[发明专利]一种高效聚酯复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高效聚酯复合催化剂及其制备方法和应用，所述高效聚酯复合催化剂为一种透明胶体，所述透明胶体的分散质为包含Ti、Si、P、O、C、H及金属M形成的络合物或其络合物的聚集产物；所述金属M选自IA族金属、IIA族金属、VIII族金属和IIIB族金属中的一种或多种。所述高效聚酯复合催化剂的制备方法包括如下步骤：将钛源、硅源和醇A混合反应，得到产物X；将有机酸和醇B混合，得到混合液Y；将产物X和混合液Y混合反应，得到产物Z；将产物Z、磷源和金属盐混合反应，得到所述高效聚酯复合催化剂。所述的高效聚酯复合催化剂应用于催化聚酯合成。本发明的聚酯复合催化剂遇水无聚沉或絮凝，具有高效、高选择性。

技术领域

本发明涉及聚酯催化剂技术领域。更具体地，涉及一种高效聚酯复合催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

工业聚酯合成所使用的催化剂主要由锗系、锑系和钛系催化剂。其中，锗系催化剂催化活性高、副反应少，但价格昂贵；而锑系催化剂的虽然副反应少，廉价，但活性低，存在重金属污染；钛系催化剂由于活性高、廉价、无污染的特点，是目前酯化-缩聚过程最常用的一类催化剂。

早期使用的钛系催化剂为各种钛的有机酯，包括钛的无机盐，如氟钛酸钾、草酸钛钾，以及钛的有机酯类，如钛酸四乙酯、钛酸四丁酯和钛酸异丙酯等。但这类催化剂易水解、选择性低，通常需要在酯化结束后单独加入反应釜，缩聚过程副反应多、产物颜色泛黄。所以开发一种抗水解性，催化活性高并具有一定催化选择性，无毒环保的钛系催化剂成为了研究热点。

研究发现磷元素的存在具有稳定剂的作用，能改善色泽，使黄色值降低，同时降低四氢呋喃(THF)的生成量。专利文献CN95102383.7披露了一种四丁基钛和磷酸盐或亚磷酸盐类的组合物为催化剂以增快酯交换和聚合反应速率的方法。专利文献CN200610094675.2同时披露了钛酸酯中加入磷酸作为调色剂和稳定剂的方法。专利文献CN97194939.5披露了钛酸酯为催化剂、磷原子或磷化合物为稳定剂，并以醋酸钴作为调色剂的聚酯制备方法。

此外，为了解决催化剂易水解的问题，越多越多的方案采用将钛化合物在醇或醇水溶液中进行水解沉淀，以水解产物作为催化剂。同时还发现，通过向钛活性中心引入硅原子能够有效调节钛的催化活性，降低色值，同时降低钛的用量。专利文献CN03141506.7和CN95191164.3披露了一种利用TiO2/SiO2或者ZrO2/SiO2共沉淀物为缩聚阶段催化剂的方法，得到了色值较好的聚酯产品。专利文献CN200710029743.1以有机钛酸酯、有机硅酸酯为原料，共水解制备钛-硅纳米复合固体催化剂的方法，能同时降低b值和端羧基的浓度。专利文献CN200680002833.5也公开了一种含有钛原子、碱土族金属原子、磷原子和碳原子的聚酯制备用聚合催化剂，该催化剂为几种固体，具有特定的构成。上述催化剂具有高反应性和优异的长期保存稳定性，并可经济便捷地商业化制造。但是上述固体催化剂需要在酯化结束后的缩聚阶段单独加入，且通常需要分散在二元醇中加入以避免出现团聚影响催化效率。