本發明專利技術公開了一種用于合成聚對苯二甲酸丙二醇酯的納米催化劑及其制備方法和應用。所述的納米催化劑如式(I)所示，其中，R為C2-C7的直鏈或支鏈烷基。其制備方法包括以下步驟：在氮氣氣氛、無水體系中，使含鈦有機化合物與有機二元醇在20-190℃反應溫度下反應0.1-20小時，待反應結束后，降溫至-10-30℃，緩慢加入沉淀溶劑，過濾，20-280℃溫度、0.1-50kPa壓力下干燥0.5-20小時，即得目標產物納米催化劑，收率48-97％，粒徑37-540nm。將該納米催化劑用于制備聚對苯二甲酸丙二醇酯，在反應原料中具有很好的分散效果，能夠很大程度地提高催化效率，并且該催化劑對環境和人體無害，在聚對苯二甲酸丙二醇酯的合成過程中操作范圍寬，因此，具有廣泛的應用前景。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及納米催化劑，具體涉及一種用于合成聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的納米催化劑及其制備方法和應用。
技術介紹
聚對苯二甲酸丙二醇酯(Poly (trimethylene terephthalate)，PTT)是繼 1953 年聚苯二甲酸乙二醇酯(PET)工業化和20世紀70年代聚苯二甲酸丁二醇酯(PBT)產業化以后發展起來的一種極具發展前途的新型聚酯高分子材料，與PET和PBT并稱為三大高熔點芳香族聚酯，1998年被美國評為六大石化新產品之一。由于PTT同時具備了 PET的高強穩定性能和PBT優良的成型加工性，此外還兼具尼龍的柔軟性、腈綸的蓬松性和滌綸的抗污性，加上本身固有的彈性、適中的玻璃化溫度和良好的加工性能，將各種纖維的優良性能集于一體，表現出柔軟而優異的懸垂性、良好的品質觸感、舒適的彈性，因此，作為熱塑性材料，PTT已經在服裝纖維、地毯材料和工程塑料等領域有廣泛的應用。PTT是由對苯二甲酸或對苯二甲酸二甲酯同1，3-丙二醇經過縮聚反應制得的聚合物。合成過程主要包括兩步，第一步是對苯二甲酸或對苯二甲酸二甲酯同1，3_丙二醇的酯交換或酯化反應，形成含有聚對苯二甲酸丙二酯低聚物，即預聚體；第二步是縮聚反應， 即在熔融狀態下進行的酯基轉移反應，利用高真空將副產物PDO除去。需要制備更高粘度的PTT，可以選擇在高真空或惰性氣體氣氛下，經進一步固相縮聚完成謝爾斯·郎著，趙國樑等譯，現代聚酯，2007年第1版，化學工業出版社。眾所周知，在化學反應的各個階段，催化劑對反應的進行起到了舉足輕重的作用， 這也引起了人們的廣泛關注，用于聚酯生產縮聚反應的催化劑種類比較多，但一般認為銻系、鈦系和錫系是最具活性的縮聚催化劑。希臘塞薩洛尼基亞里士多德大學的G. P. Karayannidis等在酯化階段，選擇了醋酸鎂、醋酸錳、醋酸鋅、醋酸銻、鈦酸四丁酯、二氧化鍺、鋯酸四丁酯和鈦酸四丁酯與鋯酸四丁酯的混合催化劑，在縮聚階段選用的催化劑包括三氧化二銻、醋酸銻、鈦酸四丁酯和二氧化鍺進行研究。結果表明，在相同的合成條件下，在酯化和縮聚階段均選用鈦酸四丁酯為催化劑得到的產品性能最佳，分子量為35550g/mol，并且產品為無色。中國石化上海石化股份有限公司(CN1566178A)開發了一種用于合成PTT的酯化和縮聚過程的復合催化劑，該復合催化劑由二氧化鈦、二氧化硅和三氧化鉬組成，這種催化劑能夠縮短反應時間，使得產品的特性粘度大于0. 9dL/g，并且分子鏈中的醚含量較低。中科院成都有機化學研究所的Sm Yong Jia等利用氯化錫和乙酰丙酮反應得到了具有較好催化效果的乙酰丙酮錫催化劑，采用該催化劑在260°C進行PTT合成反應2小時，可使PTT聚酯的本征粘度達到0. 8816dL/g。中國專利CN134161A公開了一種聚酯用銻系的乙二醇銻催化劑的合成方法，得到的催化劑在聚酯合成中具有很好的催化效果。雖然銻系和錫系催化劑在聚酯合成中具有較好的催化效果，但重金屬的使用對人體和環境都有一定的傷害，同時，其催化效果較之鈦系催化劑也略低。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于提供一種用于合成PTT的納米催化劑及其制備方法和應用，以克服催化劑在反應體系中的分散效果不理想，催化效率低等缺陷。本專利技術的催化劑在反應原料中具有很好的分散效果，能夠很大程度地提高催化效率，并且對環境和人體無害，在PTT的合成過程中操作范圍寬，具有廣泛的應用前景。所述的用于合成聚對苯二甲酸丙二醇酯的納米催化劑，其結構如下式(I)所示權利要求1. 