环保型无锑膜用聚酯的制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201310538419.8

申请日:

2013.11.04

公开号:

CN103554452A

公开日:

2014.02.05

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):C08G 63/183申请公布日:20140205|||实质审查的生效IPC(主分类):C08G 63/183申请日:20131104|||公开

IPC分类号:

C08G63/183; C08G63/78; C08G63/85; C08L67/02

主分类号:

C08G63/183

申请人:

中国石油化工股份有限公司

发明人:

臧国强; 徐振发; 郭灵通; 冯志强; 李少山; 马颖涛; 朱燕; 刘建忠; 杨力芳; 曲建; 姚树盛

地址:

100029 北京市朝阳区朝阳门北大街22号

优先权:

专利代理机构:

天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201

代理人:

王丽

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内容摘要

一种环保型无锑膜用聚酯的制备方法,主要包括以下步骤:(A)以精对苯二甲酸与乙二醇为基本原料,制备成浆料,加入反应釜内进行酯化反应,温度为220~260℃,压力为0.1~0.3MPa,时间为1~4小时,得到酯化产物;(B)然后在反应温度为240~270℃,反应压力为绝对压强101kPa逐渐降至600Pa的条件下进行预缩聚反应,反应0.5~1.0小时,得到预聚物;(C)将步骤(B)得到的预聚物,在温度为270~290℃,绝对压强为150Pa~50Pa的条件下进行终缩聚反应,反应1~2小时,制得聚酯产物。液态钛系催化剂和一定用量的助剂,可以在酯化反应前或结束后加入反应体系中。合成的聚酯不含锑等重金属,各项性能合格,适合于生产双向拉伸薄膜。

权利要求书

权利要求书
1.  一种环保型无锑膜用聚酯的制备方法,该制备方法包括以下反应步骤:
(A)以精对苯二甲酸与乙二醇为基本原料,精对苯二甲酸:乙二醇的摩尔比为1:(1.05~1.1),制备成浆料,加入反应釜内进行酯化反应,温度为220~260℃,压力为常压~0.3MPa,时间为1~4小时,得到酯化产物;
(B)然后在反应温度为240~270℃,反应压力为绝对压强101kPa逐渐降至600Pa的条件下进行预缩聚反应,反应0.5~1.0小时,得到预聚物;
(C)将步骤(B)得到的预聚物,在温度为270~290℃,绝对压强为150Pa~50Pa的条件下进行终缩聚反应,反应1~2小时,制得聚酯产物;
其特征在于,在酯化反应前或酯化反应后将液态钛系催化剂和一定用量的助剂加入反应体系中。

2.  根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的液态钛系催化剂的用量,以钛原子质量在所制成的聚酯总重量中的含量计,Ti含量为4×10-6~15×10-6。

3.  根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的反应步骤可以采用间歇式生产方式或连续式生产方式进行。

4.  根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的助剂包括二氧化硅、碳酸钙、乙酸镁、乙酸钠等中的一种或多种,其用量以在所制成的聚酯总重量中的总含量计,为0~6000×10-6。

5.  根据权利要求2所述的方法,对于间歇式生产方式:所述的预缩聚反应温度反应温度为240~270℃,反应压力为绝对压强101kPa逐渐降至600Pa;所述的终缩聚反应温度为270~290℃,绝对压强为100Pa~50Pa。

6.  根据权利要求2所述的方法,对于连续式生产方式装置:所述的预缩聚反应温度为260~270℃,反应压力为绝对压强101kPa逐渐降至600Pa;所述的终缩聚反应温度为270~280℃,绝对压强为150Pa~60Pa。

