[發(fā)明專利]一種氣凝膠催化劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010503625.1
• 申請(qǐng)日: 2010-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN102443154A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳錫榮;黃鳳興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號(hào): C08G63/85
• 分類號(hào): C08G63/85
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 陳小蓮;王鳳桐

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氣凝膠催化劑，以及該氣凝膠催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)及日常生活中的熱塑性芳香族聚酯有著優(yōu)良熱穩(wěn)定性能和力學(xué)性能，便于加工，價(jià)格低廉。例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，和聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，已廣泛應(yīng)用于纖維、膜和容器的制造中。然而，這些芳香族聚酯在使用廢棄后難以降解，至今也沒有觀察到微生物對(duì)芳香族聚酯如PET、PBT有任何明顯的直接降解。為了結(jié)合芳香族聚酯的優(yōu)良性能，20世紀(jì)80年代以來(lái)，本領(lǐng)域技術(shù)人員致力于合成脂肪-芳香族共聚酯的研究，即在脂肪族聚酯中引入芳香鏈段，既保證了該共聚酯具有芳香族聚酯的優(yōu)良性能，又保證了該共聚酯的可生物降解性。

能夠合成聚酯的催化劑幾乎涉及了除鹵族元素和惰性元素之外的所有主副族元素，但是，目前工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用和研究較多的聚酯催化劑主要是銻、鍺、鈦三個(gè)系列的化合物。使用最為普遍的銻系催化劑雖然催化活性高，對(duì)副反應(yīng)促進(jìn)小，價(jià)格便宜，但它在反應(yīng)中會(huì)還原成銻，使聚酯呈灰霧色；另外，銻系催化劑也具有毒性，在生產(chǎn)過程中會(huì)造成污染，增加了后處理費(fèi)用。鍺系聚酯催化劑合成的聚酯色相較好，但其催化活性比銻系低，所得聚酯醚鍵較多，熔點(diǎn)較低，而且由于自然界中的鍺資源稀少，鍺系催化劑價(jià)格昂貴，也限制了其在聚酯生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。而長(zhǎng)期以來(lái)，鈦系催化劑由于其較高的催化活性和安全環(huán)保性而成為目前研究最多的一類聚酯催化劑。在聚酯的合成中，與銻系催化劑相比，鈦系催化劑添加量較小，又可縮短縮聚反應(yīng)時(shí)間；而與鍺系催化劑相比，鈦系催化劑成本相對(duì)較低。早期使用的鈦系催化劑是鈦的無(wú)機(jī)鹽(如氟鈦酸鉀、草酸鈦鉀等)或有機(jī)酯類(如鈦酸四丁酯等)，它們一直存在著穩(wěn)定性差和聚酯產(chǎn)品泛黃、混濁的缺點(diǎn)。

近年來(lái)，隨著環(huán)保要求的不斷提高，本領(lǐng)域技術(shù)人員開發(fā)了許多新型鈦系聚酯縮聚催化劑。例如，CN?1138339A公開了使用TiO₂/SiO₂的共沉淀物或TiO₂/ZrO₂的共沉淀物作為聚酯縮聚催化劑。雖然該專利申請(qǐng)中使用的聚酯縮聚催化劑的催化活性得到了提高，聚酯產(chǎn)品的色相得到了一定的改善，但是聚酯產(chǎn)品的色澤仍舊會(huì)發(fā)黃。因此，需要開發(fā)一種新型的鈦系催化劑來(lái)生產(chǎn)可生物降解共聚酯。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的鈦系聚酯縮聚催化劑的上述缺陷，提供了一種氣凝膠催化劑，采用該氣凝膠催化劑制備的可生物降解共聚酯的黃色指數(shù)較小。

本發(fā)明提供了一種氣凝膠催化劑，其中，該氣凝膠催化劑為含有TiO₂和ZrO₂的氣凝膠顆粒，該氣凝膠顆粒的顆粒直徑為10-200納米，密度為30-600mg/cm³。

本發(fā)明還提供了一種氣凝膠催化劑的制備方法，該方法包括以下步驟：(1)將鈦源和鋯源的混合溶液共沉淀，得到TiO₂-ZrO₂的共沉淀物；(2)將所述TiO₂-ZrO₂的共沉淀物與一種醇接觸，得到TiO₂-ZrO₂的醇凝膠；(3)使所述TiO₂-ZrO₂的醇凝膠在超臨界介質(zhì)的存在下進(jìn)行超臨界干燥；所述醇為C1-C4的醇，所述超臨界介質(zhì)為二氧化碳、甲醇或乙醇。

本發(fā)明還提供了另一種氣凝膠催化劑的制備方法，該方法包括以下步驟：(1)將ZrO₂氣凝膠顆粒與鈦源溶液混合，并將得到的混合液體共沉淀，得到包覆ZrO₂的TiO₂-ZrO₂的共沉淀物；(2)將所述TiO₂-ZrO₂的共沉淀物與一種醇接觸，得到TiO₂-ZrO₂的醇凝膠；(3)使所述TiO₂-ZrO₂的醇凝膠在超臨界介質(zhì)的存在下進(jìn)行超臨界干燥；所述醇為C1-C4的醇，所述超臨界介質(zhì)為二氧化碳、甲醇或乙醇。

根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)表明，采用本發(fā)明的氣凝膠催化劑制備的可生物降解共聚酯的黃色指數(shù)較小。而且，本發(fā)明提供的所述催化劑在制備聚酯的過程中表現(xiàn)出較高的活性，其原因可能是該氣凝膠催化劑不易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象。

具體實(shí)施方式