[发明专利]钛系有机化合物复合改性聚酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能性高分子材料，具体涉及一种钛系有机化合物复合改性聚酯及其制备方法。

背景技术

聚酯因具有良好的耐热性、耐药品性、力学性能和电学性能，尤其是透明性好、绝缘性佳，较低的生产成本和较高的性能价格比等优势，给人们的衣着、家庭装饰、包装以及工程等应用领域带来了一场深刻的变革。

钛是地球上储量居第4位的金属,估计有效储藏量为3亿吨。众所周知,钛产品由于具有不锈蚀(完全耐海水腐蚀)、质轻(密度4.51g/cm³)、抗拉强度高(280～1600MPa)等特点，通常以氧化钛粉和钛系有机化合物，如钛醇盐的形式被广泛应用。

用于改性聚酯材料的钛系化合物目前主要停留在无机钛系化合物，因无机钛系化合物与聚酯基的相容性差，较难均匀的分散在聚酯基体中，使得其对聚酯材料的改性效果不甚理想，未能充分发挥钛系化合物的优越性能。

发明内容

本发明提供了一种钛系有机化合物复合改性聚酯及其制备方法，用以解决现有技术存在的缺陷和不足。

为实现上述目的，本发明所述的一种钛系有机化合物复合改性聚酯，其所述钛系有机化合物的结构通式如下：

Ti_x(OR¹O)_y(OOCC₆H₄COO)_zH₄

其中R¹为C₂~C₄的烷基，x≥1，z≥1且2y+2z=4x+4。

进一步，所述钛系有机化合物的结构通式中x=4。

进一步，所述钛系有机化合物的结构通式为Ti₄(OR¹O)₈(OOCC₆H₄COO)₂H₄。

由所述通式可知，所述钛系有机化合物至少包括一个苯环结构，且包含烷氧基钛键和酰基钛键，例如下式（I）所示结构，该结构仅用于举例说明，不具有任何指向性：

进一步，所述钛系有机化合物以片层结构分散在聚酯基体内。

进一步，所述片层结构的厚度为50~500nm，长为300～1000nm，宽为300～1000nm。

进一步，所述聚酯基体是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）中的一种以上。

由于该钛系有机化合物中也含有对苯二甲酸和二元醇的组份，与PET分子结构相似，两相间相容性更好，使其在聚酯组份中有更好的单分散性；并且，其分子结构中同时具有紫外屏蔽作用的两个关键组份钛元素和苯环，会增强其紫外线屏蔽的作用。因此，钛系有机化合物稳定且与基体的相容性理想，分散均匀。实验证明，本发明提供的钛系有机化合物复合改性聚酯的抗紫外线性能，远红外辐射性能都获得了很大的提升。

现提供一种所述钛系有机化合物的制备方法，具体为将钛酸酯、二元脂肪醇和para-C₆H₄(COOR²)₂，其中R²选自氢、甲基或乙基为原料，在0.1MPa压力下，150℃左右控温反应1.2h后，升温至260℃左右继续反应。待反应完全，冷却，收集其中的固体，经研磨得到粉末状含钛系有机化合物的酯化复合物。用1:1重量比的苯酚-四氯乙烷溶液溶解所述酯化复合物，离心分离，收集不溶物即钛系有机化合物。

本发明还提供了钛系有机化合物复合改性聚酯的制备方法，其采用熔融共混法或原位聚合法进行复合改性。

所述熔融共混法是指聚酯切片同所述钛系有机化合物在聚酯切片熔点以上熔融混合，熔融共混改性的难点和关键点为复合改性剂的团聚问题，所述钛系有机化合物因自身结构从而具有低团聚性，因此可以很好的适用熔融共混法进行复合改性。

进一步，所述熔融共混法包括以下步骤：

11）配置聚酯切片与钛系有机化合物以重量比为75~95∶5~25的混合物；

12）将上步混合物置入双螺杆挤出机挤出，挤出温度170~280℃；

13）切片造粒获得钛系有机化合物复合改性聚酯。

所述原位聚合法是指所述钛系有机化合物与聚酯单体混合后再进行聚合反应。原位聚合法与熔融共混法相比，钛系有机化合物在基体内的分散更加均匀。

进一步，所述原位聚合法包括以下步骤：