7.  根据权利要求1所述的方法,制备的聚酯适合于双向拉伸薄膜生产用。

说明书

说明书环保型无锑膜用聚酯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种环保型无锑膜用聚酯的制备方法,特别是涉及一种使用液态钛系催化剂和一定用量的助剂制备膜用聚酯的方法。
背景技术
BOPET双向拉伸聚酯薄膜,即是以聚酯(PET)为原料双向拉伸的薄膜,具有强度高、刚性好、透明、光泽度高等特点;无嗅、无色、无味、突出的强韧性,拉伸强度是PC膜、尼龙膜的3倍,冲击强度是双向拉伸聚丙烯(BOPP)膜的3~5倍,有很好的耐磨性、耐折叠性、耐针孔性和抗撕裂性,热收缩性小;有良好的抗静电性,易进行真空镀铝;以及良好的耐热性、耐蒸煮性、耐低温冷冻性,良好的耐油性、耐化学品性等。BOPET薄膜以其良好的性能广泛应用于包装、热烫印箔、磁带胶片、印刷复制行业、电工电子行业等领域。
目前90%以上的聚酯生产都是使用以重金属锑为主要成分的锑系催化剂进行的,包括三氧化二锑、醋酸锑和乙二醇锑等。然而,近年来陆续有研究指出锑金属会危害人体健康,欧洲的最新法规也开始限制纺织品的锑含量。另外,环保方面,含锑的乙二醇残渣必须要处理,锑在织物染色工序中会被浸取出来造成对工艺水的污染。因此聚酯中不含锑和重金属已成为未来发展的趋势。
最有可能取代锑系催化剂的是钛系催化剂,国内外多家公司和研究机构开展了钛系催化剂的研究工作,每年有数量众多的专利问世,但是通常使用钛系催化剂制备的聚酯色相偏黄及较差的熔融稳定性,因此很少有使用钛系催化剂生产环保型无锑膜用聚酯的报道。
专利CN102127215A公开了一种用于聚酯树脂的聚合方法,酯化反应步骤包括:在含有钛化合物的催化剂存在下聚合芳族二羧酸和脂肪族二醇,所述钛化合物为有机酸为配体的有机螯合钛配合物,并且还加入镁化合物、磷酸酯,所产生的酯化反应产物再进行缩聚反应,得到聚酯产物。该制备方法除钛化合物外,还要加入合适比例的镁化合物、磷酸酯,加入方式比较繁琐,磷酸酯的加入虽然改善了聚酯的色相,但是大大延长了聚合反应时间。
专利CN101104678A公开了钛催化剂聚酯的制备方法,主要是以二元醇和二元酸为基本原料进行酯化和缩聚反应制备钛催化剂聚酯的方法,其特征在于:在酯化或缩聚阶段加入钛催化剂、磷热稳定剂和调色剂,钛催化剂通式为Ti(L)n(OR)m,其中L为氧O、磷P、硫S中的一种元素,R为C1-C10的烷基。该制备方法所述钛催化剂未说明其物质状态,同时还要添加磷热稳定剂和调色剂解决切片色相发黄的问题;制备方法中的实施例仅列出聚酯制备过程,没说明聚酯制备装置的规模大小。
专利CN102219890A公开了一种生产钛系聚酯的方法,主要步骤是使二元羧酸与二元醇为原料,在钛系聚酯催化剂的存在下进行酯化反应得到预聚物,然后加入磺酸或磺酸盐类化合物后进行缩聚,得到聚酯产物。该制备方法从实验室规模列举了使用几种钛系催化剂制备聚酯的实施例。制备过程中,另需加入强酸性物质磺酸或磺酸盐类化合物,有可能对设备产生不良影响,制备的聚酯对双向拉伸薄膜工艺的影响及膜性能的状况未描述,因而无法判定适合膜用聚酯的制备。
本发明人注意到,一种环保型无锑聚酯能够在现有聚酯装置上进行制备生产,除了要考虑催化剂的活性和选择性之外,还要满足现有各类生产工艺的装置要求,例如装置的反应器形式、搅拌或成膜能力、真空系统等。
现有聚酯生产流程一般可分为间歇式和连续式两种,单线生产规模从几千吨/年至数十万吨/年,相应地,不同的流程所采用的工艺参数及设备也不相同。并且,现有的聚酯生产装置,特别是产能较大的装置,都是按照锑系催化剂的特点来设计生产工艺流程及设备选型的,有的装置无法使用钛系催化剂或者是使用钛系催化剂后得不到合格性能的膜用聚酯。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种环保型无锑膜用聚酯的制备方法,特别是涉及一种使用液态钛系催化剂和一定用量的助剂制备膜用聚酯的方法,以克服现有技术中存在的如下缺陷:由于现有的聚酯生产装置,特别是产能较大的装置,无法使用钛系催化剂,例如使用已有钛系催化剂时工艺条件参数不稳、催化剂含不溶于乙二醇的固体成分不适合装置调制使用;或者是使用钛系催化剂得不到合格性能的膜用聚酯,例如所合成的PET切片的色相b值在7.0以上,切片偏黄而不能用于拉膜。拉出的膜也显黄色、影响使用
本发明的技术方案如下:
本发明所述的环保型无锑膜用聚酯的制备方法,包括以下步骤:
(A)以精对苯二甲酸与乙二醇为基本原料,精对苯二甲酸:乙二醇的摩尔比为1:(1.05~1.1),加入反应釜内进行酯化反应,温度为220~260℃,压力为0.1~0.3MPa,时间为1~4小时,得到酯化产物;
(B)然后在反应温度为240~270℃,反应压力为绝对压强101kPa逐渐降至600Pa的条件下进行预缩聚反应,反应0.5~1.0小时,得到预聚物;
(C)将步骤(B)得到的预聚物,在温度为270~290℃,绝对压强为150Pa~50Pa的条件下进行终缩聚反应,反应1~2小时,制得聚酯产物。
液态钛系催化剂和助剂,可以在酯化反应前或结束后加入反应体系中。
本发明的方法,可以采用间歇式生产方式,该方式的装置主要采用两釜流程或三釜流程等,主要反应设备包括一个酯化釜和一个缩聚釜。间歇式生产装置的主要特点是终缩聚反应釜多采用全混釜的形式,通过搅拌对反应物料进行表面更新,以促进反应生成的乙二醇等小分子的脱挥。催化剂可一次性直接加入。
本发明的方法,也可以采用连续式生产方式,采用的流程主要包括三釜流程(含一个酯化釜、一个预缩聚釜、一个终缩聚釜)、四釜流程(含两个酯化釜、一个预缩聚釜、一个终缩聚釜)和五釜流程(含两个酯化釜、两个预缩聚釜、一个终缩聚釜)等。在催化剂添加方面,连续式装置的添加主要也是采用连续的方式,绝大多数装置都需要将钛系催化剂完全溶解在乙二醇中成为均相的溶液后再添加,因此,对催化剂在乙二醇中的溶解性能要求很高。
所述的液态钛系催化剂,可以采用中石化天津分公司生产的TY-1液态钛系聚酯催化 剂,采用技术为:专利号ZL200410094081.2。也可以采用中石化天津分公司的另一种现有技术,在中国专利CN102382287A中有详细的描述。催化剂与乙二醇互溶,适合在制备PET时连续添加到反应体系中。
所述的液态钛系催化剂,可以在酯化反应前,或者酯化反应后、预缩聚反应前加入反应体系中。
所述的液态钛系催化剂的用量,是以钛原子质量在所制成的聚酯总重量中的含量计,Ti含量为4×10-6~15×10-6。
为了得到成膜性能更好的聚酯,在酯化反应前,或者酯化反应后、预缩聚反应前,加入一定用量的助剂。
所述的助剂包括二氧化硅、碳酸钙、乙酸镁、乙酸钠等中的一种或多种,其用量以在所制成的聚酯总重量中的总含量计,为0~6000×10-6。
本发明人发现,缩聚反应的工艺条件与生产方式有一定的关系,不同的生产方式采用不同的反应条件,发明人经过大量的实验筛选,选择如下:
对于间歇式生产装置,所述的预缩聚反应温度为240~270℃,反应压力为绝对压强101kPa逐渐降至600Pa;所述的终缩聚反应温度为270~290℃,绝对压强为100Pa~50Pa。
对于连续式生产装置,所述的预缩聚反应温度为260~270℃,反应压力为绝对压强101kPa逐渐降至600Pa;所述的终缩聚反应温度为270~280℃,绝对压强为150Pa~60Pa。
与使用传统的锑系催化剂制备膜用聚酯相比,本发明的方法有如下优点:
(1)制备的聚酯不含重金属锑,属于绿色环保产品。
(2)制备的聚酯性能改善,L值提高。
(3)相对降低酯化和聚合反应温度,降低装置的生产消耗。
(4)钛系催化剂与锑系催化剂相比调制方式简单,使用方便。
本发明中,聚酯的特性粘度、端羧基、二甘醇和色相等通过以下方法分析测试:
(1)特性粘度:称取0.125g左右切片样品,溶于苯酚/四氯乙烷(质量比为1:1)的混合溶剂,于25±0.5℃,NCY-2型自动粘度测定仪测定。
