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以钛酸异丙酯为主要原料,和其他金属化合物在碱性条件下共水解,合成了用于对苯二甲酸乙二醇酯(PET)酯化和缩聚反应的多相钛系催化剂。
运用正交试验的方法,详细考察了碱性水解法中溶剂量、水解液的pH值、水用量、滴加时间等制备条件对催化剂收率、活性和PET产品性能的影响。对制备的多相钛系催化剂进行了水敏感性、粒径及分布、热性能、在乙二醇中的溶解度等多方面的性能考察,确定了催化剂的组成及制备方法。
采用对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)为原料直接酯化的工艺路线,以优选确定的催化剂,进行PET的合成实验。详细考察了催化剂用量及加入方式、稳定剂用量、聚合温度、搅拌转速、消光剂用量等不同工艺条件下催化剂的聚合规律。对钛系催化剂合成的PET产品,在常规切片性能、DSC热分析曲线、分子量及其分布和热稳定性能等方面,与传统锑系催化剂产品作了比较。
结果表明:制备的多相钛系催化剂,克服了传统钛系催化剂选择性差、聚酯产品b值偏高的缺点;新催化剂性能稳定、易贮运,能作为合成PET的对环境友好的缩聚催化剂;催化剂用量小,以原料PTA计仅为20μg/g;催化活性高,仅为传统锑系催化剂用量的1/15;合成的PET切片的内在质量优于Sb2O3,不低于Sb(Ac)3和Sb2(EG)3,热稳定性和可纺性等良好。
最后考核了多相钛系催化剂在5000t/a半连续工业装置上的聚合试验,以及所生产切片在6000t/a工业装置上的纺丝试验情况。试验表明:采用多相钛系催化剂与Sb2O3复配使用的方法,完全满足半连续PET生产装置的工艺要求,生产的切片质量更优;所生产的切片完全满足切片纺生产装置的工艺要求,满卷率和制成率提高,成品丝的内在质量指标有所提高;钛系催化剂具有良好的工业应用前景,能够产生可观的经济和社会效益。