(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010764178.9
(22)申请日 2020.08.02
(71)申请人 扬州普立特科技发展有限公司
地址 225000 江苏省扬州市文昌中路20号
文昌国际大厦5层501室
(72)发明人 李弘 王读彬
(74)专利代理机构 天津耀达律师事务所 12223
代理人 侯力
(51)Int.Cl.
C07F 15/02(2006.01)
C07F 3/06(2006.01)
C07F 3/02(2006.01)
C08G 63/82(2006.01)
C08G 63/83(2006.01)
C08G 63/181(2006.01)
C08G 63/183(2006.01)
(54)发明名称生物质有机胍配合物的制备方法及其催化合成PET或PEIT聚酯的应用(57)摘要生物质有机胍配合物的制备方法及其催化合成PET或PEIT的应用。催化剂GMX 2/G 2MX 2是由生物质有机胍G与无毒金属盐MX 2在双亲性混合溶剂DMSO ‑H 2O中及设定反应条件下制备。催化合成PET的方法为：在反应釜中投入TA ，EG ，GMX 2/G 2MX 2。氮气保护下酯化反应压力为150KPa，温度220‑244℃，时间2.0‑2.5h。缩聚反应温度245‑268℃，压力10KPa ‑5Pa，时间115‑135min。氮压下出料、造粒、干燥后得成品PET聚酯。PEIT聚酯合成时同时投入IPA，其余反应条件、反应控制方法均同PET聚酯。成品PET及PEIT主要质量指标：特性粘度≥0.675dL/g，熔点≥257℃，端羧基含量24±4mole/t，度L值≥80，度b值1.5±1.5，水分≤0.4％， 灰分≤0.
06％。权利要求书2页 说明书6页CN 111848692 A 2020.10.30
C N 111848692
A
1.一种用于合成聚对苯二甲酸乙二醇酯PET或聚对苯二甲酸-共-间苯二甲酸乙二醇酯PEIT的绿催化剂——生物质有机胍配合物GMX2/G2MX2的制备方法，其特征在于：无催化剂直接制备法，以生物质有机胍G与无毒金属盐MX2为原料并严格控制两者的摩尔比为G︰MX2＝1︰1或2︰1，在体积比为DMSO：H2O＝1∶1的油-水双亲性混合溶剂DMSO-H2O中、氮气保护下按如下设定的反应温度及反应时间制备而成，合成路线如下：
其中，G(生物质有机胍)：Arg(精氨酸)，Gaa(胍基乙酸)，Cra(肌酸)，Cran(肌酸酐)，Gua (鸟嘌呤)，Agm(胍丁胺)
DMSO：二甲基亚砜
M：Fe2+，Mg2+，Zn2+；
X：Cl-，AcO-(CH3COO-)，LaO-(CH3CH(OH)COO-)；
具体制备工艺方法是：在反应釜中加入由二甲基亚砜-水组成的双亲性混合溶剂DMSO-H2O，继而依次加入所述摩尔比的生物质有机胍G及无毒金属盐MX2，在氮气保护、连续搅拌、25-95℃温度下反应8-12h；减压蒸出溶剂回收待用，固体物移入布氏漏斗，依次用无离子水、乙醇洗涤；洗涤后固体物减压抽干，然后于60℃下真空干燥12h即得所需生物质有机胍配合物GMX2/G2MX2，产率≥98％。
2.权利要求1所述方法制备的生物质有机胍配合物GMX2/G2MX2在催化合成PET或PEIT聚酯中的应用，其特征在于，该应用方法的合成路线如下：
或，
其中，TA：对苯二甲酸，IPA：间苯二甲酸，EG：乙二醇
Ph:1，4-亚苯基，mPh:1，3-亚苯基
具体操作工艺程序如下：
(1)、PET的合成，在反应釜中按照如下摩尔比TA︰EG︰GMX2/G2MX2为1.0︰1.3︰(2.0～3.0)
x10-5投料；通入氮气驱除反应釜内空气后将釜内氮气压力定为150KPa，在220-244℃进行酯化反应，反应时间2.0-2.5h；酯化反应工序完成后，物料转入缩聚工序，开始进行缩聚反应；将釜压降至10KPa，釜溫控制在245-257℃反应40-45min；然后将釜压降至1.0KPa，釜溫控制在258-264℃反应30-35min；继而将釜压降至5Pa，釜溫控制在265-268℃反应45-55min，停止反应，氮压下出料、造粒、干燥得成品PET聚酯；
(2)、PEIT的合成，合成的投料单体摩尔数比例为：TA 0.98mole，IPA 0.02mole，EG 1.30mole，催化剂的用量及其余反应条件、反应控制方法均同步骤(1)中PET聚酯的合成。
3.根据权利要求2所述的催化合成PET或PEIT聚酯中的应用，其特征在于，所合成产品主要质量指标：特性粘度≥0.675dL/g，熔点≥257℃，端羧基含量24±4mole/t，度L值≥80，度b值1.5±1.5。
生物质有机胍配合物的制备方法及其催化合成PET或PEIT聚
酯的应用
技术领域
[0001]本发明涉及聚酯类高分子材料合成新方法，特别涉及一类绿催化剂——生物质有机胍配合物的制备及其应用于聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET)及聚对苯二甲酸-共-间苯二甲酸乙二醇脂(PEIT)合成的新方法，属于高分子科学技术领域。
背景技术