(2)端羧基含量:采用容量分析法,取0.20-0.60g切片样品溶解于苯酚/氯仿(体积比为2:3)的混合溶液中,用氢氧化钠/甲醇/苯甲醇标准溶液滴定。
(3)二甘醇含量:采用肼解法,用岛津GC-TAG氢焰气相色谱仪测定
(4)色相b值、L值:用TC-PⅡG全自动测色色差计测定。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。
具体实施方式
实施例1
(A)采用2L不锈钢反应釜合成膜用PET切片。将500g对苯二甲酸(PTA)与260g乙二醇(EG)混合均匀,加入液态钛系催化剂TY-1,4×10-6(以钛原子质量在所制成的聚酯总重量中的含量计)以理论制品的产量,也能以原料投入量。在220℃,压强为0.1 MPa下进行酯化反应,反应时间为4小时;
(B)酯化反应结束后,开始抽真空进行预缩聚反应,反应温度为240℃,反应压力为绝对压强101kPa逐渐降至600Pa,反应时间为0.5小时
(C)终缩聚反应在270℃、压强50Pa下进行,经过120分钟反应时间后,得到特性粘度为0.670,L值为85,b值为3.0的聚酯切片。
实施例2
(A)采用2L不锈钢反应釜合成膜用PET切片。将500g PTA与260g EG混合均匀,加入钛系催化剂TY-1,15×10-6(以钛原子质量在所制成的聚酯总重量中的含量计),不加入其他助剂。在270℃,压强为0.3MPa下进行酯化反应,反应时间为1小时;
(B)酯化反应结束后,开始抽真空进行预缩聚反应,反应温度为270℃,反应压力为绝对压强101kPa逐渐降至600Pa,时间为1小时;
(C)终缩聚反应在280℃、压强100Pa下进行,经过60分钟反应时间后,得到特性粘度为0.672,L值为86,b值为3.5的聚酯切片。
实施例3
(A)采用2L不锈钢反应釜合成膜用PET切片。将500g PTA与260g EG混合均匀,在250℃,压强为0.2MPa下进行酯化反应,反应时间为2.5小时;
(B)酯化反应结束后,加入钛系催化剂7×10-6(以钛原子质量在所制成的聚酯总重量中的含量计),加入助剂二氧化硅3000×10-6、乙酸镁3000×10-6,(以在所制成的聚酯总重量中的含量计),搅拌均匀后,开始抽真空进行预缩聚反应,预缩聚反应温度为270℃,反应压力为绝对压强101kPa逐渐降至600Pa,时间为45分钟;
(C)终缩聚反应在275℃、压强70Pa下进行,经过105分钟反应时间后,得到特性粘度为0.668,L值为86,b值为3.3的聚酯切片。
实施例4
采用二釜流程的7000吨/年间歇式聚酯装置生产膜用PET切片,
(A)PTA每批次的投料量为3.3吨,在温度260℃、压强为0.1MPa的条件下进行酯化反应,反应2.5小时后酯化反应结束;
(B)将酯化产物用氮气压送至缩聚釜,此时向其中加入钛系催化剂7×10-6(以钛原子质量在所制成的聚酯总重量中的含量计),不加入其他助剂,混合均匀后开始抽真空进行预缩聚反应,反应温度为270℃,反应压力为绝对压强101kPa逐渐降至600Pa,时间为45分钟。
(C)预缩聚结束后,控制反应温度为290℃,釜内绝对压强为50Pa,反应时间90分钟,当搅拌功率达到聚合度要求时,消真空后氮压出料。所制备切片的特性粘度为0.675,L值为87,b值4.0。
实施例5
采用三釜流程的7000吨级间歇式聚酯装置生产膜用PET切片,主反应装置包括一个酯化釜、一个预缩聚釜和一个终缩聚釜。
(A)PTA每批次的投料量为3.3吨,在温度250℃、压强为0.1MPa的条件下进行 酯化反应,反应3小时后酯化反应结束;
(B)将酯化产物用氮气压送至缩聚釜,此时向其中加入钛系催化剂8×10-6)(以钛原子质量在所制成的聚酯重量中的含量计),二氧化硅2000×10-6、乙酸镁2000×10-6(以在所制成的聚酯总重量中的含量计),混合均匀后,开始抽真空进行预缩聚反应,反应温度为260℃,反应压力为绝对压强101kPa逐渐降至600Pa,时间为1小时。
(C)预缩聚结束后,控制反应温度为285℃,釜内绝对压强为70Pa,反应时间100分钟,当搅拌功率达到聚合度要求时,消真空后氮压出料。所制备切片的特性粘度为0.673,L值为86,b值3.7。
实施例6
采用三釜流程的7000吨级间歇式聚酯装置生产膜用PET切片,
(A)PTA每批次的投料量为3.3吨,在温度250℃、压强为0.2MPa的条件下进行酯化反应,反应3小时后酯化反应结束;
(B)将酯化产物用氮气压送至缩聚釜,此时向其中入钛系催化剂6×10-6(以钛原子质量在所制成的聚酯重量中的含量计)、二氧化硅4000×10-6、碳酸钙1000×10-6、乙酸钠1000×10-6(以在所制成的聚酯重量中的含量计),混合均匀后,开始抽真空进行预缩聚反应,反应温度为260℃,反应压力为绝对压强101kPa逐渐降至600Pa,时间为0.5小时。
(C)预缩聚结束后,控制反应温度为280℃,釜内绝对压强为80Pa,反应时间110分钟,当搅拌功率达到聚合度要求时,消真空后氮压出料。所制备切片的特性粘度为0.674,L值为88,b值3.6。
实施例7
采用五釜流程的10万吨级连续式聚酯装置生产膜用PET切片,产量为380吨/日。整套装置反应部分包括酯化一釜、酯化二釜、预缩聚釜、缩聚一釜和终缩聚釜。
(A)PTA与EG是按比例连续向打浆釜中进料,向打浆釜中连续加入钛系催化剂的EG调制溶液(以钛原子质量在所制成的聚酯总重量中的含量计,Ti添加量为6×10-6);打浆后连续向酯化一釜进料反应,从酯化一釜流出的物料进入酯化二釜,酯化时间为4小时,反应温度为260℃、反应压力为0.1MPa;
(B)从酯化二釜流出的物料进入预缩聚釜,反应温度260℃,反应压力为绝对压强101kPa逐渐降至600Pa,预缩聚停留时间为40分钟;
(C)从预缩聚釜流出的物料先后进入缩聚一釜和缩聚二釜进行聚合反应,停留时间为120分钟,反应温度280℃,反应压力为150Pa;所制备切片的特性粘度0.660,L值为91,b值4.0。
实施例8
采用五釜流程的10万吨级连续式聚酯装置生产膜用PET切片,产量为380吨/日。
(A)PTA与EG是按比例连续向打浆釜中进料,向打浆釜中连续加入钛系催化剂的EG调制溶液(以钛原子质量在所制成的聚酯总重量中的含量计,Ti添加量为5×10-6)及助剂二氧化硅2000×10-6(以在所制成的聚酯重量中的含量计);打浆后连续向酯化一釜进料反应,从酯化一釜流出的物料进入酯化二釜,酯化时间为4小时,反应温度为260℃、反应压力为 0.1MPa;
(B)从酯化二釜流出的物料进入预缩聚釜,反应温度270℃,反应压力为绝对压强101kPa逐渐降至600Pa,预缩聚停留时间为40分钟;
(C)从预缩聚釜流出的物料先后进入缩聚一釜和缩聚二釜进行聚合反应,停留时间为110分钟,反应温度270℃,反应压力为60Pa;所制备切片的特性粘度0.660,L值为90,b值3.9。
比较例1
按照与实施例1相同的方法,所不同的是用乙二醇锑催化剂250×10-6(以锑原子在所制成的聚酯重量中的含量计),代替实施例1中的液态钛系催化剂,经过130分钟终缩聚反应时间后,得到特性粘度为0.670,L值为81,b值为3.8的聚酯切片。
比较例2
按照与实施例4相同的方法,所不同的是用乙二醇锑250×10-6(以锑原子在所制成的聚酯重量中的含量计),代替实施例4中的液态钛系催化剂,经过135分钟终缩聚反应时间后,产物特性粘度0.674,L值为82,b值3.6。
比较例3
按照与实施例7相同的方法,所不同的是不再加入钛系催化剂的乙二醇调制溶液,而是恢复使用乙二醇锑的EG调制溶液,添加量为220×10-6(以锑原子质量在所制成的聚酯总重量中的含量计)。
所得制备切片的特性粘度0.659,L值为87,b值3.0。
实施例1~8和比较例1~3中制得的膜用PET产品的性能分析结果,列于表1。
表1

