[发明专利]一种以溶胶-凝胶法制备聚酯钛系催化剂的方法

说明书

本发明涉及聚酯催化剂领域，公开了一种以溶胶‑凝胶法制备聚酯钛系催化剂的方法，包括以下步骤：（1）利用钛酸酯和有机硅酸酯在络合剂存在下的水解反应，获得二氧化钛/二氧化硅复合颗粒；（2）对二氧化钛/二氧化硅复合颗粒进行煅烧后，加入有机改性剂溶液中，在研磨下进行表面改性反应，获得改性催化剂悬浮液；（3）对改性催化剂悬浮液进行离心，去除上清液，沉淀经洗涤、干燥至恒重后，获得聚酯钛系催化剂。通过本发明的方法制得的钛系催化剂中不含有重金属锑，且催化合成聚酯的过程中副产物少，获得的聚酯具有较好的色相。

技术领域

本发明涉及聚酯催化剂领域，尤其涉及一种以溶胶-凝胶法制备聚酯钛系催化剂的方法。

背景技术

PET聚酯，全名为聚对苯二甲酸乙二醇酯，由于其具有良好的耐热性、绝缘性、较高的回弹性以及优良的耐酸，耐溶剂性，因此被广泛应用到化学纤维、薄膜、瓶片、工程塑料等多个领域，因其纺丝后加工成品具有耐水洗、挺括、价格低廉等特点，因而占据了化纤市场的绝大份额。聚酯催化剂是聚酯生产过程中的一种至关重要的添加剂，其在使用过程中不仅会影响酯化反应速率，而且在高真空缩聚阶段直接影响聚合反应能否发生，同时对聚酯产品的热稳定性，色相，可纺性等有着非常重要的影响。

目前，工业生产中使用最广泛的聚酯催化剂仍然为锑系催化剂，主要为乙二醇锑。其制备工艺较为成熟，生产成本低，催化活性适中，副反应较少，生产出的聚酯切片色相良好，但锑元素属于一种重金属元素，在下游涤纶布匹染色过程中会被析出，对水和环境造成一定的污染，不符合绿色生产以及可持续发展战略。因此，研发出一种可以有效替代传统锑系聚酯催化剂，成为聚酯催化剂发展的未来趋势。经过多年的研究，目前比较常见的有以钛、锗元素为主要活性组分的新型环保催化剂。锗系催化剂其具有良好的催化活性，所制得聚酯产品色相纯白，且不含重金属，基本无污染，但其在地壳含量中稀少，因此价格非常昂贵，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。钛系催化剂不含重金属，但因其催化活性很高，在聚合高真空阶段钛系催化剂存在诸多副反应，导致聚酯产品色相发黄，且本身稳定性低，易于水解，这些都对钛系催化剂的发展造成了限制。

申请号为CN201910248645.X的中国专利文献公开了一种生态高效复配缩聚催化剂制备聚酯的方法，具体步骤如下：(1)乙二醇钛溶液的制备；(2)PET低聚物的制备；(3)PET聚酯熔体的制备。该方法以乙二醇锑和主要成分为乙二醇钛的溶液复配使用，按比例复配添加用作聚酯制备过程中的缩聚催化剂，可通过催化剂组分配比的变化，调控复配催化剂的活性，在一定程度上解决钛系催化剂导致聚酯色相发黄的问题，不过，通过该方法制得的催化剂，虽然相较于单独使用锑系催化剂而言更加环保，但无法完全杜绝锑系催化剂的使用，仍然会由于重金属锑的存在而中安测过环境污染。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种以溶胶-凝胶法制备聚酯钛系催化剂的方法。通过该方法制得的钛系催化剂中不含有重金属锑，且催化合成聚酯的过程中副产物少，获得的聚酯具有较好的色相。

本发明的具体技术方案为：

一种以溶胶-凝胶法制备聚酯钛系催化剂的方法，包括以下步骤：

(1)利用钛酸酯和有机硅酸酯在络合剂存在下的水解反应，获得二氧化钛/二氧化硅复合颗粒；

(2)对二氧化钛/二氧化硅复合颗粒进行煅烧后，加入有机改性剂溶液中，在研磨下进行表面改性，获得改性催化剂悬浮液；

(3)对改性催化剂悬浮液进行离心，去除上清液，沉淀经洗涤、干燥至恒重后，获得聚酯钛系催化剂。

在钛系催化剂催化聚酯合成时，钛原子会与羟基氧和酯基氧通过配位作用而形成多元环结构，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。