一种新型钛铝复合催化剂在聚草酸酯合成中的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种新型钛铝复合催化剂在聚草酸酯合成中的应用，涉及可降解聚酯合成技术领域，催化剂的制备包括：将钛源、络合剂及磷酸加入溶剂中，在搅拌下充分混合，形成溶液A；将铝源加入溶剂中，在搅拌下充分混合，使用碱调节pH至7.5

【技术实现步骤摘要】
一种新型钛铝复合催化剂在聚草酸酯合成中的应用
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2021年10月19日向中国知识产权局提交的专利技术名称为“一种新型钛铝复合催化剂在聚草酸酯合成中的应用”，申请号为202111214619.9的在先申请的优先权权益，并且在此将其公开的内容作为参考并入本申请。


[0003]本专利技术涉及可降解聚酯合成
，尤其是涉及一种钛铝复合催化剂的制备及其在可降解聚草酸酯合成中的应用。

技术介绍

[0004]塑料作为被人类使用最广泛的人工合成材料，正让人类面临未来几十年最艰巨的环境危机。塑料所产生的白色污染不仅危害陆地自然环境、动植物的安全，近年来也发现海洋塑料污染情况日渐严峻。因此，传统塑料的替代问题被急切提上日程，在众多的尝试方案中，生物可降解材料被给予厚望。随着全世界各国相继出台限塑令，研发及应用兼具实用性、环保性的生物可降解材料具有巨大的社会以及经济价值。
[0005]目前，市场上的可降解材料主要以聚酯类聚合物为主，包括聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、对苯二甲酸
‑
己二酸1,4
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丁二醇酯(PBAT)及聚羟基乙酸等有限的几种，这些材料的机械性能等一些性质目前还无法比肩传统塑料，因此，迫切需要开发新型聚酯以替代传统塑料。
[0006]聚草酸酯是一类包含草酸结构单元的高聚物，与其他聚酯产品相比，其具有更好的水降解性能，近些年，已报道其在一些实际应用中的案例。如专利文献CN200980105039.7及专利文献CN201580012327.3公开了以聚草酸酯为粘合剂的海洋防垢材料，其可代替有毒的三丁基锡共聚物体系，有效防止海洋环境污染；专利文献CN201580068651.7中公布了一种用于挖掘分散液添加剂的草酸酯共聚物；另外，也有报道聚草酸酯在塑料袋等膜状物，成型管、碟、罐、盒等日用消耗物及片、板等成型物的应用。
[0007]在聚草酸酯制备过程中，专利技术人注意到催化剂是聚草酸酯生产过程中一个至关重要的控制点，其不仅能影响反应效率，且对聚草酸酯的分子量、粘度、色相、稳定性等指标具有重要影响。
[0008]目前，用于聚草酸酯类生产的催化剂主要是锡类、锑类催化剂，也有采用钛系聚酯类催化剂，但是目前所使用的商业催化剂制备的聚草酸酯颜色为深黄色甚至棕褐色，且分子量相对较低，这大大限制了聚草酸酯的应用场景。
[0009]有鉴于此，本专利技术公开了一种钛铝复合催化剂及其制备方法，以及其在可降解聚草酸酯合成中的应用。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种钛铝复合催化剂及其制备方法；另外提供一种使用该
钛铝复合催化剂制备聚草酸酯的方法。本专利技术公开的制备聚草酸酯的工艺路线具有所得聚草酸酯分子量高、色相较好等特点，具有工业化应用前景。
[0011]为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供了一种新型钛铝复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0012]1)将钛源、络合剂及磷酸加入溶剂中，在剧烈搅拌下充分混合，形成溶液A；
[0013]2)将铝源加入溶剂中，在搅拌下充分混合，使用碱调节pH至7.5
‑
8.5，形成溶液B；
[0014]3)将溶液A及溶液B以一定比例在搅拌下混合，用碱或酸调节pH值，在一定温度下反应一段时间后，将所得固体离心分离、洗涤至中性；
[0015]4)将步骤3)所得固体干燥后，然后在马弗炉中焙烧得到钛铝复合催化剂。
[0016]步骤1)
[0017]优选地，步骤1)中，所述钛源选自为钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、钛酸四乙酯、钛酸四异辛酯、四氯化钛中的一种或几种；更优选选自为钛酸四丁酯(钛酸正丁酯)和钛酸四异丙酯中的一种。
[0018]优选地，步骤1)中，所述络合剂选自为柠檬酸、乳酸、酒石酸、苹果酸、乙二胺四乙酸中的一种或几种；更优选选自为柠檬酸、乙二胺四乙酸中的一种或两种。
[0019]优选地，步骤1)中，所述溶剂选自为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、水中的一种或几种；更优选选自为乙醇、异丙醇、水中的一种或几种。
[0020]优选地，步骤1)中，混合温度为0
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80℃；更优选地为20
‑
40℃。
[0021]优选地，步骤1)中，混合时间为0.5
‑
10小时；更优选地为1
‑
3小时。
[0022]优选地，步骤1)中，钛源：络合剂：磷酸的投料摩尔比为1:0.1
‑
20:0.8
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2；更优选为1:0.2
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10:0.9
‑
1.5。
[0023]优选地，步骤1)中，所述溶液A中钛源质量浓度为1％
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40％；优选为2％
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25％；更优选为5％
‑
15％。
[0024]优选地，步骤1)中，搅拌速度为100
‑
1200r/min；更优选地为，700
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1000r/min。
[0025]步骤2)
[0026]优选地，步骤2)中，所述铝源选自为异丙醇铝、乙酰丙酮铝、三氯化铝、偏铝酸钠中的一种或几种；更优选选自为异丙醇铝和乙酰丙酮铝中的一种。
