[发明专利]疏水性醇类金属化合物和异山梨醇改性聚酯的制备方法

说明书

本发明涉及一种疏水性醇类金属化合物催化剂的制备及其在异山梨醇改性聚酯制备中的应用。以二元酸、异山梨醇的二元醇混合物为单体，疏水性醇类金属化合物为催化剂，温和条件下，实现改性聚酯制备。该方法所使用催化剂用量小，性能稳定，可有效缩减酯化反应时间，降低缩聚反应温度，减少原料损失，降低体系副反应发生几率。

技术领域

本发明涉及一种以疏水性醇类金属化合物为催化剂，二元酸、异山梨醇的二元醇混合物为单体的改性聚酯的制备方法。

背景技术

聚酯是指大分子主链上含有大量酯键的高分子化合物，由二元(或多元)酸(或其酯)与二元(或多元)醇通过直接酯化或酯交换生成。根据二元酸和二元醇的不同，可以合成多种聚酯。目前已经工业化生产应用的品种主要有：聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸环己撑二甲醇酯(PCT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)和聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)等。在这几个品种中，应用范围最广的是PET和PBT。尤其是PET。国外早在20世纪30～40年代就开始了PET的研究。

催化剂是聚酯生产工艺的重要环节，对催化剂的研究一直是聚酯工业技术发展的重要内容之一。国外学者对缩聚反应机理金属催化剂的催化作用催化剂的种类等方面进行了深入研究，并且从未停止过对新型催化剂的探索。对缩聚反应有催化作用的化合物种类繁多几乎涉及了除卤族元素和惰性元素之外的所有主副族元素，但是目前工业生产应用和研究较多的催化剂主要是Sb，Ge，Ti等系列的化合物。Sb系催化剂活性适中价格低廉在聚酯工业中使用最为普遍，缺点是Sb化合物本身具有一定的毒性,在天然产物中又与砷共存，随着人们环保意识的提高,锑系催化剂逐渐被其它新型催化剂取代。Ge系催化剂价格昂贵目前应用的还比较少。Ti系催化剂活性最高，一般用于聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)，聚对苯二甲酸环己撑二甲醇酯(PCT)等的合成。但其催化剂颜色反应比较明显。近年来，国内外许多聚酯生产厂家和催化剂生产厂家围绕提高催化剂活性，减少催化剂对环境的污染，改善聚酯产品性能等方面进行了大量研究工作，涌现出一些极有发展潜力的催化剂品种，新型催化剂的开发已成为聚酯生产厂家相研究的热点。

CN200910033447.8公开了一种三价的铋类金属作为聚酯反应的催化剂，在足够的温度和压力下利用现有的聚合设备制备聚酯。该方法通过使用新型的三价的铋类金属催化剂，能够高效的催化缩聚反应，但对酯化反应作用有限，酯化反应温度高，且酯化反应率低。钛系催化剂尤其是钛酸酯类催化剂对酯化阶段催化作用明显，使用钛系催化剂能够明显的降低酯化温度，缩短酯化时间，能耗下降明显。但钛酸酯存在着一定缺陷，由于钛酸酯化合物特性，钛酸酯类催化剂极易与反应体系中生成的水作用生成水解产物，不但降低催化效率，而且其水解产物易沉积堵塞管道，给生产带来不便。为保证该催化剂稳定性及分散性，对催化剂活性中心进行疏水性保护显得尤为重要。因此，结合以上铋系催化剂与钛系催化剂优点以及疏水修饰对催化剂稳定性及分散性影响，设计开发了疏水性醇类金属化合物催化剂，可有效缩减酯化反应时间，降低缩聚反应温度，减少原料损失，降低体系副反应发生几率。

PET具有良好的成纤性、力学性能、耐磨性、抗蠕变性、低吸水性以及电绝缘性能。聚酯主要用于生产聚酯纤维(涤纶)，同时作为非纤维的薄膜、塑料、包装容器、粘合剂、涂料制品等广泛应用于轻工、机械、电子、食品包装等工业领域。但是，随着社会的发展，普通聚酯已不能满足人民生活和工业领域日益增长的需要。开发新型改性聚酯是重要的研究方向。

异山梨醇作为山梨醇的脱水产物，可容易地由可再生资源如由D-葡萄糖通过加氢然后酸催化脱水制备，具有原料来源丰富、可降解及热稳定性好等优点，并具有手性特征。异山梨醇可以提高聚酯的玻璃化温度，使聚酯有更好的加工成型性。含异山梨醇的聚酯纤维可纺性更好，染色性有很大的提高。异山梨醇还可以增强聚酯的热稳定性，使聚酯的抗冲击性更强，机械强度高，更加耐用。，该聚酯可广泛用于如瓶子、充热容器、薄膜、厚板材、纤维、线材和光学制品等产品中。

发明内容