專利名稱：一種微納尺度片狀鈦系聚酯催化劑及其應(yīng)用的制作方法
一種微納尺度片狀鈦系聚酯催化劑及其應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于鈦系聚酯催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微納尺度片狀鈦系聚酯催化劑及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
合成聚酯一般分為兩步第一步為酯交換或酯化反應(yīng)，第二步為縮聚反應(yīng)。這兩步反應(yīng)都在催化劑存在的條件下進(jìn)行，自聚酯工業(yè)問(wèn)世以來(lái)，聚酯催化劑的研究就從未停止過(guò)。目前工業(yè)生產(chǎn)和研究較多的聚酯催化劑主要是銻、鍺和鈦3個(gè)系列的催化劑。
銻系催化劑是目前使用最為普遍的催化劑，當(dāng)今世界上90%的聚酯是由銻系催化劑生產(chǎn)出來(lái)的。由于銻是重金屬元素，在聚酯的生產(chǎn)過(guò)程中，銻系催化劑的配制和處理、聚酯的加工過(guò)程以及聚酯的使用和回收過(guò)程，都有可能對(duì)人和環(huán)境造成不利的影響，近年來(lái)， 人們的環(huán)保意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，對(duì)綠色消費(fèi)的要求也越來(lái)越高，因而對(duì)銻的限制也將越來(lái)越嚴(yán)格。
鍺系催化劑由于成本原因，其發(fā)展一直受到制約。
鈦系聚酯催化劑對(duì)人體健康及生態(tài)環(huán)境均無(wú)影響，并具有較高的催化活性，與銻系催化劑相比，鈦系催化劑添加量少，又可縮短縮聚反應(yīng)時(shí)間，是酯縮聚催化劑開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)和發(fā)展的趨勢(shì)，從安全、成本、環(huán)境等諸多角度都可稱其為最優(yōu)秀的聚合催化劑。但目前的鈦系或鈦系復(fù)合聚酯催化劑普遍存在體系分散性差，易水解或成本高等問(wèn)題，影響了催化效率的發(fā)揮和產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。
由于納米粒子獨(dú)特的性能，其作為催化劑時(shí)的催化活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)催化劑，納米材料在催化劑領(lǐng)域的應(yīng)用日益受到各國(guó)的重視.國(guó)際上已把納米粒子催化劑稱為第四代催化劑，可見(jiàn)其有廣闊的發(fā)展前景。但納米催化劑的制備和應(yīng)用尚屬起步階段，仍然存在許多問(wèn)題，如納米催化劑穩(wěn)定性差，粉末在空氣中極易被氧化，吸濕和團(tuán)聚等。為此，許多研究者進(jìn)行了改性工作，如Shannon M. Mahurin等人用Al2O3對(duì)TiO2進(jìn)行表面改性,從而增強(qiáng)了納米催化劑的穩(wěn)定性。Edimar DeOliveira在溶膠中用乙(撐)二胺與納米二氧化娃反應(yīng)， 解決了納米催化劑的吸濕、團(tuán)聚問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種微納尺度片狀鈦系聚酯催化劑及其應(yīng)用，用以解決上述現(xiàn)有鈦系聚酯催化劑體系分散性差、易水解、成本高等缺陷。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的一種微納尺度片狀鈦系聚酯催化劑，其包括有機(jī)鈦化合物和分散介質(zhì)，所述有機(jī)鈦化合物的結(jié)構(gòu)通式如下`
Tix(OR1O)y(OOCC6H4COO)zH4
其中R1為C2 C4的烷基，X彡1，z彡I且2y+2z=4x+40
進(jìn)一步,所述有機(jī)鈦化合物的結(jié)構(gòu)通式中x=4。
進(jìn)一步，所述有機(jī)鈦化合物的結(jié)構(gòu)通式為T(mén)i4(ORlO)8(OOCC6H4COO)2Hp