注1和注2,钛系催化剂为催化剂[1]、乙二醇锑为催化剂[2]吗?分别以钛、锑原子质量在 所制成的聚酯总重量中的含量计。表中切片的性能只是总结实施例和比较例结果,各性能合格,尤其是色相b值均小于等于4.0。

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1、(10)申请公布号 CN 103554452 A (43)申请公布日 2014.02.05 CN 103554452 A (21)申请号 201310538419.8 (22)申请日 2013.11.04 C08G 63/183(2006.01) C08G 63/78(2006.01) C08G 63/85(2006.01) C08L 67/02(2006.01) (71)申请人 中国石油化工股份有限公司 地址 100029 北京市朝阳区朝阳门北大街 22 号 (72)发明人 臧国强 徐振发 郭灵通 冯志强 李少山 马颖涛 朱燕 刘建忠 杨力芳 曲建 姚树盛 (74)专利代理机构 天津市北洋有。

2、限责任专利代 理事务所 12201 代理人 王丽 (54) 发明名称 环保型无锑膜用聚酯的制备方法 (57) 摘要 一种环保型无锑膜用聚酯的制备方法, 主要 包括以下步骤 :(A) 以精对苯二甲酸与乙二醇为 基本原料, 制备成浆料, 加入反应釜内进行酯化反 应, 温度为220260, 压力为0.10.3MPa, 时 间为 1 4 小时, 得到酯化产物 ;(B) 然后在反应 温度为240270, 反应压力为绝对压强101kPa 逐渐降至 600Pa 的条件下进行预缩聚反应, 反应 0.5 1.0 小时, 得到预聚物 ;(C) 将步骤 (B) 得 到的预聚物, 在温度为 270 290, 绝对压强。

3、 为 150Pa 50Pa 的条件下进行终缩聚反应, 反应 1 2 小时, 制得聚酯产物。液态钛系催化剂和一 定用量的助剂, 可以在酯化反应前或结束后加入 反应体系中。 合成的聚酯不含锑等重金属, 各项性 能合格, 适合于生产双向拉伸薄膜。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 (10)申请公布号 CN 103554452 A CN 103554452 A 1/1 页 2 1. 一种环保型无锑膜用聚酯的制备方法, 该制备方法包括以下反应步骤 : (A)以精对苯二甲酸与乙二醇为基本原料,。

