[发明专利]一种绿色钛系聚酯催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种绿色钛系聚酯催化剂的制备方法及应用，其特征在于，包括如下步骤:将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，加入适量的酸化凹凸棒，搅拌均匀，继续滴加四异丙醇钛和无水乙醇的混合溶液，滴加去离子水和无水乙醇的混合溶液，水浴加热，水解若干小时，停止加热和搅拌，用无水乙醇洗涤，烘干研磨，得到的即为新型绿色钛系催化剂。本发明的优点在于：采用混合水解法制得氧化钛/氧化硅/凹凸棒石复合钛系催化剂，利用氧化硅来抑制氧化钛的结晶，同时以凹凸棒作为载体来提高氧化钛和氧化硅的分散性，使得催化剂活性更稳定，从而降低聚酯的副反应，改善所制聚酯的色相。

技术领域

本发明属于聚酯催化领域，涉及到一种绿色钛系催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

传统的PET聚酯切片的合成过程，通常是以锑系催化剂为聚酯催化剂，把对苯二甲酸(PTA)与乙二醇(EG)作为原料，经过第一阶段酯化反应(direct esterification)及第二阶段缩聚反应(polycondensation)，在第二阶段缩聚反应中加入锑系催化剂(如三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑等)，或依需要，在完成第二阶段缩聚反应后再进行固相增粘，以提高分量。

近年来，PET聚酯被广泛应用到日常生活中，涉及到纤维、薄膜、包装材料和工程塑料等行业。聚酯工业上，锑系聚酯催化剂是最早被使用的，然而，锑作为重金属元素，是一种有毒物质，以锑系催化剂为缩聚催化剂所制得的聚酯，存在极大的危害，不仅对人体健康有影响，还会污染环境。

为解决此问题，近年来已有专利和文献采用钛系催化剂来取代传统锑系催化剂作为聚酯催化剂，如：仪征公司用氟钛酸钾作为聚酯催化，酯化和缩聚速率相对于传统锑系催化剂都大大提高。

《北京化工学院学报》1980-No1：109～115中武荣瑞，蔡夫柳等人所著的“聚酯催化剂的研究”，该文献指出四氯化钛、钛的有机化合物、无机盐都可以作为催化剂使用，但由于钛系催化剂对缩聚及热降解反应都有很高的催化活性，所得产品色相泛黄，热稳定性较差。

Acordis公司研究出的C-94催化剂，该催化剂是一种Ti/Si＝9:1的TiO₂和SiO₂复合体系。相比于传统锑系催化剂，C-94的催化活性更高，可以缩短缩聚时间40％以上，但是色相b值偏高，产品容易泛黄。

钛系催化剂相对于传统锑系催化剂，它的催化活性高，反应速率快，无毒，廉价易得，但依然存在着很多问题，目前制备氧化钛活性物质是有晶型的，所得产品色相容易泛黄，热稳定性较差等。因此需要优化钛系催化剂，研发出更为有效的钛系催化剂来解决这些问题。凹凸棒土(ATP)是一种具有链层状结构的含水富镁铝硅酸盐黏土矿物，其中硅含量为56.96％，凹凸棒石有着良好的分散性、优良的吸附性、较大的比表面积和热稳定性，是优良的载体，有着很好的应用前景。

发明内容

针对上述背景技术所存在的问题，本发明提供了一种新型绿色钛系聚酯催化剂，来改善聚酯切片发黄的问题，降低副产等问题。

本发明采用的具体技术方案为：一种新型绿色钛系催化剂制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)取凹凸棒石于水热釜中，加入2M的HCl溶液60ml和1M的H₂SO₄溶液60ml，搅拌均匀，在180℃下水热12小时，用去离子水抽滤洗涤至中性，120℃烘干，研磨，即得酸化凹凸棒(H-ATP)。

(2)将酸化凹凸棒石置于无水乙醇中，用超声仪室温分散解离2小时，使得凹凸棒石更加分散均匀。

(3)将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，加入酸化凹凸棒，搅拌均匀，滴加四异丙醇钛和无水乙醇的混合溶液，然后滴加去离子水和无水乙醇的混合溶液，水浴加热，水解4～24小时，停止加热和搅拌，用无水乙醇洗涤过滤，烘干研磨，得到新型绿色钛系催化剂。

进一步，四异丙醇钛与正硅酸乙酯的摩尔比为1:1～20:1。