由所述通式可知，所述有機(jī)鈦化合物至少包括一個(gè)苯環(huán)結(jié)構(gòu)，且包含烷氧基鈦鍵和?；佹I，例如下式(I)所示結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)僅用于舉例說(shuō)明，不具有任何指向性，有機(jī)鈦化合物具有高活性、低毒性的特點(diǎn)，另外所述有機(jī)鈦化合物的結(jié)構(gòu)既有脂肪鏈狀結(jié)構(gòu)又有剛性苯環(huán)結(jié)構(gòu)，因含有與聚酯基體相類的組份而與聚酯基體有良好的相容性，使其能夠均勻的分散在聚酯基體內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微納尺度片狀鈦系聚酯催化劑，其特征在于，包括微納尺度片狀有機(jī)鈦化合物和分散介質(zhì)，所述有機(jī)鈦化合物的結(jié)構(gòu)通式如下Tix(OR1O)y(OOCC6H4COO) zh4，其中R1為C2 C4的烷基，X≥1，Z≥1且2y+2z=4x+4o
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種微納尺度片狀鈦系聚酯催化劑，其特征在于，所述有機(jī)鈦化合物的結(jié)構(gòu)通式中x=4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種微納尺度片狀鈦系聚酯催化劑，其特征在于，所述分散介質(zhì)選自二元脂肪醇、對(duì)苯二甲酸和對(duì)苯二甲酸酯中的一種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種微納尺度片狀鈦系聚酯催化劑，其特征在于，所述二元脂肪醇優(yōu)選乙二醇、1，3-丙二醇或1，4- 丁二醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種微納尺度片狀鈦系聚酯催化劑，其特征在于，所述對(duì)苯二甲酸酯優(yōu)選對(duì)苯二甲酸二甲酯、對(duì)苯二甲酸二乙酯、對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯、對(duì)苯二甲酸雙羥丙酯和對(duì)苯二甲酸雙羥丁酯中的一種以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種微納尺度片狀鈦系聚酯催化劑，其特征在于，所述二元脂肪醇優(yōu)選乙二醇、1，3-丙二醇或1，4- 丁二醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求Γ6任一所述一種微納尺度片狀鈦系聚酯催化劑，其特征在于，所述鈦系聚酯催化劑的制備方法為以對(duì)苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿狨?、鈦酸酯和二元脂肪醇為原料，?0(Γ300 ，(Γ0· 4MPa表壓力下反應(yīng)制得。
8.根據(jù)權(quán)利要求7任一所述一種微納尺度片狀鈦系聚酯催化劑，其特征在于，所述制備方法分階段進(jìn)行，具體包括在15(T250°C控溫反應(yīng)O. 5 2. Oh后，升溫至20(T28(rC繼續(xù)反應(yīng)。
9.權(quán)利要求Γ8任一所述一種微納尺度片狀鈦系聚酯催化劑用于催化聚酯合成中的酯化反應(yīng)、酯交換反應(yīng)和/或縮聚反應(yīng)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種微納尺度片狀鈦系聚酯催化劑的應(yīng)用，其特征在于，所述酯化反應(yīng)、酯交換反應(yīng)和/或縮聚反應(yīng)的體系中鈦的重量含量為5"100ppm。
全文摘要
本發(fā)明屬于鈦系聚酯催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微納尺度片狀鈦系聚酯催化劑及其應(yīng)用。本發(fā)明所述的一種微納尺度片狀鈦系聚酯催化劑，其包括有機(jī)鈦化合物和分散介質(zhì)，所述有機(jī)鈦化合物的結(jié)構(gòu)通式如下Tix(OR1O)y(OOCC6H4COO)zH4。本發(fā)明還提供了上述鈦系聚酯催化劑用于催化聚酯合成中的酯化反應(yīng)、酯交換反應(yīng)和/或縮聚反應(yīng)。本發(fā)明提供的鈦系聚酯催化劑與傳統(tǒng)聚酯催化劑醋酸銻相比，縮聚階段反應(yīng)速率提高了60%以上，與鈦系或鈦系復(fù)合聚酯催化劑相比，與聚酯相容性良好，所述微納米尺度片狀鈦系聚酯催化劑具有低團(tuán)聚、耐水解、耐高溫等性能，是一種低毒、高效、穩(wěn)定的聚酯催化劑。
文檔編號(hào)C08G63/183GK103059284SQ20131000213
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者朱美芳, 孫賓, 陳龍, 周哲, 陳文萍 申請(qǐng)人:東華大學(xué)