我国可降解聚酯用稀土催化剂研究进展
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第２ ６卷 第 ６期
２ ０１ ３— １ １
聚 酯 工 业
Ｐ ｏ ｌ ｙ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ
Ｖ０ １ ． ２ ６ Ｎｏ ． ６
ＮＯ Ｖ ． ２ ０１ ３
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ８ － ８ ２ ６ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． ０ ０ １
关键词 ： 可降解聚酯 ； 催化剂 ； 稀土元 素
中图分类号 ： Ｔ Ｑ ３ ２ ３ ． ４ １ ； Ｔ Ｑ ４ ２ ６ ． ９ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ８ ８２ － ６ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ － ０ ０ ０ １ － ０ ３
０ 前 言
当今社会 ， 塑料 已经成为仅 次于金属 和水 泥之后 的第 三大消 费材料 。根 据 中国塑料 工业 年鉴 的统计 ， ２ ０ １ ０年 中国塑料 的消 费量 已超 过 ６ ０ ０ ０万 ｔ ， 而 大 约 ６ ０ ％ ～７ ０ ％ 的塑料 在使 用后 都被废 弃 。数量 庞 大 的 废弃 塑料不仅 是对不可再 生资源 的 巨大浪费 ， 同时对 生 态环 境 造 成 了极 大 破 坏 ， 形 成 了所 谓 的 “ 白色 污 染” Ｊ 。如何减 轻 日益加 剧 的 “ 白色 污 染 ” 早 已成 为
一
品色泽 好 ， 但是 氧化 锗 昂贵 的 价格 使 其 应 用 大 为受 限， 只用在 对透 光 性 有 特 殊 需 求 的产 品 （ 如 ｘ光 基 片） 上 。锑 系催 化 剂 （ 醋酸锑 、 三氧化二锑、 乙二 醇
锑） 体系反应平稳 ， 副反应较少 ， 价格便宜 ， 应用最 广， 占 目前 世界 上 聚酯产 品用催 化 剂 的近 ８ ０％ 。但
有三大类 ： 锗系、 锑 系和钛 系 。 其 中， 锗系催化剂 （ 氧化 锗 ） 的催 化 性 能 温 和 ， 副反 应 少 ， 所 得 聚 酯产
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ５ － ２ ７ 。
源自文库
丁二烯定 向聚合 、 多烯烃共 聚合 、 乙炔聚合 、 苯 乙烯 聚合 等 方面取 得 了辉煌 的成 就 。特别是 浙 江大学 的
能较 差 。
个世界性难题 ， 这也驱使国家政策和企业界越来越
重视 环境友好 塑 料 的研 究开 发 和使 用 。脂 肪 族 聚酯 和脂 肪族一 芳香族共 聚酯便是 一种 环境 可 吸纳 的降解 高分 子材料 ， 近年 来 得到 了快速 的发 展 。可 是 ， 在具
备良 好可降解性能的同时， 这类聚酯材料也具有不容 ２ 稀 土催 化 剂 的研 究 进展 乐观的湿、 热稳定性能。然而 ， 它们 的合成工艺仍然 稀 土是 指 原 子序 数 为 ５ ７ ～７ １的镧 系元 素 、 原 是传统芳香聚酯的高温高真空缩聚工艺 ， 在高温缩聚
特殊 的钢铁和陶瓷材料 ， 素有“ 工业味精” 之称。同 时， 它也 是一 类 高效 的催 化 材料 ， 广泛 应用 在石 油炼 制、 煤化 工 和汽 车尾气 处理 等催化 领域 。
在国内， 中 国科 学 院 长 春 应 用 化 学 研 究 所 和浙 江 大学 是 稀 土催 化 剂 在 橡 塑 材 料 合 成 催 化剂 领 域 的领 跑者 。 自上世 纪 ６ ０年代起 ， 已经在 聚
是， 锑 系催化 剂 易使产 品发 灰 ， 且 锑元 素被 证 明具有 潜 在 的致癌 性 ｊ 。所 以 ， 锑 系 催 化 剂 的使 用 也 越 来 越 少 。钛 系 催 化 剂 （ 钛 酸酯 ， 乙二 醇 钛 ， 二 氧 化 钛 等） 反应 活性 最 高 ， 用量少 ， 缩聚时间短 ， 产 品 中金 属 离子 残 留少 ， 对 环境 污染 小 。但 其 水解稳 定性 差 ， 高催化 活性 较 难 控 制 ， 使得 副反应多 ， 产 品 容 易 黄 变， 所 得 聚酯产 品 的热 稳 定 性 差 、 抗 氧化 、 耐 紫外 性
