[发明专利]一种新型有机钛酸酯丁二醇钛及其合成方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种新型有机钛酸酯丁二醇钛及其合成 方法和应用。

背景技术

目前，世界上聚酯工程塑料母粒的合成，包括聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚对 苯二甲酸丁二醇酯（PBT）等，主要采用对苯二甲酸（PTA）与相应的二元醇乙二醇（EG）或丁二 醇（BDO）等直接酯化脱水生成对应的低聚物，然后缩聚脱除小分子二元醇的方法制备。在聚 酯的生产过程中，缩聚催化剂起着重要的作用。当前常用的催化剂主要有锑系和钛系催化 剂，其中钛系催化剂，例如：钛酸四正丁酯和钛酸四异丙酯，以其活性高、毒性小而备受青 睐。但是钛酸四正丁酯和钛酸四异丙酯的水解稳定性差，在聚酯合成的初期由于酯化脱水， 催化剂与水反应会丧失催化活性，这样导致催化剂用量增大，同时增大了金属氧化物在聚 酯母粒中的含量，影响到聚酯的品质。因此，合成新型钛系催化剂近年来一直是世界上各大 聚脂公司的一个研究热点。

本发明以PBT的聚合单体1,4-丁二醇以及四氯化钛为基础原料，通过改良尼莱斯 方法合成了一种新型钛酸酯——丁二醇钛。该新型有机钛酸酯不仅可以作为聚酯合成催化 剂，还可以被用作制备纳米二氧化钛的前驱体，具有重要的使用价值和广泛的应用前景。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种新型有机钛酸酯丁二醇钛及其合成 方法和应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型有机钛酸酯丁二醇钛的合成方法，其包括如下步骤：

1）将固体氢氧化钠或氢氧化钾溶解于过量的1,4-丁二醇中，然后减压蒸除反应生成的 水，获得1,4-丁二醇的醇钠或醇钾溶液；

2）在惰性气体氛围下将四氯化钛滴加至步骤1）所得产物中，滴加完毕，静置，使生成的 氯化钠或氯化钾盐结晶沉淀；

3）通过减压抽滤或离心分离等技术固液分离，得到黄色透明的丁二醇钛的1,4-丁二醇 溶液，减压蒸除1,4-丁二醇，得到白色固体，即为目标产物丁二醇钛。丁二醇钛的分子式为 Ti(OCH₂CH₂CH₂CH₂O)₂，具有以下结构：

。

上述的合成方法中，预先制备醇钠或醇钾（反应1），然后用四氯化钛和制备的醇钠 或醇钾反应生成目标产物（反应2）。具体反应方程如下所示：

。

具体的，步骤1）中减压蒸除反应生成的水的条件为：温度50－100℃、绝对压力 1.33－51.33kPa。减压蒸除过程中可保持搅拌速度在200r/min左右。步骤1）中1,4-丁二醇 的添加量要大大超过理论反应量，其既充当反应物也充当溶剂，否则反应后期会生成凝胶， 无法分离得到目标产物丁二醇钛。氢氧化钠或氢氧化钾要完全溶解在1,4-丁二醇中，氢氧 化钠或氢氧化钾与1,4-丁二醇的投料摩尔比为1:2－4。

具体的，步骤2）中在滴加四氯化钛的过程中控制温度不超过20℃。滴加过程中保 持搅拌速度在300r/min左右，3h内滴加完毕即可。滴加四氯化钛时，还要不断通入氮气或惰 性气体，以避免水蒸气的混入与四氯化钛发生反应。四氯化钛按照其与氢氧化钠或氢氧化 钾的摩尔比为1:4的比例进行添加。

步骤3）获得的丁二醇钛的1,4丁二醇溶液可用1,4-丁二醇进一步稀释至一定浓度 后用作聚酯聚合的缩聚催化剂；也可以直接在适当条件下水解制备纳米二氧化钛。

采用任一上述方法合成得到的有机钛酸酯丁二醇钛。

上述有机钛酸酯丁二醇钛作为催化剂在聚酯合成反应中的应用。

上述有机钛酸酯丁二醇钛作为催化剂在聚酯合成反应中的应用，具体的，可以是： 有机钛酸酯丁二醇钛作为催化剂应用于对苯二甲酸和1,4-丁二醇的酯化、缩聚反应中。

和现有技术相比，本发明的有益效果：