4、 精对苯二甲酸 : 乙二醇的摩尔比为 1 : (1.05 1.1) , 制备成浆料, 加入反应釜内进行酯化反应, 温度为 220 260, 压力为常 压 0.3MPa, 时间为 1 4 小时, 得到酯化产物 ; (B) 然后在反应温度为 240 270, 反应压力为绝对压强 101kPa 逐渐降至 600Pa 的 条件下进行预缩聚反应, 反应 0.5 1.0 小时, 得到预聚物 ; (C) 将步骤 (B) 得到的预聚物, 在温度为 270 290, 绝对压强为 150Pa 50Pa 的条 件下进行终缩聚反应, 反应 1 2 小时, 制得聚酯产物 ; 其特征在于, 在酯化反应前或酯化反应后将液态。

5、钛系催化剂和一定用量的助剂加入反 应体系中。 2. 根据权利要求 1 所述的方法, 其特征在于, 所述的液态钛系催化剂的用量, 以钛原子 质量在所制成的聚酯总重量中的含量计, Ti 含量为 410-6 1510-6。 3. 根据权利要求 1 所述的方法, 其特征在于, 所述的反应步骤可以采用间歇式生产方 式或连续式生产方式进行。 4. 根据权利要求 1 所述的方法, 其特征在于, 所述的助剂包括二氧化硅、 碳酸钙、 乙 酸镁、 乙酸钠等中的一种或多种, 其用量以在所制成的聚酯总重量中的总含量计, 为 0 600010-6。 5. 根据权利要求 2 所述的方法, 对于间歇式生产方式 : 所述的预。

6、缩聚反应温度反应温 度为240270, 反应压力为绝对压强101kPa逐渐降至600Pa ; 所述的终缩聚反应温度为 270 290, 绝对压强为 100Pa 50Pa。 6. 根据权利要求 2 所述的方法, 对于连续式生产方式装置 : 所述的预缩聚反应温度 为 260 270, 反应压力为绝对压强 101kPa 逐渐降至 600Pa ; 所述的终缩聚反应温度为 270 280, 绝对压强为 150Pa 60Pa。 7. 根据权利要求 1 所述的方法, 制备的聚酯适合于双向拉伸薄膜生产用。 权 利 要 求 书 CN 103554452 A 2 1/6 页 3 环保型无锑膜用聚酯的制备方法 技术。

7、领域 0001 本发明涉及一种环保型无锑膜用聚酯的制备方法, 特别是涉及一种使用液态钛系 催化剂和一定用量的助剂制备膜用聚酯的方法。 背景技术 0002 BOPET 双向拉伸聚酯薄膜, 即是以聚酯 (PET) 为原料双向拉伸的薄膜, 具有强度 高、 刚性好、 透明、 光泽度高等特点 ; 无嗅、 无色、 无味、 突出的强韧性, 拉伸强度是 PC 膜、 尼 龙膜的3倍, 冲击强度是双向拉伸聚丙烯 (BOPP) 膜的35倍, 有很好的耐磨性、 耐折叠性、 耐针孔性和抗撕裂性, 热收缩性小 ; 有良好的抗静电性, 易进行真空镀铝 ; 以及良好的耐热 性、 耐蒸煮性、 耐低温冷冻性, 良好的耐油性、 耐。

8、化学品性等。BOPET 薄膜以其良好的性能广 泛应用于包装、 热烫印箔、 磁带胶片、 印刷复制行业、 电工电子行业等领域。 0003 目前 90% 以上的聚酯生产都是使用以重金属锑为主要成分的锑系催化剂进行的, 包括三氧化二锑、 醋酸锑和乙二醇锑等。 然而, 近年来陆续有研究指出锑金属会危害人体健 康, 欧洲的最新法规也开始限制纺织品的锑含量。另外, 环保方面, 含锑的乙二醇残渣必须 要处理, 锑在织物染色工序中会被浸取出来造成对工艺水的污染。因此聚酯中不含锑和重 金属已成为未来发展的趋势。 0004 最有可能取代锑系催化剂的是钛系催化剂, 国内外多家公司和研究机构开展了钛 系催化剂的研究工作。

9、, 每年有数量众多的专利问世, 但是通常使用钛系催化剂制备的聚酯 色相偏黄及较差的熔融稳定性, 因此很少有使用钛系催化剂生产环保型无锑膜用聚酯的报 道。 0005 专利 CN102127215A 公开了一种用于聚酯树脂的聚合方法, 酯化反应步骤包括 : 在 含有钛化合物的催化剂存在下聚合芳族二羧酸和脂肪族二醇, 所述钛化合物为有机酸为配 体的有机螯合钛配合物, 并且还加入镁化合物、 磷酸酯, 所产生的酯化反应产物再进行缩聚 反应, 得到聚酯产物。 该制备方法除钛化合物外, 还要加入合适比例的镁化合物、 磷酸酯, 加 入方式比较繁琐, 磷酸酯的加入虽然改善了聚酯的色相, 但是大大延长了聚合反应时。

10、间。 0006 专利 CN101104678A 公开了钛催化剂聚酯的制备方法, 主要是以二元醇和二元酸 为基本原料进行酯化和缩聚反应制备钛催化剂聚酯的方法, 其特征在于 : 在酯化或缩聚阶 段加入钛催化剂、 磷热稳定剂和调色剂, 钛催化剂通式为 Ti(L)n(OR)m, 其中 L 为氧 O、 磷 P、 硫 S 中的一种元素, R 为 C1-C10的烷基。该制备方法所述钛催化剂未说明其物质状态, 同时 还要添加磷热稳定剂和调色剂解决切片色相发黄的问题 ; 制备方法中的实施例仅列出聚酯 制备过程, 没说明聚酯制备装置的规模大小。 0007 专利 CN102219890A 公开了一种生产钛系聚酯的方。

