专利名称：一种微纳尺度片状钛系聚酯催化剂及其应用的制作方法
一种微纳尺度片状钛系聚酯催化剂及其应用技术领域
本发明属于钛系聚酯催化剂技术领域，具体涉及一种微纳尺度片状钛系聚酯催化剂及其应用。
背景技术：
合成聚酯一般分为两步第一步为酯交换或酯化反应，第二步为缩聚反应。这两步反应都在催化剂存在的条件下进行，自聚酯工业问世以来，聚酯催化剂的研究就从未停止过。目前工业生产和研究较多的聚酯催化剂主要是锑、锗和钛3个系列的催化剂。
锑系催化剂是目前使用最为普遍的催化剂，当今世界上90%的聚酯是由锑系催化剂生产出来的。由于锑是重金属元素，在聚酯的生产过程中，锑系催化剂的配制和处理、聚酯的加工过程以及聚酯的使用和回收过程，都有可能对人和环境造成不利的影响，近年来， 人们的环保意识越来越强，对绿色消费的要求也越来越高，因而对锑的限制也将越来越严格。
锗系催化剂由于成本原因，其发展一直受到制约。
钛系聚酯催化剂对人体健康及生态环境均无影响，并具有较高的催化活性，与锑系催化剂相比，钛系催化剂添加量少，又可缩短缩聚反应时间，是酯缩聚催化剂开发的重点和发展的趋势，从安全、成本、环境等诸多角度都可称其为最优秀的聚合催化剂。但目前的钛系或钛系复合聚酯催化剂普遍存在体系分散性差，易水解或成本高等问题，影响了催化效率的发挥和产品的推广应用。
由于纳米粒子独特的性能，其作为催化剂时的催化活性远远高于传统催化剂，纳米材料在催化剂领域的应用日益受到各国的重视.国际上已把纳米粒子催化剂称为第四代催化剂，可见其有广阔的发展前景。但纳米催化剂的制备和应用尚属起步阶段，仍然存在许多问题，如纳米催化剂稳定性差，粉末在空气中极易被氧化，吸湿和团聚等。为此，许多研究者进行了改性工作，如Shannon M. Mahurin等人用Al2O3对TiO2进行表面改性,从而增强了纳米催化剂的稳定性。Edimar DeOliveira在溶胶中用乙(撑)二胺与纳米二氧化娃反应， 解决了纳米催化剂的吸湿、团聚问题。发明内容
本发明的目的是提供一种微纳尺度片状钛系聚酯催化剂及其应用，用以解决上述现有钛系聚酯催化剂体系分散性差、易水解、成本高等缺陷。
为实现上述目的，本发明所述的一种微纳尺度片状钛系聚酯催化剂，其包括有机钛化合物和分散介质，所述有机钛化合物的结构通式如下`
Tix(OR1O)y(OOCC6H4COO)zH4
其中R1为C2 C4的烷基，X彡1，z彡I且2y+2z=4x+40
进一步,所述有机钛化合物的结构通式中x=4。
进一步，所述有机钛化合物的结构通式为Ti4(ORlO)8(OOCC6H4COO)2Hp
由所述通式可知，所述有机钛化合物至少包括一个苯环结构，且包含烷氧基钛键和酰基钛键，例如下式(I)所示结构，该结构仅用于举例说明，不具有任何指向性，有机钛化合物具有高活性、低毒性的特点，另外所述有机钛化合物的结构既有脂肪链状结构又有刚性苯环结构，因含有与聚酯基体相类的组份而与聚酯基体有良好的相容性，使其能够均匀的分散在聚酯基体内。
权利要求
1.一种微纳尺度片状钛系聚酯催化剂，其特征在于，包括微纳尺度片状有机钛化合物和分散介质，所述有机钛化合物的结构通式如下Tix(OR1O)y(OOCC6H4COO) zh4，其中R1为C2 C4的烷基，X≥1，Z≥1且2y+2z=4x+4o
2.根据权利要求1所述一种微纳尺度片状钛系聚酯催化剂，其特征在于，所述有机钛化合物的结构通式中x=4。
3.根据权利要求1所述一种微纳尺度片状钛系聚酯催化剂，其特征在于，所述分散介质选自二元脂肪醇、对苯二甲酸和对苯二甲酸酯中的一种以上。
4.根据权利要求3所述一种微纳尺度片状钛系聚酯催化剂，其特征在于，所述二元脂肪醇优选乙二醇、1，3-丙二醇或1，4- 丁二醇。
5.根据权利要求3所述一种微纳尺度片状钛系聚酯催化剂，其特征在于，所述对苯二甲酸酯优选对苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸双羟乙酯、对苯二甲酸双羟丙酯和对苯二甲酸双羟丁酯中的一种以上。
6.根据权利要求5所述一种微纳尺度片状钛系聚酯催化剂，其特征在于，所述二元脂肪醇优选乙二醇、1，3-丙二醇或1，4- 丁二醇。
7.根据权利要求Γ6任一所述一种微纳尺度片状钛系聚酯催化剂，其特征在于，所述钛系聚酯催化剂的制备方法为以对苯二甲酸或对苯二甲酸酯、钛酸酯和二元脂肪醇为原料，在10(Γ300 ，(Γ0· 4MPa表压力下反应制得。
8.根据权利要求7任一所述一种微纳尺度片状钛系聚酯催化剂，其特征在于，所述制备方法分阶段进行，具体包括在15(T250°C控温反应O. 5 2. Oh后，升温至20(T28(rC继续反应。
9.权利要求Γ8任一所述一种微纳尺度片状钛系聚酯催化剂用于催化聚酯合成中的酯化反应、酯交换反应和/或缩聚反应的。
10.根据权利要求9所述一种微纳尺度片状钛系聚酯催化剂的应用，其特征在于，所述酯化反应、酯交换反应和/或缩聚反应的体系中钛的重量含量为5"100ppm。
全文摘要
本发明属于钛系聚酯催化剂技术领域，具体涉及一种微纳尺度片状钛系聚酯催化剂及其应用。本发明所述的一种微纳尺度片状钛系聚酯催化剂，其包括有机钛化合物和分散介质，所述有机钛化合物的结构通式如下Tix(OR1O)y(OOCC6H4COO)zH4。本发明还提供了上述钛系聚酯催化剂用于催化聚酯合成中的酯化反应、酯交换反应和/或缩聚反应。本发明提供的钛系聚酯催化剂与传统聚酯催化剂醋酸锑相比，缩聚阶段反应速率提高了60%以上，与钛系或钛系复合聚酯催化剂相比，与聚酯相容性良好，所述微纳米尺度片状钛系聚酯催化剂具有低团聚、耐水解、耐高温等性能，是一种低毒、高效、稳定的聚酯催化剂。
文档编号C08G63/183GK103059284SQ20131000213
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月4日 优先权日2013年1月4日
发明者朱美芳, 孙宾, 陈龙, 周哲, 陈文萍 申请人:东华大学