[发明专利]一种棒状无定型/锐钛矿型TiO2

说明书

本发明属于聚酯催化剂的合成技术领域，具体涉及到一种棒状无定型/锐钛矿二氧化钛聚酯催化剂的制备方法及应用。本发明将棒状钛酸钾粉体加入无机酸溶液中，浸泡，过滤、洗涤，得到TiO₂滤饼，然后干燥、粉碎，制得一种无定型棒状TiO₂粉体；然后无定型棒状TiO₂粉体分散至TiCl₄溶液中，在0～10℃条件下，一边搅拌，一边向所得的分散液中滴加硅酸钠溶液；滴加完毕后，体系继续升温至70～80℃，搅拌反应，制得一种无定型/锐钛矿型棒状TiO₂复合材料，该复合作为催化剂聚酯合成中。该棒状无定型/锐钛矿型TiO₂复合催化剂兼具优异的催化性能和补强性能，催化合成的聚酯具有良好的色相和力学性能。

技术领域

本发明属于聚酯催化剂的合成技术领域，具体涉及到一种棒状锐钛矿/无定型二氧化钛聚酯催化剂的制备方法及应用。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为聚酯品种中产量最大、应用最广的一种饱和聚酯，具有质轻、耐久、耐磨和高强度等优异特性已被广泛用于食品包装、薄膜和电器绝缘材料等。我国乃至世界聚酯产量巨大，2018年全球PET产量达8000多万吨，我国产量约为4000万吨，位居世界第一位。目前，世界90％以上的 PET生产采用的是锑系催化剂，该类催化剂具有催化活性高、对副反应促进小、价格低廉等优点，常用的有三氧化二锑、醋酸锑和乙二醇锑。但是，锑是重金属元素，在聚酯中含量大，并且在生产、加工、使用和回收过程中对人和环境造成危害。美国，欧盟等国家禁止使用含锑聚酯产品。

钛系催化剂具有用量少、活性高和环境友好等优点而被认为是最有希望的一类聚酯催化剂，已成为聚酯催化剂发展的新方向。然而，目前的钛系聚酯催化剂存在的问题是：①锐钛矿型二氧化钛(TiO₂)催化剂活性较高，存在的副反应较多，催化活性难控制，最终影响聚酯色相；无定型TiO₂催化活性相对较低，影响聚酯的分子量及其力学性能。②这些钛系聚酯催化剂依然存在易团聚、分散性能差等缺点。因此，如何获得兼具活性可控和分散性能优异的钛系聚酯催化剂是聚酯产品发展要解决的关键瓶颈问题。

发明内容

针对背景技术中所存在的问题，本发明提供一种无定型/锐钛矿型棒状二氧化钛聚酯催化剂的制备方法。

本发明采用的技术方案包括如下特征步骤：

1、将棒状钛酸钾粉体加入到摩尔浓度为2.0～6.0摩尔/升的无机酸溶液中，浸泡6～24小时，过滤、洗涤至滤液pH值为5～6，得到TiO₂滤饼，然后在60～80℃条件下干燥、粉碎，即制得一种无定型棒状TiO₂粉体；

进一步，步骤1的无机酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液或硝酸溶液中的一种；

进一步，棒状钛酸钾粉体与无机酸溶液的质量之比为0.05～0.2:1；

2、将步骤1中所得的无定型棒状TiO₂粉体重新分散至摩尔浓度为2.0～4.0 摩尔/升的TiCl₄溶液中，在0～10℃条件下，一边搅拌，一边向所得的分散液中滴加质量百分浓度为10％-20％的硅酸盐溶液至体系pH值为2-3。滴加完毕后，体系继续升温至70～80℃，继续搅拌1～3小时，过滤、洗涤、60～80℃干燥，即制得一种无定型/锐钛矿型棒状TiO₂复合催化剂。

进一步，步骤2无定型棒状TiO₂粉体与TiCl₄溶液质量之比为0.05～0.2:1；

进一步，步骤2的硅酸盐溶液为硅酸钠溶液或硅酸钾溶液中的一种。

硅酸盐溶液不仅能中和水解液的酸，起到调节pH值的作用，同时还和酸反应，生成纳米SiO₂。

本发明的有益效果为：