11、法, 主要步骤是使二元羧酸与 二元醇为原料, 在钛系聚酯催化剂的存在下进行酯化反应得到预聚物, 然后加入磺酸或磺 酸盐类化合物后进行缩聚, 得到聚酯产物。该制备方法从实验室规模列举了使用几种钛系 催化剂制备聚酯的实施例。 制备过程中, 另需加入强酸性物质磺酸或磺酸盐类化合物, 有可 能对设备产生不良影响, 制备的聚酯对双向拉伸薄膜工艺的影响及膜性能的状况未描述, 说 明 书 CN 103554452 A 3 2/6 页 4 因而无法判定适合膜用聚酯的制备。 0008 本发明人注意到, 一种环保型无锑聚酯能够在现有聚酯装置上进行制备生产, 除 了要考虑催化剂的活性和选择性之外, 还要满足现有各类。

12、生产工艺的装置要求, 例如装置 的反应器形式、 搅拌或成膜能力、 真空系统等。 0009 现有聚酯生产流程一般可分为间歇式和连续式两种, 单线生产规模从几千吨 / 年 至数十万吨 / 年, 相应地, 不同的流程所采用的工艺参数及设备也不相同。并且, 现有的聚 酯生产装置, 特别是产能较大的装置, 都是按照锑系催化剂的特点来设计生产工艺流程及 设备选型的, 有的装置无法使用钛系催化剂或者是使用钛系催化剂后得不到合格性能的膜 用聚酯。 发明内容 0010 本发明需要解决的技术问题是公开一种环保型无锑膜用聚酯的制备方法, 特别是 涉及一种使用液态钛系催化剂和一定用量的助剂制备膜用聚酯的方法, 以克服。

13、现有技术 中存在的如下缺陷 : 由于现有的聚酯生产装置, 特别是产能较大的装置, 无法使用钛系催 化剂, 例如使用已有钛系催化剂时工艺条件参数不稳、 催化剂含不溶于乙二醇的固体成分 不适合装置调制使用 ; 或者是使用钛系催化剂得不到合格性能的膜用聚酯, 例如所合成的 PET 切片的色相 b 值在 7.0 以上, 切片偏黄而不能用于拉膜。拉出的膜也显黄色、 影响使用 0011 本发明的技术方案如下 : 0012 本发明所述的环保型无锑膜用聚酯的制备方法, 包括以下步骤 : 0013 (A) 以精对苯二甲酸与乙二醇为基本原料, 精对苯二甲酸 : 乙二醇的摩尔比为 1 : (1.05 1.1) , 。

14、加入反应釜内进行酯化反应, 温度为 220 260, 压力为 0.1 0.3MPa, 时 间为 1 4 小时, 得到酯化产物 ; 0014 (B) 然后在反应温度为 240 270, 反应压力为绝对压强 101kPa 逐渐降至 600Pa 的条件下进行预缩聚反应, 反应 0.5 1.0 小时, 得到预聚物 ; 0015 (C) 将步骤 (B) 得到的预聚物, 在温度为 270 290, 绝对压强为 150Pa 50Pa 的条件下进行终缩聚反应, 反应 1 2 小时, 制得聚酯产物。 0016 液态钛系催化剂和助剂, 可以在酯化反应前或结束后加入反应体系中。 0017 本发明的方法, 可以采用间。

15、歇式生产方式, 该方式的装置主要采用两釜流程或三 釜流程等, 主要反应设备包括一个酯化釜和一个缩聚釜。间歇式生产装置的主要特点是终 缩聚反应釜多采用全混釜的形式, 通过搅拌对反应物料进行表面更新, 以促进反应生成的 乙二醇等小分子的脱挥。催化剂可一次性直接加入。 0018 本发明的方法, 也可以采用连续式生产方式, 采用的流程主要包括三釜流程 (含一 个酯化釜、 一个预缩聚釜、 一个终缩聚釜) 、 四釜流程 (含两个酯化釜、 一个预缩聚釜、 一个终 缩聚釜) 和五釜流程 (含两个酯化釜、 两个预缩聚釜、 一个终缩聚釜) 等。在催化剂添加方面, 连续式装置的添加主要也是采用连续的方式, 绝大多数。

16、装置都需要将钛系催化剂完全溶解 在乙二醇中成为均相的溶液后再添加, 因此, 对催化剂在乙二醇中的溶解性能要求很高。 0019 所述的液态钛系催化剂, 可以采用中石化天津分公司生产的 TY-1 液态钛系聚酯 催化剂, 采用技术为 : 专利号 ZL200410094081.2。也可以采用中石化天津分公司的另一种 现有技术, 在中国专利 CN102382287A 中有详细的描述。催化剂与乙二醇互溶, 适合在制备 说 明 书 CN 103554452 A 4 3/6 页 5 PET 时连续添加到反应体系中。 0020 所述的液态钛系催化剂, 可以在酯化反应前 , 或者酯化反应后、 预缩聚反应前加 入反。

17、应体系中。 0021 所述的液态钛系催化剂的用量, 是以钛原子质量在所制成的聚酯总重量中的含量 计, Ti 含量为 410-6 1510-6。 0022 为了得到成膜性能更好的聚酯, 在酯化反应前, 或者酯化反应后、 预缩聚反应前, 加入一定用量的助剂。 0023 所述的助剂包括二氧化硅、 碳酸钙、 乙酸镁、 乙酸钠等中的一种或多种, 其用量以 在所制成的聚酯总重量中的总含量计, 为 0 600010-6。 0024 本发明人发现, 缩聚反应的工艺条件与生产方式有一定的关系, 不同的生产方式 采用不同的反应条件, 发明人经过大量的实验筛选, 选择如下 : 0025 对于间歇式生产装置, 所述的。

