[发明专利]一种聚酯合成用钛系复合催化剂及其制备和应用

权利要求书

1.一种聚酯合成用钛系复合催化剂的制备方法，其特征是包括如下步骤：

（1）将硅化合物、乙醇、蒸馏水和硝酸依次加入反应器中混合，再加入钛化合物，制备钛硅催化剂前驱体；硅化合物为硅酸四甲酯、硅酸四乙酯、硅酸四丙酯和硅酸四丁酯中的一种以上；钛化合物为钛酸四乙酯、钛酸四丙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯、钛酸四异辛酯和四氯化钛中一种以上；步骤（1）中，钛化合物的加入质量与硅化合物质量之比为4:6~6:4；

（2）将步骤（1）得到的钛硅催化剂前驱体按照一定的质量比添加到生物质炭材料中混合均匀，经过陈化、干燥、培烧和湿法研磨，得到钛硅复合催化剂；钛硅催化剂前驱体与生物质炭材料的质量比为0.01~0.2:1；生物质炭材料中木质素含量不低于20%；

钛硅复合催化剂由多孔结构的生物质炭及负载在所述多孔结构中的钛硅催化剂构成；

多孔结构的生物质炭中孔的平均孔径为50~200nm；

钛硅复合催化剂中的钛硅催化剂的平均粒径为20~100nm；

（3）将质量比为1:0.001~0.5的钛硅复合催化剂与磷酸酯进行混合得到所述聚酯合成用钛系复合催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种聚酯合成用钛系复合催化剂的制备方法，其特征在于，磷酸酯为磷酸单酯、磷酸二酯和磷酸三酯中的一种以上。

3.根据权利要求1所述的一种聚酯合成用钛系复合催化剂的制备方法，其特征在于，钛硅复合催化剂的平均粒径为100~400nm。

4.根据权利要求1所述的一种聚酯合成用钛系复合催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）钛硅催化剂前驱体的制备：先将硅化合物、乙醇、蒸馏水和硝酸依次加入反应器中混合；再将混合后的物质一边搅拌一边加热并回流；待硅化合物完全水解后，向其中加入钛化合物，并混合均匀；然后按一定速率滴加适量蒸馏水，滴加完后，再进行回流，制备得到钛硅催化剂前驱体；

（2）钛硅复合催化剂的制备：先将步骤（1）得到的钛硅催化剂前驱体按照一定的质量比添加到生物质炭材料中混合均匀，然后将混合均匀后的混合物放在室温条件下陈化，陈化后进行干燥以除去反应体系中的水和乙醇；再将干燥后的混合物放入马弗炉里，设定培烧温度、升温速率与培烧时间；待培烧完成后，取出培烧物，让其自然冷却，经过湿法研磨，最后得到钛硅复合催化剂；

（3）聚酯合成用钛系复合催化剂的制备：将钛硅复合催化剂与磷酸酯进行混合，得到所述聚酯合成用钛系复合催化剂。

5.根据权利要求4所述的一种聚酯合成用钛系复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，将硅化合物、乙醇、蒸馏水和硝酸依次加入时，硅化合物、乙醇、蒸馏水和硝酸的摩尔比为1:1.5~2:0.1~0.5:0.01~0.1；一边搅拌一边加热并回流的参数为：加热温度为50~80℃，搅拌速度为500~1000r/min，回流时间为2~4h；一定速率滴加是指滴加速率为10~50mL/min；滴加完后，再进行回流是指滴加完后，再在50~80℃下回流2~6h。

6.根据权利要求4所述的一种聚酯合成用钛系复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，陈化后进行干燥是指在鼓风干燥箱中100~140℃下干燥8~20h；培烧温度为400~800℃，升温速率为10℃/min，培烧时间为2~5h。

7.根据权利要求1~6中任一项所述的一种聚酯合成用钛系复合催化剂的制备方法制得的聚酯合成用钛系复合催化剂，其特征是：由磷酸酯和钛硅复合催化剂组成；

磷酸酯吸附且包裹在钛硅复合催化剂的表面；磷酸酯与钛硅复合催化剂中的钛硅催化剂之间以范德华作用力相结合；

聚酯合成用钛系复合催化剂中，钛硅复合催化剂与磷酸酯的质量比为1:0.1~1。

8.根据权利要求7所述的一种聚酯合成用钛系复合催化剂的应用，其特征是：先采用二元羧酸或其衍生物和二元醇进行酯化反应，且在酯化反应前加入所述聚酯合成用钛系复合催化剂，得到预聚物；再将预聚物进行缩聚反应制得聚酯；

以催化剂中钛的当量计算，所述聚酯合成用钛系复合催化剂的加入量为1~10ppm。