[发明专利]一种采用金属复合催化剂催化合成高特性粘度且良好色相的聚对苯二甲酸丙二醇酯的方法

说明书

本发明涉及聚酯合成领域，公开了一种采用金属复合催化剂催化合成高特性粘度且良好色相的聚对苯二甲酸丙二醇酯的方法，包括：1）酯化：以对苯二甲酸、1,3‑丙二醇为单体酯化；2）缩聚：加入金属复合催化剂，缩聚，得到聚对苯二甲酸丙二醇酯；金属复合催化剂包括金属化合物和载体；金属化合物为锑类催化剂及锡类催化剂，载体为凹凸棒土。本发明采用锑锡复合催化剂以及凹凸棒土组成的催化剂进行催化聚合，利用凹凸棒土极高的比表面积加强催化剂的催化活性，同时减少催化剂使用量，降低使用成本，减轻副反应。在较短时间内可得到良好色相，高特性粘度的聚对苯二甲酸丙二醇酯。

技术领域

本发明涉及聚酯合成领域，尤其涉及一种采用金属复合催化剂催化合成高特性粘度且良好色相的聚对苯二甲酸丙二醇酯的方法。

背景技术

聚对苯二甲酸丙二醇酯是一种新型的聚酯材料，其制备方法与其他品种聚酯方法相似，采用熔融缩聚法制备。聚对苯二甲酸丙二醇酯的结构是由刚性的苯环、柔性的亚甲基和极性的酯基组成，其中酯基和苯环形成共轭体系，增加了分子的刚性，因此聚对苯二甲酸丙二醇酯具有较高的刚性；而亚甲基增加了其柔性，与其他聚酯产品如PET、PBT相比，亚甲基数目增加，其主链的内旋转自由度增加，高分子主链具有更高的柔性。聚对苯二甲酸丙二醇酯的结构特性决定了其性能优异，使其应用较为广泛。聚对苯二甲酸丙二醇酯是具有独特的热学和力学性能的聚酯材料，也是性能优良的热塑性有机高分子材料，可以广泛应用于工程塑料和薄膜、片材等包装材料，更可以用来纺制化学纤维。

CN 105622907 A报道了高粘聚对苯二甲酸丙二醇酯及其共聚酯的制备方法，公开了PTA法制备聚对苯二甲酸丙二醇酯，催化剂为钛酸四丁酯。该方法采用四釜流程PTA法制备高粘度的聚对苯二甲酸丙二醇酯，其粘度可达到1.0dL/g以上。催化剂仅使用钛酸四丁酯，虽然催化剂具有较高的活性，能够得到高分子量和高特性粘度的聚对苯二甲酸丙二醇酯，但在缩聚过程中颜色发黄，导致聚对苯二甲酸丙二醇酯色相较差。

CN 107964092 A报道了使用金属化合物锡类或钛类催化剂、质子酸对甲基苯磺酸以及二元羟基羧酸类化合物2,2-二羟甲基丙酸制备三元复合催化剂。该方法可制备出特性粘度达到0.98dL/g的聚对苯二甲酸丙二醇酯切片，切片良好色相为乳白色。但是该实验中缩聚真空度为20 Pa，且反应物极少，本发明人在放大实验制备聚对苯二甲酸丙二醇酯时发现，需要继续提高真空度，且最终聚对苯二甲酸丙二醇酯出料粘度仅为0.85dl/g。

钛系催化剂是合成聚对苯二甲酸丙二醇酯的主要催化剂，虽然其具有较高的活性，可得到高分子量和高特性粘度的聚对苯二甲酸丙二醇酯，但在缩聚过程中易发生副反应，导致聚对苯二甲酸丙二醇酯色相较差。锑系催化剂在聚对苯二甲酸丙二醇酯聚合过程中由于催化活性较低难以制备出高粘度的聚对苯二甲酸丙二醇酯切片。锡系催化剂虽然能够制备出粘度高色相好的聚对苯二甲酸丙二醇酯切片，但是由于锡系催化剂成本较高，且具有生物活性，使用不多，因此如何制备一种全新的催化剂获得高品质高粘度的聚对苯二甲酸丙二醇酯是亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种采用金属复合催化剂催化合成高特性粘度且良好色相的聚对苯二甲酸丙二醇酯的方法。本发明以PTA法合成聚对苯二甲酸丙二醇酯，采用锑锡复合催化剂以及凹凸棒土组成的催化剂进行催化聚合，利用凹凸棒土极高的比表面积加强催化剂的催化活性，同时减少催化剂使用量，降低使用成本，减轻副反应。在较短时间内可得到良好色相，高特性粘度的聚对苯二甲酸丙二醇酯。本发明具有催化剂制备工艺简单、成本低廉且聚对苯二甲酸丙二醇酯良好色相的特点。

本发明的具体技术方案为：一种采用金属复合催化剂催化合成高特性粘度且良好色相的聚对苯二甲酸丙二醇酯的方法，包括以下步骤：

1）酯化：在惰性气体氛围下，以对苯二甲酸、1,3-丙二醇为单体在220-245℃、0.1-0.3Mpa压力下酯化1-5h，控制酯化率在90%以上，并使反应过程中生成物水不断从精馏塔中脱除。