18、预缩聚反应温度为 240 270, 反应压力为绝对压 强 101kPa 逐渐降至 600Pa ; 所述的终缩聚反应温度为 270 290, 绝对压强为 100Pa 50Pa。 0026 对于连续式生产装置, 所述的预缩聚反应温度为 260 270, 反应压力为绝对压 强 101kPa 逐渐降至 600Pa ; 所述的终缩聚反应温度为 270 280, 绝对压强为 150Pa 60Pa。 0027 与使用传统的锑系催化剂制备膜用聚酯相比, 本发明的方法有如下优点 : 0028 (1) 制备的聚酯不含重金属锑, 属于绿色环保产品。 0029 (2) 制备的聚酯性能改善, L 值提高。 0030 (。

19、3) 相对降低酯化和聚合反应温度, 降低装置的生产消耗。 0031 (4) 钛系催化剂与锑系催化剂相比调制方式简单, 使用方便。 0032 本发明中, 聚酯的特性粘度、 端羧基、 二甘醇和色相等通过以下方法分析测试 : 0033 (1) 特性粘度 : 称取 0.125g 左右切片样品, 溶于苯酚 / 四氯乙烷 (质量比为 1:1) 的 混合溶剂, 于 250.5, NCY-2 型自动粘度测定仪测定。 0034 (2) 端羧基含量 : 采用容量分析法, 取 0.20-0.60g 切片样品溶解于苯酚 / 氯仿 (体 积比为 2:3) 的混合溶液中, 用氢氧化钠 / 甲醇 / 苯甲醇标准溶液滴定。 。

20、0035 (3) 二甘醇含量 : 采用肼解法, 用岛津 GC-TAG 氢焰气相色谱仪测定 0036 (4) 色相 b 值、 L 值 : 用 TC-P G 全自动测色色差计测定。 0037 下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。 具体实施方式 0038 实施例 1 0039 (A) 采用 2L 不锈钢反应釜合成膜用 PET 切片。将 500g 对苯二甲酸 (PTA) 与 260g 乙二醇 (EG) 混合均匀, 加入液态钛系催化剂 TY-1, 410-6(以钛原子质量在所制成的聚酯 总重量中的含量计) 以理论制品的产量, 也能以原料投入量。在 220, 压强为 0.1MPa 下进 行酯化反应, 反。

21、应时间为 4 小时 ; 0040 (B) 酯化反应结束后, 开始抽真空进行预缩聚反应, 反应温度为 240, 反应压力为 绝对压强 101kPa 逐渐降至 600Pa, 反应时间为 0.5 小时 说 明 书 CN 103554452 A 5 4/6 页 6 0041 (C) 终缩聚反应在 270、 压强 50Pa 下进行, 经过 120 分钟反应时间后, 得到特性 粘度为 0.670,L 值为 85,b 值为 3.0 的聚酯切片。 0042 实施例 2 0043 (A) 采用 2L 不锈钢反应釜合成膜用 PET 切片。将 500g PTA 与 260g EG 混合均匀, 加入钛系催化剂 TY-。

22、1, 1510-6(以钛原子质量在所制成的聚酯总重量中的含量计) , 不加入 其他助剂。在 270, 压强为 0.3MPa 下进行酯化反应, 反应时间为 1 小时 ; 0044 (B) 酯化反应结束后, 开始抽真空进行预缩聚反应, 反应温度为 270, 反应压力为 绝对压强 101kPa 逐渐降至 600Pa, 时间为 1 小时 ; 0045 (C) 终缩聚反应在 280、 压强 100Pa 下进行, 经过 60 分钟反应时间后, 得到特性 粘度为 0.672,L 值为 86,b 值为 3.5 的聚酯切片。 0046 实施例 3 0047 (A) 采用 2L 不锈钢反应釜合成膜用 PET 切片。

23、。将 500g PTA 与 260g EG 混合均匀, 在 250, 压强为 0.2MPa 下进行酯化反应, 反应时间为 2.5 小时 ; 0048 (B) 酯化反应结束后, 加入钛系催化剂 710-6(以钛原子质量在所制成的聚酯总 重量中的含量计) , 加入助剂二氧化硅300010-6、 乙酸镁300010-6,(以在所制成的聚酯总 重量中的含量计) , 搅拌均匀后, 开始抽真空进行预缩聚反应, 预缩聚反应温度为 270, 反 应压力为绝对压强 101kPa 逐渐降至 600Pa, 时间为 45 分钟 ; 0049 (C) 终缩聚反应在 275、 压强 70Pa 下进行, 经过 105 分钟。

24、反应时间后, 得到特性 粘度为 0.668,L 值为 86,b 值为 3.3 的聚酯切片。 0050 实施例 4 0051 采用二釜流程的 7000 吨 / 年间歇式聚酯装置生产膜用 PET 切片, 0052 (A) PTA 每批次的投料量为 3.3 吨, 在温度 260、 压强为 0.1MPa 的条件下进行酯 化反应, 反应 2.5 小时后酯化反应结束 ; 0053 (B) 将酯化产物用氮气压送至缩聚釜, 此时向其中加入钛系催化剂 710-6( 以钛 原子质量在所制成的聚酯总重量中的含量计) , 不加入其他助剂, 混合均匀后开始抽真空进 行预缩聚反应, 反应温度为 270, 反应压力为绝对压。

25、强 101kPa 逐渐降至 600Pa, 时间为 45 分钟。 0054 (C) 预缩聚结束后, 控制反应温度为 290, 釜内绝对压强为 50Pa, 反应时间 90 分 钟, 当搅拌功率达到聚合度要求时, 消真空后氮压出料。所制备切片的特性粘度为 0.675,L 值为 87,b 值 4.0。 0055 实施例 5 0056 采用三釜流程的7000吨级间歇式聚酯装置生产膜用PET切片, 主反应装置包括一 个酯化釜、 一个预缩聚釜和一个终缩聚釜。 0057 (A) PTA 每批次的投料量为 3.3 吨, 在温度 250、 压强为 0.1MPa 的条件下进行酯 化反应, 反应 3 小时后酯化反应结。

