[发明专利]一种低比表面积钛系聚酯催化剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种催化剂的制备方法及其应用，特别涉及的是一种利用正硅酸四乙酯和三甲基磷酸酯进行改性的低比表面积钛系聚酯催化剂的制备方法及其应用，属于聚酯催化剂领域。

背景技术

聚酯是一类应用广泛的合成材料，其中聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)由于具有良好的成纤性能，而引人注意。目前，聚酯工业生产中所使用的催化剂主要为锑化合物，如三氧化二锑、醋酸锑、乙二醇锑等。含锑的化合物由于可能会对环境和人体造成危害，而引起人们的广泛关注。目前许多国外PET生产厂商都在致力于开发新型非重金属聚酯催化剂，其中钛系催化剂由于其较高的催化活性而倍受关注。

聚酯生产中催化剂至关重要，催化剂的研究一直是聚酯行业的重要课题，国外学者对聚酯生产催化剂及其催化机理曾进行了广泛而深人的研究，发现对缩聚反应有催化作用的化合物种类繁多，几乎涉及了除卤族元素和惰性元素之外的所有主副族元素的化合物。但是目前工业生产应用和研究较多的聚酯催化剂主要是锑系催化剂，其价格适中，价格低廉，因而在聚酯工业中得到了普遍的使用。传统钛系催化剂具有良好的稳定性，具有高活性，但在反应过程中引发的副反应较多，制得的聚酯存在稳定性差和制品泛黄、浑浊的问题，因而一直没有得到大规模使用。

聚酯的色相L值与聚酯的亮度有关，数值较高为好，一般聚酯的色相L值在60左右；聚酯的色相b值与聚酯反黄有关，数值越低，表明该聚酯越不容易反黄，当色相b值大于3.0，说明生产出来的聚酯越发黄严重，影响聚酯的效果。

发明内容

由上述内容得知：钛系催化剂催化反应速度过快，导致副反应增多，产生许多副产物，继而聚酯颜色发黄，色相差。

为了解决上述技术中存在一些不足和缺陷，本发明针对上述问题，提供了一种低比表面积钛系聚酯催化剂的制备方法及其应用，具体的是一种通过正硅酸四乙酯和三甲基磷酸酯改性的方法制备该催化剂，使其在催化合成PET聚酯的过程中，通过减小催化剂的比表面积、孔面积和孔体积，继而降低催化剂的催化活性，减少副反应，制得的聚酯产品色相好，同时还能提高钛系催化剂的其他性能。同时不含有毒的锑系化合物，消除了锑系化合物对环境和人体的毒害。由于在微量的水中钛酸异丙酯水解生成白色二氧化钛，水溶性差，不与水发生反应，性质很稳定，故该催化剂具有抗水解性。

本发明是通过如下技术方案实现的：

具体方法如下：先用恒温油浴将反应溶剂加热到某恒定温度，将钛酸酯、磷酸酯、硅酸酯和金属化合物溶于有机溶剂中，搅拌，恒温，同时滴加少量的水促进水解，制得的沉淀用丙酮洗涤，除去残留的乙二醇。最后将沉淀在70℃下真空干燥，即得红色粉末催化剂。本发明通过有机改性的方法制备该催化剂，不仅提高了二氧化钛催化剂的催化性能，同时也改善了最终产品的各项性能。

以下对本发明作出进一步的描述：

1、金属钛酸酯为钛酸异丙酯，是以正丁醇、四氯化钛和氨为原料，在甲苯溶剂中经酯化反应制得的；磷酸酯为三甲基磷酸酯，硅酸酯为正硅酸四乙酯，其它金属化合物为氯化铝；

2、将pH值为8的水慢慢滴加到有机溶剂中，制得红色沉淀，有机溶剂为乙二醇；乙二醇的用量为2500-2600ml/molTi，反应恒定温度为200℃，搅拌的速度为2000-3000r/min；水的用量为250-260ml/molTi，而且水的pH值在8-8.5，滴加的时间在25-30min内；

3、用丙酮反复洗涤红色沉淀，过滤，最后真空干燥，制得红色粉末催化剂；

4、有机改性剂为三甲基磷酸酯和正硅酸四乙酯，三甲基磷酸酯加入的量与钛酸酯的质量比为9：1，正硅酸四乙酯与钛酸酯的用量摩尔比为1：2，氯化铝与钛酸酯的用量摩尔比为1:10，制备红色沉淀；

5、有机改性剂在制备沉淀过程中加入，更有利于催化剂的改性。

该催化剂的活性是原有锑系催化剂的20倍以上，在聚酯合成过程中，其用量为20-30μg/g，催化剂的用量以对苯二甲酸的用量为参考。

催化剂的加入形式并不影响催化剂的活性，因为催化剂的活性是由Ti的含量决定的，催化剂以粉末的形式加入到反应体系。

本发明通过引入有机改性剂正硅酸四乙酯和三甲基磷酸酯，对催化剂进行改性和设计，减小催化剂的比表面积、孔面积和孔体积，继而降低催化剂的催化活性，减少副反应。该催化剂经试验验证，确实具有实质性的特点和进步，能有效地克服聚酯发黄的问题。

下面结合具体的实施例进一步验证本发明的效果。

具体实施方式

实施例1：