我 国 可 降解 聚 酯 用 稀 土 催 化 剂 研 究 进 展
朱雪锋 ， 魏 志和 ， 陈文生 ， 孙 建新 ， 王 小蓓 ， 丁建萍
（ １ ．新疆蓝 山屯河化工股份有 限公 司 ， 新疆 昌吉 ８ ３ １ １ ０ ０ ；
２ ．新疆通用塑料 高性 能化 工程 技术研究中心（ 有 限公 司） ， 新疆
昌吉
８ ３ １ １ ０ ０ ）
摘要 ： 可降解聚酯的技术核心依然是催 化剂 的选择 和制备 。稀土催化剂不仅具有高活性 ， 还具有很 高的化学选择性 ， 为高性 能化和功能化降解聚酯的开发提供了条 件 ， 是一类极 具潜力 的可 降解聚酯用催化剂。对 国内有关可降解 聚酯用稀土催化 剂
的研究进展做一简单综述 。
车等领域。很多高端材料中都少不了稀土元素的影
子， 比如 磁性 材 料 、 超 导材 料 、 发 光 材料 、 储氢 材 料 、
聚酯的合成 ， 以求解决高温熔融缩聚工艺和可降解聚
酯产 品 固有性能 之间 的矛盾 。
１ 聚 酯 催 化 剂概 述
研究 表 明 ， 除 了卤素 和惰性 气 体元 素之外 ， 元 素 周期 表 中主 副族 的大 多数 元素都 可 以作 为聚 酯催 化 剂 ］ 。 但是 ， 目前应用最为广泛 的聚酯催化剂主要
过程 中极易 发生 热 降解 副反 应 。所 得 聚酯 产 品的分 子质 量低 ， 色 相差 ， 难 以满 足实 际 应用 的要求 Ｊ 。解 决这 一问题 的核 心便是制备 更为高 效 的催 化剂 ， 有效 降低 聚合活化 能 ， 可在较低温 度 的条 件下 实现 可降解 子 序数 分别 为 ２ １和 ３ ９的 钪元 素 和 钇元 素 ， 共有 １ ７ 种元 素 。因为具 有 特殊 的核 外 电子结 构 ， 它们 是 一 类 性质 独特 的元 素 ， 广 泛 用 于航 空 航 天 、 医疗 、 汽
２ ０１ ３— １ １
聚 酯 工 业
Ｐ ｏ ｌ ｙ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ
Ｖ０ １ ． ２ ６ Ｎｏ ． ６
ＮＯ Ｖ ． ２ ０１ ３
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ８ － ８ ２ ６ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． ０ ０ １
关键词 ： 可降解聚酯 ； 催化剂 ； 稀土元 素
中图分类号 ： Ｔ Ｑ ３ ２ ３ ． ４ １ ； Ｔ Ｑ ４ ２ ６ ． ９ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ８ ８２ － ６ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ － ０ ０ ０ １ － ０ ３
０ 前 言
当今社会 ， 塑料 已经成为仅 次于金属 和水 泥之后 的第 三大消 费材料 。根 据 中国塑料 工业 年鉴 的统计 ， ２ ０ １ ０年 中国塑料 的消 费量 已超 过 ６ ０ ０ ０万 ｔ ， 而 大 约 ６ ０ ％ ～７ ０ ％ 的塑料 在使 用后 都被废 弃 。数量 庞 大 的 废弃 塑料不仅 是对不可再 生资源 的 巨大浪费 ， 同时对 生 态环 境 造 成 了极 大 破 坏 ， 形 成 了所 谓 的 “ 白色 污 染” Ｊ 。如何减 轻 日益加 剧 的 “ 白色 污 染 ” 早 已成 为
一
品色泽 好 ， 但是 氧化 锗 昂贵 的 价格 使 其 应 用 大 为受 限， 只用在 对透 光 性 有 特 殊 需 求 的产 品 （ 如 ｘ光 基 片） 上 。锑 系催 化 剂 （ 醋酸锑 、 三氧化二锑、 乙二 醇
锑） 体系反应平稳 ， 副反应较少 ， 价格便宜 ， 应用最 广， 占 目前 世界 上 聚酯产 品用催 化 剂 的近 ８ ０％ 。但
