用于催化酯化反应的催化剂及其合成方法技术

本发明专利技术涉及一种用于催化酯化反应的催化剂及其合成方法。所述催化剂包括极性溶剂、多个载体及多个金属配位聚合物。这些载体分散于极性溶剂中，且包括金属的氢氧化物、金属的氧化物、金属的氯化物、金属的氮化物、金属的硫化物、硅的氧化物或其组合。这些金属配位聚合物包括钛酸酯水解物、铝酸酯水解物、锆酸酯水解物或其组合。一些金属配位聚合物附着于这些载体上，形成多个微粒，这些微粒的平均粒径介于10nm至1μm的范围内。另一些金属配位聚合物分散于极性溶剂中。此催化剂的分散性好，且具备良好的催化效果。并且，利用此催化剂催化酯化反应所得的聚酯可具有良好的亮度和色度，不易出现黄化问题及断丝问题。

【技术实现步骤摘要】
用于催化酯化反应的催化剂及其合成方法
本专利技术是关于一种用于催化酯化反应(esterification)的催化剂及其合成方法。
技术介绍
现今已有多种催化剂可广泛应用于催化酯化反应。传统上，常会于合成聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate,PET)的缩聚反应(polycondensationreaction)中添加锑系催化剂。然而，当锑的剂量高时，含锑的颗粒会积聚在喷口，故需要定期清洁以防止发生断丝。并且，锑为具有潜在毒性的金属，故限制了锑系催化剂的应用性。为了解决上述问题，常改以利用钛系催化剂催化酯化反应，而可解决颗粒积聚在喷口上而造成断丝的问题。然而，由于钛系催化剂的反应性高，易造成聚酯黄化。在催化聚酯反应时，可藉由在反应过程中添加例如热稳定剂(例如磷酸酯)的添加剂改善聚酯黄化。然而，当钛系催化剂与例如热稳定剂或消光剂的添加剂共同使用时，催化剂会与添加剂反应而致使催化剂丧失活性。鉴于上述，目前亟需一种新的催化剂来解决上述的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种分散性好，且具备良好的催化效果的用于催化酯化反应的催化剂。本专利技术的目的在于提供一种用于催化酯化反应的催化剂，利用该催化剂基本上克服了现有技术中使用此类催化剂会导致所得的聚酯产品黄化和/或断丝。本揭示内容提供一种用于催化酯化反应的催化剂，其包括极性溶剂、多个载体及多个金属配位聚合物。这些载体分散于极性溶剂中，且包括金属的氢氧化物、金属的氧化物、金属的氯化物、金属的氮化物、金属的硫化物、硅的氧化物或其组合。这些金属配位聚合物包括钛酸酯水解物、铝酸酯水解物、锆酸酯水解物或其组合。一些金属配位聚合物附着于这些载体上，形成多个微粒，这些微粒的平均粒径介于10nm至1μm的范围内。另一些金属配位聚合物分散于极性溶剂中。在一些实施方式中，这些载体中的元素是选自于由钙、镁、锶、钡、铝、锌及硅所构成的群组。在一些实施方式中，以催化剂重量为基准，这些载体中的金属的浓度为0.01wt％～15wt％。在一些实施方式中，这些载体中的金属与这些金属配位聚合物中的金属的摩尔比为0.1:1～30:1。在一些实施方式中，这些载体是金属的氢氧化物，该金属的氢氧化物中的金属与这些金属配位聚合物中的金属的摩尔比为0.1:1～5:1。在一些实施方式中，这些金属配位聚合物的材料是钛酸酯水解物，以催化剂的重量为基准，催化剂中的钛的浓度为1wt％～10wt％。本揭示内容提供一种用于催化酯化反应的催化剂的合成方法，包括以下操作：(1)混合金属的氯化物、金属的硝酸盐、金属的碳酸盐、金属的羧酸盐、金属的硫酸盐及硅的氧化物中的其中一者，以及极性溶剂，形成第一混合液，其中极性溶剂包括水、二元醇、多元醇或其组合；(2)添加碱性物质于第一混合液中，以形成分散液；(3)添加金属的醇盐至分散液中，形成第二混合液，其中金属的醇盐包括钛酸酯、铝酸酯、锆酸酯或其组合；(4)加热第二混合液。在一些实施方式中，分散液的pH值介于7至12。在一些实施方式中，加热第二混合液是在温度介于30℃至100℃下进行。在一些实施方式中，金属是选自于由钙、镁、锶、钡、铝及锌所构成的群组。与现有技术相比，本专利技术的用于酯化反应的催化剂的优点在于：该催化剂具有分散性好的特点，且具备良好的催化效果，因此，在使用时，可降低催化剂的用量；本专利技术的催化剂可与其他添加剂(例如热稳定剂、消光剂)相容，且仍具备良好的催化效果；并且，利用本专利技术的催化剂催化酯化反应所得的聚酯可具有良好的亮度和色度，不易出现黄化问题及断丝问题；本专利技术的催化剂中不含任何具有潜在毒性的金属(例如：锑、锡)，对于环境而言较为友善。应该理解的是，前述的一般性描述和下列具体说明仅仅是示例性和解释性的，并旨在提供所要求的本专利技术的进一步说明。具体实施方式为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对了本专利技术的实施态样与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本专利技术具体实施例的唯一形式。以下所揭露的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一些实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。虽然下文中利用一系列的操作或步骤来说明在此揭露的方法，但是这些操作或步骤所示的顺序不应被解释为本专利技术的限制。例如，某些操作或步骤可以按不同顺序进行及/或与其它步骤同时进行。此外，并非必须执行所有绘示的操作、步骤及/或特征才能实现本专利技术的实施方式。此外，在此所述的每一个操作或步骤可以包括数个子步骤或动作。本揭示内容提供一种用于催化酯化反应的催化剂，其包括极性溶剂、多个载体及多个金属配位聚合物。这些载体分散于极性溶剂中，且包括金属的氢氧化物、金属的氧化物、金属的氯化物、金属的氮化物、金属的硫化物、硅的氧化物或其组合。这些金属配位聚合物包括钛酸酯水解物、铝酸酯水解物、锆酸酯水解物或其组合。一些金属配位聚合物附着于这些载体上，形成多个微粒，这些微粒的平均粒径介于10nm至1μm的范围内。另一些金属配位聚合物分散于极性溶剂中。在一些实施方式中，微粒的平均粒径为10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm或1μm。本揭示内容的微粒的平均粒径落于上述数值范围内，微粒可长时间稳定地分散在极性溶剂中，从而使催化剂具有分散性好的特点，且具备良好的催化效果。因此，在使用时，可降低催化剂的用量。并且，本揭示内容的催化剂可与其他添加剂(例如热稳定剂、消光剂)相容，且仍具备良好的催化效果。并且，利用此催化剂催化酯化反应所得的聚酯可具有良好的亮度和色度，不易出现黄化问题及断丝问题。此催化剂可用于合成例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的聚酯。在一些实施方式中，这些载体中的元素是选自于由钙、镁、锶、钡、铝、锌及硅所构成的群组。在一些实施方式中，极性溶剂包括水、二元醇、多元醇或其组合。举例来说，极性溶剂为水、乙二醇、甘油、丙二醇、二甘醇、三甘醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇或其组合。在一些实施方式中，催化剂的pH值介于7至12。举例来说，pH值为7、8、9、10、11或12。在一些实施方式中，以催化剂重量为基准，这些载体中的金属的浓度为0.01wt％～15wt％。举例来说，浓度为0.01wt％、0.1wt％、1wt％、5wt％、10wt％或15wt％。在一些实施方式中，这些载体中的金属与这些金属配位聚合物中的金属的摩尔比为0.1:1～30:1。举例来说，摩尔比为0.1:1、0.5:1、1:1、5:1、10:1、15:1、20:1、25:1或30:1。在一些实施方式中，这些载体是金属的氢氧化物，该金属的氢氧化物中的金属与这些金属配位聚合物中的金属的摩尔比为0.1:1～5:1。举例来说，摩尔比为0.1:1、0.5:1、1:1、2:1、3:1、4:1或5:1。在一些实施方式中，载体可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于催化酯化反应的催化剂，其特征在于，包括：/n极性溶剂；/n多个载体，所述载体分散于所述极性溶剂中，所述载体为金属的氢氧化物、金属的氧化物、金属的氯化物、金属的氮化物、金属的硫化物、硅的氧化物或其组合；以及/n多个金属配位聚合物，所述金属配位聚合物为钛酸酯水解物、铝酸酯水解物、锆酸酯水解物或其组合，/n其中一些所述金属配位聚合物附着于所述载体上，形成多个微粒，所述微粒的平均粒径介于10nm至1μm的范围内，另一些所述金属配位聚合物分散于所述极性溶剂中。/n

