[发明专利]采用钛氧基草酸盐催化剂和催化剂增强剂的聚酯缩聚

说明书

IR 3480A

相关申请的参考

本专利申请要求2000年1月申请的美国临时申请No.60/175,006的优先权。

本发明涉及制造聚酯的方法，尤其涉及采用钛氧基草酸盐例如钛氧基草酸锂作为该反应的催化剂，结合采用催化剂增强剂例如金属草酸盐如草酸锂，以在催化剂用量大大降低的情形下提供所形成聚酯的性能改进例如乙醛含量降低和颜色优良的快反应。本发明发现了钛氧基草酸盐催化剂和催化剂增强剂之间的协效关系。本发明也发现了钛氧基草酸盐催化剂、催化剂增强剂和金属助催化剂例如氧化锑或三乙酸锑之间的协效关系。

形成聚酯的缩聚反应需要极其长的时间，而这可由合适的催化剂大大缩短。多种类型的催化剂都可用来缩短反应时间。例如三氧化锑、三乙酸锑和三乙二醇化锑通常用作缩聚催化剂。

已有人建议钛氧基草酸盐化合物用作制备聚酯的缩聚反应的催化剂。然而，当用作聚酯缩聚的催化剂时，钛氧基草酸盐催化剂会在制成的聚酯内引起颜色问题。

聚酯由二元酸例如对苯二甲酸和间苯二甲酸或其酯、酰氯的官能衍生物，与二醇例如乙二醇、丁二醇或其氧化物和碳酸衍生物的官能衍生物的酯化、酯交换或缩聚获得。在该情形下，当使用一种二元酸成分和二醇成分时，就获得单一的聚酯。当至少两种或多种二元酸组分与二醇组分混合、酯化或进行酯交换并接着进行缩聚时，就获得混合的共聚酯。当单一聚酯或两种或多种混合的共聚酯的起始缩聚物进行缩聚时，就获得有序的聚酯。在本发明中，聚酯一词指这三种的通称。

现有文献已揭示了用作聚酯缩聚催化剂的钛氧基草酸盐化合物。所揭示的钛氧基草酸盐化合物包括钛氧基草酸钾、钛氧基草酸铵、钛氧基草酸锂、钛氧基草酸钠、钛氧基草酸钙、钛氧基草酸锶、钛氧基草酸钡、钛氧基草酸锌和钛氧基草酸铅。然而，基于这些参考文献中的实施例，实际上仅有钛氧基草酸钾和铵被用来催化形成聚酯的反应。见例如日本公开的专利42-13030，1967年7月25日公开。转让给Hoechst、公开于1996年6月3日、题为“热稳定的中性色无锑聚酯的制备方法及由其制备的聚酯”的欧洲专利申请EP0699700 A2，揭示了使用作缩聚催化剂，然而，仅有钛氧基草酸钾和异丙醇钛用作这种催化剂，同时揭示了颜色改善的无锑聚酯，也使用了钴和光学增亮剂。其他专利揭示了钛氧基草酸钾用作制备聚酯的缩聚催化剂，例如美国专利4,245,086，发明人是Keiichi Uno等人；日本专利JP06128464，发明人是Ishida，M等。Hideo，M等的题为“聚酯树脂的制备方法”的美国专利3,957,886，第3栏第59行至第4栏第10行揭示了包括一系列多种钛氧基草酸盐催化剂的聚酯钛氧基草酸盐催化剂。但是，实施例中仅使用了钛氧基草酸钾和钛氧基草酸铵，而钛氧基草酸锂甚至没有列入其优选的钛氧基草酸盐催化剂中。

本发明基于非钛氧基草酸盐能够增强钛氧基草酸盐催化剂的催化功能的发现。本发明提供含有钛氧基草酸盐催化剂和金属草酸盐催化剂增强剂并任选含有金属助催化剂例如锑基催化剂的新型催化剂组合物。发现了钛氧基草酸盐催化剂和催化剂增强剂之间的协效关系。还发现了钛氧基草酸盐催化剂、催化剂增强剂和金属助催化剂例如氧化锑或三乙酸锑之间的协效关系。本发明还提供在催化有效量的缩聚催化剂存在下通过形成聚酯的反应物的缩聚制备聚酯的改进的方法，其中改进之处包括将含有钛氧基草酸盐例如钛氧基草酸锂和催化剂增强剂例如非钛氧基金属草酸盐如草酸锂，并任选含有金属催化剂例如氧化锑或三乙酸锑的新型催化剂组合物，用作缩聚催化剂。该改进的方法可制成乙醛量较低和颜色优良的改进聚酯。钛氧基草酸盐/催化剂增强剂组合物能够与其他催化剂结合起来用作缩聚催化剂，以获得协效催化活性。优选钛氧基草酸锂Li₂TiO(C₂O₄)₂、草酸锂Li₂(C₂O₄)₂与氧化锑或三乙酸锑的组合物。