26、束 ; 0058 (B) 将酯化产物用氮气压送至缩聚釜, 此时向其中加入钛系催化剂 810-6) (以钛 原子质量在所制成的聚酯重量中的含量计) , 二氧化硅 200010-6、 乙酸镁 200010-6(以 在所制成的聚酯总重量中的含量计) , 混合均匀后, 开始抽真空进行预缩聚反应, 反应温度 为 260, 反应压力为绝对压强 101kPa 逐渐降至 600Pa, 时间为 1 小时。 说 明 书 CN 103554452 A 6 5/6 页 7 0059 (C) 预缩聚结束后, 控制反应温度为285, 釜内绝对压强为70Pa, 反应时间100分 钟, 当搅拌功率达到聚合度要求时, 消真空后。

27、氮压出料。所制备切片的特性粘度为 0.673,L 值为 86,b 值 3.7。 0060 实施例 6 0061 采用三釜流程的 7000 吨级间歇式聚酯装置生产膜用 PET 切片, 0062 (A) PTA 每批次的投料量为 3.3 吨, 在温度 250、 压强为 0.2MPa 的条件下进行酯 化反应, 反应 3 小时后酯化反应结束 ; 0063 (B) 将酯化产物用氮气压送至缩聚釜, 此时向其中入钛系催化剂 610-6(以钛原 子质量在所制成的聚酯重量中的含量计) 、 二氧化硅 400010-6、 碳酸钙 100010-6、 乙酸钠 100010-6(以在所制成的聚酯重量中的含量计) , 混。

28、合均匀后, 开始抽真空进行预缩聚反 应, 反应温度为 260, 反应压力为绝对压强 101kPa 逐渐降至 600Pa, 时间为 0.5 小时。 0064 (C) 预缩聚结束后, 控制反应温度为280, 釜内绝对压强为80Pa, 反应时间110分 钟, 当搅拌功率达到聚合度要求时, 消真空后氮压出料。所制备切片的特性粘度为 0.674,L 值为 88,b 值 3.6。 0065 实施例 7 0066 采用五釜流程的10万吨级连续式聚酯装置生产膜用PET切片, 产量为380吨/日。 整套装置反应部分包括酯化一釜、 酯化二釜、 预缩聚釜、 缩聚一釜和终缩聚釜。 0067 (A)PTA 与 EG 是。

29、按比例连续向打浆釜中进料, 向打浆釜中连续加入钛系催化剂的 EG调制溶液 (以钛原子质量在所制成的聚酯总重量中的含量计,Ti添加量为610-6) ; 打浆 后连续向酯化一釜进料反应, 从酯化一釜流出的物料进入酯化二釜, 酯化时间为 4 小时, 反 应温度为 260、 反应压力为 0.1MPa ; 0068 (B) 从酯化二釜流出的物料进入预缩聚釜, 反应温度 260, 反应压力为绝对压强 101kPa 逐渐降至 600Pa, 预缩聚停留时间为 40 分钟 ; 0069 (C) 从预缩聚釜流出的物料先后进入缩聚一釜和缩聚二釜进行聚合反应, 停留时 间为 120 分钟, 反应温度 280, 反应压。

30、力为 150Pa ; 所制备切片的特性粘度 0.660,L 值为 91,b 值 4.0。 0070 实施例 8 0071 采用五釜流程的10万吨级连续式聚酯装置生产膜用PET切片, 产量为380吨/日。 0072 (A)PTA 与 EG 是按比例连续向打浆釜中进料, 向打浆釜中连续加入钛系催化剂的 EG 调制溶液 (以钛原子质量在所制成的聚酯总重量中的含量计 ,Ti 添加量为 510-6) 及助 剂二氧化硅 200010-6(以在所制成的聚酯重量中的含量计) ; 打浆后连续向酯化一釜进料 反应, 从酯化一釜流出的物料进入酯化二釜, 酯化时间为 4 小时, 反应温度为 260、 反应压 力为 0。

31、.1MPa ; 0073 (B) 从酯化二釜流出的物料进入预缩聚釜, 反应温度 270, 反应压力为绝对压强 101kPa 逐渐降至 600Pa, 预缩聚停留时间为 40 分钟 ; 0074 (C) 从预缩聚釜流出的物料先后进入缩聚一釜和缩聚二釜进行聚合反应, 停留时 间为 110 分钟, 反应温度 270, 反应压力为 60Pa ; 所制备切片的特性粘度 0.660,L 值为 90,b 值 3.9。 0075 比较例 1 说 明 书 CN 103554452 A 7 6/6 页 8 0076 按照与实施例 1 相同的方法, 所不同的是用乙二醇锑催化剂 25010-6(以锑原子 在所制成的聚酯。

32、重量中的含量计) , 代替实施例 1 中的液态钛系催化剂, 经过 130 分钟终缩 聚反应时间后, 得到特性粘度为 0.670,L 值为 81,b 值为 3.8 的聚酯切片。 0077 比较例 2 0078 按照与实施例 4 相同的方法, 所不同的是用乙二醇锑 25010-6(以锑原子在所制 成的聚酯重量中的含量计) , 代替实施例 4 中的液态钛系催化剂, 经过 135 分钟终缩聚反应 时间后, 产物特性粘度 0.674,L 值为 82,b 值 3.6。 0079 比较例 3 0080 按照与实施例 7 相同的方法, 所不同的是不再加入钛系催化剂的乙二醇调制溶 液, 而是恢复使用乙二醇锑的 EG 调制溶液, 添加量为 22010-6(以锑原子质量在所制成的 聚酯总重量中的含量计) 。 0081 所得制备切片的特性粘度 0.659,L 值为 87,b 值 3.0。 0082 实施例 1 8 和比较例 1 3 中制得的膜用 PET 产品的性能分析结果, 列于表 1。 0083 表 1 0084 0085 注 1 和注 2, 钛系催化剂为催化剂1、 乙二醇锑为催化剂2 吗?分别以钛、 锑原子 质量在所制成的聚酯总重量中的含量计。表中切片的性能只是总结实施例和比较例结果, 各性能合格, 尤其是色相 b 值均小于等于 4.0。 说 明 书 CN 103554452 A 8 。

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