[发明专利]一种用于聚酯合成的硅钛复合均相催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及聚酯合成领域，公开了一种用于聚酯合成的硅钛复合均相催化剂的制备方法及其应用，制备方法包括：1）将钛化合物、硅化合物溶于由乙二醇及另一种醇类溶剂组成的混合溶剂中，加入第一助催化剂、第二助催化剂，在80～120℃下常压蒸馏；2）加入第一络合剂、第二络合剂，在80～120℃下继续常压蒸馏，得到硅钛复合均相催化剂。本发明在催化剂制备过程中改变了钛硅比例、引入磺酸盐类、有机配体和磷酸类络合剂，它们的引入不仅不会对钛和硅的含量产生影响，且络合剂对钛原子可起到配位作用，改变其电子环境，提高了催化剂的活性和稳定性，也提高了选择性，有效地减少了副反应的发生，并且防止聚酯产品色相发黄。

技术领域

本发明涉及聚酯合成领域，尤其涉及一种用于聚酯合成的硅钛复合均相催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

PET聚酯，全称聚对苯二甲酸乙二醇酯，由于其良好的耐热性、绝缘性、较高的回弹性和优良的耐酸与耐溶剂性，被广泛应用到纤维、薄膜、包装材料、工程塑料等多个领域，尤其是其耐洗、挺括、价格低等特点占据了化纤市场的绝大份额。而催化剂是聚酯生产的重要环节，其在聚酯生产过程中不仅影响酯化、酯交换和缩聚反应的速度，并且对副反应、热稳定性及产品色泽等都有显著的影响。

目前，工业生产中使用最广泛的聚酯催化剂主要是锑、锗系化合物。其中，锑系催化剂制备工艺较为成熟，生产成本低，催化活性适中，副反应较少，色相良好，但锑属于重金属，对水和环境存在污染，不利于绿色环保和可持续发展。锗系催化剂具有良好的催化活性，所制得聚酯色相纯白，且不含重金属，基本无污染，但其资源稀少且价格昂贵，限制了其发展。因此，开发一种能代替传统的锑系催化剂，成为聚酯催化剂发展的趋势，其中最重要和最有前途的就是以Ti为主要活性组分的新型催化剂，该类催化剂催化活性高，副反应少，满足无毒环保的要求，但现阶段钛系催化剂存在副反应多，聚酯产品色相发黄，催化剂本身稳定性低，易于水解等问题，因而未得到大规模的使用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于聚酯合成的硅钛复合均相催化剂的制备方法及其应用，本发明突破性地在催化剂制备过程中改变了钛硅比例、引入磺酸盐类、有机配体和磷酸类络合剂，它们的引入不仅不会对钛和硅的含量产生影响，且络合剂对钛原子可起到配位作用，改变其电子环境，提高了催化剂的活性和稳定性，也提高了选择性，有效地减少了副反应的发生，并且防止聚酯产品色相发黄。

本发明的具体技术方案为：一种用于聚酯合成的硅钛复合均相催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将钛化合物、硅化合物溶解于由乙二醇及另一种醇类溶剂组成的混合溶剂中，加入第一助催化剂、第二助催化剂，在80～120℃下常压蒸馏2～6h，除去低沸点组分；所述第一助催化剂为醋酸盐类；所述第二助催化剂为烷基苯磺酸盐类化合物；

2)加入第一络合剂、第二络合剂，在80～120℃下继续常压蒸馏2～6h，除去低沸点组分，得到硅钛复合均相催化剂；所述第一络合剂选自羟基羧酸、吡咯烷酮和内酰胺类中的至少一种；所述第二络合剂选自磷酸、亚磷酸、烷基膦酸、亚膦酸、亚膦酸及其酯类中的至少一种。

本发明的方法制得的催化剂耐水解，活性高。使用该催化剂进行聚酯聚合，无须再添加稳定剂，可提高聚合反应速率，减少催化剂的用量，且所制得聚酯具有好的色相，此外其对环境友好，具有很好的工业应用前景和价值。

本发明催化剂能够解决副反应多、聚酯发黄问题的原因在于：

本发明突破性地在催化剂制备过程中改变了钛硅比例、引入磺酸盐类、有机配体和磷酸类络合剂，它们的引入不仅不会对钛和硅的含量产生影响，且络合剂对钛原子可起到配位作用，改变其电子环境，在上述各物质的协同配合下，提高了催化剂的活性和稳定性，也提高了选择性，有效地减少了副反应的发生，抑制聚酯黄变。

作为优选，所述第一助催化剂选自醋酸钠、醋酸钾、醋酸镁、醋酸钙、醋酸铝、醋酸锌、醋酸镧、醋酸铈中的至少一种；钛化合物与第一助催化剂的摩尔比为1∶0.05～20；