[发明专利]一种无重金属聚酯缩聚催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种无重金属聚酯缩聚催化剂的制备方法及应用。将铝化合物、碱性物、乙二醇在50～90℃下搅拌反应1小时成为中间体溶液，中间体溶液冷却至室温后加入醋酸盐、稳定剂磷化合物，再升温至90～160℃搅拌反应1小时，冷却至室温后成为稳定的催化剂溶液。该催化剂可用作合成聚对苯二甲酸乙二醇酯的缩聚催化剂，可在酯化反应前与反应物一起加入，或者在酯化结束后到聚合反应前加入，催化剂不含重金属，活性、性能与锑系催化剂相当。合成的PET色相不发黄，解决了使用钛系催化剂合成聚酯产品发黄的缺点；所合成的PET可以用于生产纤维、薄膜、瓶片等领域，制成各种后续PET产品。

技术领域

本发明属于聚酯领域，具体涉及一种无重金属聚酯缩聚催化剂的制备方法及应用催化剂制备聚酯的方法。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称聚酯，英文缩写为PET)是以精对苯二甲酸和乙二醇为主要原料生产的聚合物，是目前应用领域最广、增长速度最快的合成材料，主要应用于生产纤维、聚酯瓶、包装材料、薄膜、胶片、工程塑料等领域。

目前，应用和研究较多的聚酯催化剂主要是锑、锗和钛三个系列的催化剂。锑系催化剂应用最为广泛，聚酯生产中主要使用三氧化二锑、醋酸锑和乙二醇锑等。但是，由于锑是重金属，许多研究证明锑对人体及生物具有毒性，在催化剂的生产过程、调配使用、生产聚酯过程、后续纺丝及染色工艺等过程中，将对人和环境造成不良影响。近年来，随着清洁环保生产意识的加强，人们对Sb的使用日益关注，对一些生态聚酯产品提出了Sb含量限制甚至不含有Sb的指标要求。锗系催化剂在反应过程中副反应较小，但是资源少，价格昂贵，因此实际生产中很少使用。钛系催化剂对人体健康及生态环境均无影响，具有较高的催化活性，制备的聚酯不含重金属，传统的钛系催化剂的主要缺点是副反应大、聚酯产品色相严重发黄，国内外众多研究机构和公司研究和开发出了许多种牌号的钛系催化剂，但迄今为止应用于实际的工业化生产还很少。

铝系催化剂不属于重金属，能够用作缩聚催化剂合成PET，公开文献较少，相关的文献有专利CN 101208371、CN 101805495、CN 103210039、CN 102558527等，大部分是叙述了使用某一种铝化合物或用铝化合物和其他化合物共同用作缩聚催化剂，没有比较具体的铝系催化剂的制备方法报道，同时催化剂的使用过程不方便、使用领域有局限性，催化活性和速度也不理想。

专利CN 101208371公开了使用羧酸铝盐和磷化合物用作缩聚催化剂制备聚酯的方法，催化剂溶液的配制过程时间长，条件苛刻，使用不方便。

专利CN 101805495公开了使用铝化合物和锂化合物一起用作缩聚催化剂的方法，合成的聚酯在薄膜领域使用，铝化合物是以乙二醇混合溶液的形式添加进反应体系的，即：先配成铝化合物水溶液的形式，再和乙二醇配制成混合溶液。过程比较繁琐、不可控，使用不方便。

专利CN 103210039公开了使用铝化合物和磷化合物作为催化剂制备聚酯的方法，铝化合物配制成水溶液，再与乙烯乙二醇反应制成催化剂溶液，磷化合物也是与乙烯乙二醇加热制成溶液，反应时分别加入反应体系。该方法在催化剂溶液中加入了乙烯乙二醇，通过系统减压蒸馏除不干净，对缩聚反应而言是杂质，影响反应；另外制备过程繁琐，使用不方便。

专利CN 102558527公开了使用铝化合物制备水溶性聚酯的方法，在合成过程中，由于还使用第三单体、第四单体，与铝化合物之间存在一定的使用关系，因此该方法在制备常规的PET时，催化剂性能和制备效果还存在缺陷。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是公开一种无重金属缩聚催化剂的制备方法及应用，目的是提供一种无重金属Sb的聚酯缩聚催化剂，也不含有金属锗和钛化合物。本发明提供了以铝化合物为主要原料，与其他化合物共同制备成液态催化剂的方法。该催化剂可用于PET的合成，使用方便，催化活性和锑系催化剂相当，并且解决了传统钛系催化剂合成的聚酯产品色相发黄的缺点。