[发明专利]一种锑钛双金属催化制备对苯二甲酸-乙二醇-异山梨醇共聚酯的方法

说明书

本发明涉及聚酯技术领域，公开了一种锑钛双金属催化制备对苯二甲酸‑乙二醇‑异山梨醇共聚酯的方法，包括以下步骤：以对苯二甲酸、乙二醇、异山梨醇为原料，加入锑钛双金属催化剂和稳定剂，经酯化、缩聚后，制得对苯二甲酸‑乙二醇‑异山梨醇共聚酯；所述锑钛双金属催化剂包括锑系催化剂和钛系催化剂。本发明通过采用锑钛双金属催化剂，既综合了单一锑系催化剂和钛系催化剂的优点，又克服了其各自的不足，催化活性较大，副产物较少，制得的聚酯色相较好，且锑含量较低，更加环保。

技术领域

本发明涉及聚酯技术领域，尤其涉及一种锑钛双金属催化制备对苯二甲酸-乙二醇-异山梨醇共聚酯的方法。

背景技术

对苯二甲酸-乙二醇-异山梨醇共聚酯，简称PEIT共聚酯，是一种在常规PET分子中嵌入了刚性基团异山梨醇的共聚酯，相对于常规聚酯PET来说，其玻璃化转变温度以及热稳定性有了明显的提高，并且耐压性也有所增强，这使得其在日常生活中也有了更多的应用，如可用于热灌装的瓶子、耐热容器、耐热薄膜、纤维、食品包装等方面。

异山梨醇是一种生物基、低毒的二元醇化合物，它可以首先由葡萄糖经氢化得到山梨醇，而山梨醇在一定条件下再经过脱水就可以得到异山梨醇，葡萄糖又能通过可再生资源如糖和淀粉等经过发酵得到。这样，使得该共聚酯的原料来源更广，更清洁。

制备PET时所用到的催化剂一般为锑系、钛系以及锗系，但异山梨醇由于其结构为刚性二元仲醇，在缩聚反应时，由于其空间位阻大，导致反应较慢，产率较低，副产物增多，色相较差，当上述制备PET的催化剂用于制备对苯二甲酸-乙二醇-异山梨醇共聚酯时，会出现以下问题：锑系催化剂最为成熟也最为广泛与经济，其催化制得的聚酯色相较好，但由于锑属于重金属，并且活性较低，需要加入的催化剂量较大，对环境有一定的污染，不符合绿色生产；钛系催化剂无污染，活性较高，但所导致副反应较多，使得得到的聚酯产品色相较差，目前也限制了其发展；锗系催化剂由于其不含重金属，所得产品颜色纯白，基本无污染，但由于其含量少，价格高，不符合经济效应，因而其在实际聚酯生产上的应用基本为零。因此单一使用锑或钛来作为缩聚催化剂时，既不符合环保，又不能得到色相较好的对苯二甲酸-乙二醇-异山梨醇共聚酯切片。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锑钛双金属催化制备对苯二甲酸-乙二醇-异山梨醇共聚酯的方法。本发明通过采用锑钛双金属催化剂，既综合了单一锑系催化剂和钛系催化剂的优点，又克服了其各自的不足，催化活性较大，副产物较少，制得的聚酯色相较好，且锑含量较低，更加环保。

本发明的具体技术方案为：

一种锑钛双金属催化制备对苯二甲酸-乙二醇-异山梨醇共聚酯的方法，包括以下步骤：以对苯二甲酸、乙二醇、异山梨醇为原料，加入锑钛双金属催化剂和稳定剂，经酯化、缩聚后，制得对苯二甲酸-乙二醇-异山梨醇共聚酯；所述锑钛双金属催化剂包括锑系催化剂和钛系催化剂。

异山梨醇由于其结构为刚性二元仲醇，在缩聚反应时，由于其空间位阻大，导致反应较慢，产率较低，副产物增多，色相较差。钛系催化剂无污染，活性较高，但由于其催化机制涉及与对苯二甲酸双羟乙酯(对苯二甲酸与乙二醇的酯化产物)中的羟基和酯基氧作用形成多元环结构，该结构会降低碳氧键的键能，导致其易断裂发生热降解，致使副产物较多，得到的聚酯产品色相较差。而锑系催化剂催化过程产生的副产物较少，制得的聚酯色相较好，但这种催化剂活性较低，需要加入的量较大，并且锑属于重金属，会对环境有一定的污染，不符合绿色生产。

本发明将锑系催化剂和钛系催化剂组合，在催化过程中，两者相互竞争，减少了钛系催化剂所导致的副反应，且相较于锑系催化剂而言具有更高的催化活性。因此，通过采用锑钛双金属催化剂，既综合了单一锑系催化剂和钛系催化剂的优点，又克服了其各自的不足，催化活性较大，副产物较少，制得的聚酯色相较好，且锑含量较低，更加环保。

作为优选，所述钛系催化剂的制备过程如下：