有三大类 ： 锗系、 锑 系和钛 系 。 其 中， 锗系催化剂 （ 氧化 锗 ） 的催 化 性 能 温 和 ， 副反 应 少 ， 所 得 聚 酯产
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ５ － ２ ７ 。
源自文库
丁二烯定 向聚合 、 多烯烃共 聚合 、 乙炔聚合 、 苯 乙烯 聚合 等 方面取 得 了辉煌 的成 就 。特别是 浙 江大学 的
能较 差 。
个世界性难题 ， 这也驱使国家政策和企业界越来越
重视 环境友好 塑 料 的研 究开 发 和使 用 。脂 肪 族 聚酯 和脂 肪族一 芳香族共 聚酯便是 一种 环境 可 吸纳 的降解 高分 子材料 ， 近年 来 得到 了快速 的发 展 。可 是 ， 在具
备良 好可降解性能的同时， 这类聚酯材料也具有不容 ２ 稀 土催 化 剂 的研 究 进展 乐观的湿、 热稳定性能。然而 ， 它们 的合成工艺仍然 稀 土是 指 原 子序 数 为 ５ ７ ～７ １的镧 系元 素 、 原 是传统芳香聚酯的高温高真空缩聚工艺 ， 在高温缩聚
特殊 的钢铁和陶瓷材料 ， 素有“ 工业味精” 之称。同 时， 它也 是一 类 高效 的催 化 材料 ， 广泛 应用 在石 油炼 制、 煤化 工 和汽 车尾气 处理 等催化 领域 。
在国内， 中 国科 学 院 长 春 应 用 化 学 研 究 所 和浙 江 大学 是 稀 土催 化 剂 在 橡 塑 材 料 合 成 催 化剂 领 域 的领 跑者 。 自上世 纪 ６ ０年代起 ， 已经在 聚
是， 锑 系催化 剂 易使产 品发 灰 ， 且 锑元 素被 证 明具有 潜 在 的致癌 性 ｊ 。所 以 ， 锑 系 催 化 剂 的使 用 也 越 来 越 少 。钛 系 催 化 剂 （ 钛 酸酯 ， 乙二 醇 钛 ， 二 氧 化 钛 等） 反应 活性 最 高 ， 用量少 ， 缩聚时间短 ， 产 品 中金 属 离子 残 留少 ， 对 环境 污染 小 。但 其 水解稳 定性 差 ， 高催化 活性 较 难 控 制 ， 使得 副反应多 ， 产 品 容 易 黄 变， 所 得 聚酯产 品 的热 稳 定 性 差 、 抗 氧化 、 耐 紫外 性
我 国 可 降解 聚 酯 用 稀 土 催 化 剂 研 究 进 展
朱雪锋 ， 魏 志和 ， 陈文生 ， 孙 建新 ， 王 小蓓 ， 丁建萍
（ １ ．新疆蓝 山屯河化工股份有 限公 司 ， 新疆 昌吉 ８ ３ １ １ ０ ０ ；
２ ．新疆通用塑料 高性 能化 工程 技术研究中心（ 有 限公 司） ， 新疆
昌吉
８ ３ １ １ ０ ０ ）
摘要 ： 可降解聚酯的技术核心依然是催 化剂 的选择 和制备 。稀土催化剂不仅具有高活性 ， 还具有很 高的化学选择性 ， 为高性 能化和功能化降解聚酯的开发提供了条 件 ， 是一类极 具潜力 的可 降解聚酯用催化剂。对 国内有关可降解 聚酯用稀土催化 剂
的研究进展做一简单综述 。
车等领域。很多高端材料中都少不了稀土元素的影
子， 比如 磁性 材 料 、 超 导材 料 、 发 光 材料 、 储氢 材 料 、
聚酯的合成 ， 以求解决高温熔融缩聚工艺和可降解聚
酯产 品 固有性能 之间 的矛盾 。
１ 聚 酯 催 化 剂概 述
研究 表 明 ， 除 了卤素 和惰性 气 体元 素之外 ， 元 素 周期 表 中主 副族 的大 多数 元素都 可 以作 为聚 酯催 化 剂 ］ 。 但是 ， 目前应用最为广泛 的聚酯催化剂主要
过程 中极易 发生 热 降解 副反 应 。所 得 聚酯 产 品的分 子质 量低 ， 色 相差 ， 难 以满 足实 际 应用 的要求 Ｊ 。解 决这 一问题 的核 心便是制备 更为高 效 的催 化剂 ， 有效 降低 聚合活化 能 ， 可在较低温 度 的条 件下 实现 可降解 子 序数 分别 为 ２ １和 ３ ９的 钪元 素 和 钇元 素 ， 共有 １ ７ 种元 素 。因为具 有 特殊 的核 外 电子结 构 ， 它们 是 一 类 性质 独特 的元 素 ， 广 泛 用 于航 空 航 天 、 医疗 、 汽