[发明专利]用于聚酯合成的链状二元醇钛催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

    本发明涉及一种用于聚酯合成的催化剂及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等聚酯类化合物广泛应用于纤维、瓶片、薄膜和工程塑料等领域，是十分重要的大宗化工产品。

PET的一个重要用途是生产纤维进而加工成纺织品，PET作为合成纤维可以代替棉花或者与棉花混纺。PET聚酯的另一个重要用途是加工成为瓶片和薄膜，广泛地应用于饮料包装和电子行业等领域。在聚酯生产过程中，催化剂起着十分关键的作用。

目前，工业生产上主要使用的催化剂为含锑化合物，比如醋酸锑、乙二醇锑等。含锑化合物活性适中，价格便宜，生产出的PET性能优良，具有较好的综合性能。但由于锑元素是一种有毒的重金属，在PET生产和后处理过程中产生污染，且残留在聚酯产品如纺织品、瓶片中的锑元素对于人体健康和环境十分有害。随着人们环保意识的增强和社会对环境保护要求的提高，对纺织品和饮料包装瓶中的锑含量要求日趋严格，这就要求PET在生产过程中少用或不用含锑催化剂。

钛系催化剂是一种极具前景的聚酯催化剂，比如TiO₂、钛酸酯等在聚酯合成反应中的应用已得到深入研究。由于钛元素无毒无害，环境友好，钛系催化剂聚酯反应活性高，有望取代锑系催化剂在聚酯行业得到广泛应用。

乙二醇钛由于比钛酸一元醇酯等化合物具有更好的稳定性，是钛系催化剂中研究较多的一种有机钛化合物。中国发明专利CN01115114.5公开了以乙二醇钛为催化剂（C₄H₉O₅Ti）用于聚酯反应，并添加了其他金属盐类、有机酸或含磷化合物。中国发明专利CN02137437.6公开了一种二元醇钛固体的制备方法，将四氯化钛加入二元醇中，通过加热至沸腾的方法产生白色固体。中国发明专利CN200610069018.2公开了一种抗水解液态钛催化剂和固体钛催化剂的制备方法。

但是，以上二元醇钛的制备过程时间长，制备方法比较复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于聚酯合成的链状二元醇钛催化剂及其制备方法和应用，以克服现有技术存在的缺陷。

所述的用于聚酯合成的链状二元醇钛催化剂，为具有链状结构的二元醇钛与二元醇的混合物，其中：具有链状结构的二元醇钛的重量百分比含量为5~30%，优选为20~24%；

所述具有链状结构的二元醇钛，为具有如下结构通式的化合物：

   n=2-4；

25 ℃时催化剂的动力粘度为22~166 mPa·s；

催化剂的粘度反映了二元醇钛的聚合度大小，聚合度不同的二元醇钛可以影响催化剂对PET、PBT、PTT等聚酯合成的催化能力。

所述的用于聚酯合成的链状二元醇钛催化剂的制备方法，包括如下步骤：

将TiCl₄加入二元醇，然后通入NH₃中和至pH为7-9，然后从反应体系中收集所述的用于聚酯合成的链状二元醇钛催化剂；

收集方法优选为过滤，滤液即为含用于聚酯合成的链状二元醇钛催化剂；

TiCl₄与二元醇的体积比为：TiCl₄∶二元醇=1∶4~20；

优选的，TiCl₄以滴加的方式加入二元醇，滴加的速度为0.1-10 ml/min；

反应温度为度0-100 ℃，优选的为0~30 ℃；

NH₃的流速为10-400 ml/min；

NH₃中和终点pH为7-9；

所述二元醇选自乙二醇、1,4-丁二醇或1,3-丙二醇，优选乙二醇；

本发明所制备的聚酯催化剂，是一种处于二元醇溶剂中的具有链状结构的二元醇钛，所述的链状二元醇钛催化剂具有良好的聚酯合成性能，而且催化剂为液体，与二元醇可以任意比例互溶，方便在聚酯合成过程中使用，作为均相催化剂反应性能优于非均相催化剂。

具体实施方式

下面的实施例用于对本发明进行具体说明。实施例并不意味本发明的实用范围限制在实施例叙述的条件内。

实施例1