取得。目前工业生产应用和研究较多的催化剂主要是Sb、Ge、Ti等三个系列的化合物。锗(Ge)类催化剂可以制得较白亮的聚酯，但是锗类催化剂的价格较为昂贵。锑(Sb)类催化剂在反应中会还原成锑，使聚酯呈灰雾色，且锑具有毒性，在生产过程中造成污染，导致后处理费用增加，使得PET生产成本升高。目前被认为较好的触媒是钛(Ti)。使用钛触媒可以解决重金属污染问题。但多数钛类催化剂存在着溶解度不佳的问题。当钛类催化剂于乙二醇分散时，通常只能形成悬浮液，容易造成反应不均匀，导致产品的质量不稳定。

为了改善前述钛类催化剂反应不均匀的问题，许多研发单位纷纷提出了不同的解决方案。例如，Lurgi Zimmer公司开发出负载型的钛类催化剂，以防止催化剂的团聚；专利CN1403193采用有机改性方法来防止催化剂团聚；专利CN1644601采用由乙醇、异丙醇、甲苯、混二甲苯的一种或数种溶剂所组成的溶液，来制备出液态钛类催化剂；日本特开平7-207010利用碱金属化合物来帮助钛类催化剂的溶解；专利CN1962723利用2-羟基羧酸化合物先与钛酸酯反应生成的钛化合物，再与磷化合物反应以得到具良好光稳定性的钛系催化剂；专利CN1809605利用脂肪族二元醇和三元以上多元醇及水或和碱性化合物得到含钛溶液；CN1630674将钛化合物与碱金属化合物及丙三醇或三羟甲基丙烷等增溶酸混合以提高钛化合物的溶解度；CN1328072使用纳米级乙二醇钛与有机酸及配合使用1～4价金属离子的化合物来得到钛系催化剂；CN1402653则是将钛酸酯加入络合剂(羟基羧酸，链烷醇胺，氨基羧酸或其混合物)、水或醇类溶剂及次磷酸以得到液态催化剂；CN1583823则是利用碱金属氢氧化物与乙二醇混合物来溶解二氧化钛及二氧化硅的混合物进而得到液态钛类催化剂。

前述的各种解决方案虽然可在一定程度上改善反应不均的问题，但在催化剂的使用过程中，前述的各种解决方案不可避免地也会引入许多不必要的杂质至反应体系中，导致产品的质量因杂质增多而下降。另外，钛类催化剂的第二个问题点在于，钛的催化活性高但热稳定性差，容易引起聚酯裂解，使得缩聚程序和融熔成形加工程序中产生大量不必要的副产物，并使聚酯色相变差。但是，若透过磷系列热稳定剂来减少副产物产生，却又会抑制现有技术中的钛触媒活性，使得反应性降低。

因此，如何提升钛类催化剂的分散性使聚酯反应均匀进行，同时又得以维持钛催化剂的反应性，并可生产出对质量无虞的聚酯，已经成为聚酯类产品在生产工艺改革上亟待解决的关键技术问题。

发明内容

鉴于上述的背景中，为了符合产业上的需求，本发明提供一种含钛组合物及其在聚酯化反应的应用。

本发明的目的之一在于提供一种含钛组合物，通过有机酸的使用，以达到含钛组合物中的含钛共沉淀物可被均匀分散于溶液中的效果。

本发明的另一目的在于提供一种以含钛组合物催化聚酯反应的方法，通过使用本发明公开的含钛组合物，以达到提高聚酯产品的质量的效果。

为达上述目的，本发明揭露一种含钛组合物，该含钛组合物包含一具有由含二氧化钛(TiO₂)/二氧化硅(SiO₂)和/或二氧化钛(TiO₂)/二氧化锆(ZrO₂)所组成的共沉淀物、有机酸、二元醇、以及水。本发明亦揭露一种以含钛组合物催化聚酯反应的方法。上述以含钛组合物催化聚酯反应的方法包含将含钛组合物添加至原料浆液调制工序、酯化工序、液相缩聚工序中的至少一工序中的步骤。

当上述含钛组合物应用于聚酯/共聚酯制程中的催化剂时，可通过有机酸的使用达到将含钛催化剂完全分散溶解于二元醇之中的效果，进而提高聚酯产品的质量。

具体实施例