一種結構如下式(I)所示的用于合成聚對苯二甲酸丙二醇酯的納米催化劑，其中，R為C2-C7的直鏈或支鏈烷基。2.根據權利-要求1所述的納米催化劑，其特征在于，R優選為-CH2-CHp -CH2-CH2-CHp -CH2-CH-CH3 、-CH2-CH2-CH2-CHp -CH2-CH-CH-CH3 、-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-aV。3.一種用于合成聚對苯二甲酸丙二醇酯的納米催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟在氮氣氣氛、無水體系中，使含鈦有機化合物與有機二元醇在20-190°C反應溫度下反應0. 1-20小時，待反應結束后，降溫至-10-30°C，緩慢加入沉淀溶劑，過濾，20480°C溫度、 0. l-50kPa壓力下干燥0. 5-20小時，即得目標產物納米催化劑；其中，上述制備方法，所述的含鈦有機化合物為含金屬鈦的有機酯類化合物，所述的有機二元醇為碳原子數為2-7的二元醇，所述的沉淀溶劑選自甲醇、乙醇、氯仿、丙酮、苯、甲苯、乙腈、環己烷中的一種或多種。4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的含鈦有機化合物選自三羥酰基鈦酸異丙酯、鈦酸正丁酯、醇胺鈦酸脂、三硬脂酯基鈦酸異丙酯、鈦酸四異丙酯、醇胺烷氧基鈦酸脂、醇胺脂肪酸鈦酸脂中的一種或多種。5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的有機二元醇選自乙二醇、1， 3-丙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、1，2-丁二醇、1，6-己二醇中的一種或多種。6.根據權利要求3中所述的制備方法，其特征在于，所述的含鈦有機化合物與所述有機二元醇的質量比為1 80-1 10。7.根據權利要求3中所述的制備方法，其特征在于，所述的沉淀溶劑優選為甲醇、乙醇、氯仿、丙酮中的一種或多種。8.根據權利要求3中所述的制備方法，其特征在于，所述的沉淀溶劑與有機二元醇的質量比為4 1-30 1。9.一種制備聚對苯二甲酸丙二醇酯的方法，其特征在于，在對苯二甲酸或對苯二甲酸二甲酯和1，3_丙二醇的酯化或酯交換階段，以及高溫熔融縮聚階段均添加如權利要求1方法制得的納米催化劑，然后在氮氣氣氛、反應溫度180-300°C、體系絕對壓力5-1000 下進行聚合反應5-18小時，即得聚對苯二甲酸丙二醇酯。10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述的對苯二甲酸或對苯二甲酸二甲酯與納米催化劑的摩爾比為200000-100。11.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述的對苯二甲酸或對苯二甲酸二甲酯與1，3-丙二醇的摩爾比為1 1.1-1 2.5。12.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述的反應溫度優選200-270°C，體系絕對壓力優選5-600Pa，反應時間優選6-12小時。全文摘要本專利技術公開了一種用于合成聚對苯二甲酸丙二醇酯的納米催化劑及其制備方法和應用。所述的納米催化劑如式(I)所示，其中，R為C2-C7的直鏈或支鏈烷基。其制備方法包括以下步驟在氮氣氣氛、無水體系中，使含鈦有機化合物與有機二元醇在20-190℃反應溫度下反應0.1-20小時，待反應結束后，降溫至-10-30℃，緩慢加入沉淀溶劑，過濾，20-280℃溫度、0.1-50kPa壓力下干燥0.5-20小時，即得目標產物納米催化劑，收率48-97％，粒徑37-540nm。將該納米催化劑用于制備聚對苯二甲酸丙二醇酯，在反應原料中具有很好的分散效果，能夠很大程度地提高催化效率，并且該催化劑對環境和人體無害，在聚對苯二甲酸丙二醇酯的合成過程中操作范圍寬，因此，具有廣泛的應用前景。文檔編號C08G63/183GK102492120SQ201110366978公開日2012年6月13日 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫朝陽，吳梓新，王學火，田宗全，揭元萍，張春雷，
申請(專利權)人：上海華誼集團公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。