[0002]研发无毒、高活性催化剂应用于合成环境友好及生物安全性高分子材料是近年来国内外高分子科学界非常重视的研究方向之一。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有优良的热、机械性能及加工性能，用
其加工制作的纤维及塑料制品已在国民经济的各个领域及人民生活的诸多方面取得广泛重要的用途。我国对PET生产工业极为重视，目前我国PET生产工业的产能已超过6000万吨/年，因此PET生产工业已成为我国国民经济支柱型产业之一。有必要指出的是，目前PET生产工业中广泛使用锑催化剂(乙二醇锑、三氧化二锑)，尽管锑催化剂的催化性能良好，价格适中，用其合成的PET性能可满足各种实际应用需求。但是一个颇为严重的问题是，近年来科学家的研究证明锑化合物具有高的细胞毒性。因此利用锑催化剂生产的PET产品存在污染生态环境及危害人类健康的隐患。使用后随意弃置的一次性PET聚酯制品被作为不回收物大量进入城市垃圾。存在于垃圾中的PET废弃物在天然环境下老化、降解后析出的毒性锑催化剂会随着雨水、雪水进入地下水及江、河、湖、海、井，从而污染水生态环境，给人类健康造成间接或直接危害。另一方面，利用PET制造的与人类长期密切接触的制品(如饮料瓶、食品容器、婴儿用衣物、卫材等)也存在危害人类健康的风险(例如：已有因长期、反复使用饮料瓶引起癌症的报道)。因此，研发无毒、性能优良的绿催化剂应用于PET生产是国内外科学家、企业家呼吁亟待解决的问题。
发明内容
[0003]本发明目的是解决现有PET聚酯生产工艺中使用的锑催化剂具有毒性的问题，提供一种以生物质有机胍为配位体(G)与无毒金属盐(MX2)反应生成绿催化剂——生物质有机胍配合物(GMX2，G2MX2)的制备方法；同时提供利用该绿催化剂生物质有机胍配合物(GMX2，G2MX2)在更加环保、节能(反应温度低，反应时间短)的反应条件下合成得到环境及生物安全性高、性能优良的PET和PEIT聚酯的新方
法。
[0004]本申请发明人李弘教授长期以来致力于采用国内外首创的生物质有机胍系催化剂合成聚酯类(如：聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸-氨基酸共聚物、乳酸-乙醇酸共聚物等)环境友好及生物安全性高分子材料，并已取得一系列有重要学术意义及应用价值的研究成果。最近，发明人以生物质有机胍为配位体(配位功能基)与无毒金属盐反应成功合成了一类无毒生物质有机胍金属配合物(以下必要时简称“生物质有机胍配合物”)用其作为催化剂在更加环保、节能的工艺条件下(相对于现行PET生产所用工艺而言)，合成得到不含毒性锑金属、具有优良环境安全性、生物安全性及优良的热、机械性能的PET及其改性体PEIT(聚对苯
二甲酸-共-间苯二甲酸乙二醇酯)。PEIT是由两种有机二元酸，即对苯二甲酸(TA)，间苯二甲酸(IPA)和乙二醇(EG)为共缩聚单体合成，其成膜性能优于PET。
[0005]本发明的技术方案：
[0006]1、一种用于合成聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸-共-间苯二甲酸乙二醇酯(PEIT)的绿催化剂——生物质有机胍配合物GMX2/G2MX2的制备方法，采用无催化剂直接制备法，以生物质有机胍G与无毒金属盐MX2为原料并严格控制两者的摩尔比为G∶MX2＝1∶1或2∶1，在体积比为DMSO∶H2O＝1∶1的油-水双亲性混合溶剂DMSO-H2O中、氮气保护及如下设定温度下反应制备而成。
[0007]合成路线如下：
[0008]
[0009]
[0010]其中，G(生物质有机胍)：Arg(精氨酸)，Gaa(胍基乙酸)，Cra(肌酸)，Cran(肌酸酐)，Gua(鸟嘌呤)，Agm(胍丁胺)
[0011]DMSO：二甲基亚砜
[0012]M：Fe2+，Mg2+，Zn2+；
[0013]X：Cl-，AcO-(CH3COO-)，LaO-(CH3CH(OH)COO-)；
[0014]具体制备工艺方法是：在反应釜中加入由二甲基亚砜(DMSO)与水组成的双亲性混合溶剂DMSO-
H2O，继而依次加入生物质有机胍G及无毒金属盐MX2，严格控制二者的摩尔比为G∶MX2＝1∶1或2∶1。在氮气保护、连续搅拌下于25-95℃反应8-12h。减压蒸出溶剂回收待用，固体物移入布氏漏斗，依次用无离子水、乙醇洗涤。洗涤后固体物减压抽干(滤液收集后回收乙醇)，然后于60℃下真空干燥12h即得所需生物质有机胍配合物GMX2/G2MX2，产率≥98％。
[0015]2、生物质有机胍配合物GMX2/G2MX2在催化合成PET或PEIT聚酯中的应用。[0016]催化剂GMX2/G2MX2无毒，用其作为催化剂合成的PET或PEIT聚酯不含毒性金属锑，具有优良的环境安全性及生物安全性；催化剂选择性高、聚合反应可控性好、副反应少、用其合成的PET及PEIT性能优良；催化剂活性高、用量少(2.0～3.0×10-5mole/mole TA)、使用稳定性好，聚酯合成反应温度低(酯化220-244℃，缩聚245-268℃)、反应时间短(酯化2.0-2.5h，缩聚115-135min)，工艺更加环保、节能。
[0017]该应用方法的合成路线如下：
[0018]
[0019]或，
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