[0027]优选地，步骤2)中，所述碱选自为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氨水、三乙胺、二异丙基乙基胺、二乙胺、二正丙胺、二异丙胺、乙二胺、四甲基乙二胺、尿素、己内酰胺、丙烯酰胺、十二胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵中的一种或几种；更优选选自为氢氧化钠、氨水、三乙胺、二异丙基乙基胺、乙二胺、四甲基乙二胺中的一种或几种；更优选自氨水、三乙胺、四甲基乙二胺中的一种或几种。
[0028]优选地，步骤2)中，所述溶剂选自为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、水中的一种或几种；更优选选自为乙醇、异丙醇、水中的一种或几种。
[0029]优选地，步骤2)中，所述溶液B中铝源质量分数的1％
‑
30％；更优选为2％
‑
15％。
[0030]优选地，步骤2)中，混合温度为0
‑
80℃；更优选地为20
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40℃。
[0031]优选地，步骤2)中，混合时间为0.5
‑
10小时；更优选地为1
‑
3小时。
[0032]优选地，步骤2)中，搅拌速度为100
‑
1200r/min；更优选地为，500
‑
900r/min。
[0033]步骤3)
[0034]优选地，步骤3)中，溶液A与溶液B中钛与铝的元素摩尔量之比为1：0.1
‑
50；更优选为1:0.2
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25；特别优选为1:0.2
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15，特别是1:2.4
‑
5。
[0035]优选地，步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型钛铝复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将钛源、络合剂及磷酸加入溶剂中，在搅拌下充分混合，形成溶液A；2)将铝源加入溶剂中，在搅拌下充分混合，使用碱调节pH至7.5
‑
8.5，形成溶液B；3)将溶液A及溶液B在搅拌下混合，用碱或酸调节pH值，在一定温度下反应一段时间后，将所得固体离心分离、洗涤至中性；4)将步骤3)所得固体干燥后，然后在马弗炉中焙烧，得到钛铝复合催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述钛源选自为钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、钛酸四乙酯、钛酸四异辛酯、四氯化钛中的一种或几种；更优选选自为钛酸四丁酯和钛酸四异丙酯中的一种；优选地，步骤1)中，所述络合剂选自为柠檬酸、乳酸、酒石酸、苹果酸、乙二胺四乙酸中的一种或几种；更优选选自为柠檬酸、乙二胺四乙酸中的一种或两种；优选地，步骤1)中，所述溶剂选自为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、水中的一种或几种；更优选选自为乙醇、异丙醇、水中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，混合温度为0
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80℃；更优选地为20
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40℃；优选地，步骤1)中，混合时间为0.5
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10小时；更优选地为1
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3小时。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，钛源：络合剂：磷酸的投料摩尔比为1:0.1
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20:0.8
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2；更优选为1:0.2
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10:0.9
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1.5；优选地，步骤1)中，所述溶液A中钛源质量浓度为1％
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40％；优选为2％
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25％；更优选为5％
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15％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述铝源选自为异丙醇铝、乙酰丙酮铝、三氯化铝、偏铝酸钠中的一种或几种；更优选选自为异丙醇铝和乙酰丙酮铝中的一种；优选地，步骤2)中，所述碱选自为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氨水、三乙胺、二异丙基乙基胺、二乙胺、二正丙胺、二异丙胺、乙二胺、四甲基乙二胺、尿素、己内酰胺、丙烯酰胺、十二胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵中的一种或几种；更优选选自为氢氧化钠、氨水、三乙胺、二异丙基乙基胺、乙二胺、四甲基乙二胺中的一种或几种；更优选自氨水、三乙胺、四甲基乙二胺中的一种或几种；优选地，步骤2)中，所述溶剂选自为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、水中的一种或几种；更优选选自为乙醇、异丙醇、水中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述溶液B中铝源质量分数的1％
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30％；更优选为2％
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15％；优选地，步骤2)中，混合温度为0

【专利技术属性】
技术研发人员：牟新东，张新志，尹航，刘涛，石健，
申请(专利权)人：源创核新北京新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：