【技术特征摘要】
20191030 US 62/927,7041.一种用于催化酯化反应的催化剂，其特征在于，包括：
极性溶剂；
多个载体，所述载体分散于所述极性溶剂中，所述载体为金属的氢氧化物、金属的氧化物、金属的氯化物、金属的氮化物、金属的硫化物、硅的氧化物或其组合；以及
多个金属配位聚合物，所述金属配位聚合物为钛酸酯水解物、铝酸酯水解物、锆酸酯水解物或其组合，
其中一些所述金属配位聚合物附着于所述载体上，形成多个微粒，所述微粒的平均粒径介于10nm至1μm的范围内，另一些所述金属配位聚合物分散于所述极性溶剂中。


2.如权利要求1所述的催化剂，其中所述载体中的所述元素是选自于由钙、镁、锶、钡、铝、锌及硅所构成的群组。


3.如权利要求1所述的催化剂，其中以所述催化剂的重量为基准，所述载体中的金属的浓度为0.01wt％～15wt％。


4.如权利要求1所述的催化剂，其中所述载体中的金属与所述金属配位聚合物中的金属的摩尔比为0.1:1～30:1。


5.如权利要求1所述的催化剂，其中所述载体是金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢嘉玮，施淳瀚，啜福铭，
申请(专利权)人：柏瑞克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71