CN109456468B - 共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料及其制备方法 - Google Patents
共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料及其制备方法，制备方法为：将二元酸I、间苯二甲酸‑5‑磺酸钠和二元醇I混合均匀后进行酯化反应，酯化反应结束后引入高流动性亲水改性剂进行预缩聚反应和终缩聚反应制得共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料，制得的高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的熔融指数为8～15g/10min，熔体加工过程中粘度降≤0.02dL/g，表面与水的接触角≤30°，饱和吸水率≥150％，在聚酯中添加量为4～10wt％时，聚酯纤维经阳离子染料常压沸染后上染率为94％～98％。本发明方法简单易行，制得的聚酯母粒基体材料的流动性能、亲水性能和染色性能好。
Description
技术领域
本发明属于聚酯制备领域，涉及一种共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料及其制备方法。
背景技术
聚酯是由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物的总称，其主要指聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，也包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚芳酯等线型热塑性树脂。聚酯是一类性能优异且用途广泛的聚合物，目前已经广泛应用于纤维、塑料和薄膜等领域。
但聚酯由于本身的分子链排列规整度高、结晶度高且缺乏可有效吸附小分子如水和染料等的吸附基团，因此常规聚酯纤维在服用过程易产生闷热感，其染色也常需要在高温和高压条件下进行，不但能耗大，而且染色后的制品的颜色鲜艳度较低。因此如何改善聚酯纤维的亲水性能与染色性能一直是行业研究的热点。
常见的提升聚酯纤维的亲水性能与染色性能的方法包括共聚改性方法与共混改性方法。就共聚改性方法而言，现有的较多文献中都公开了通过在聚酯合成过程中引入间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠与聚酯形成阳离子共聚酯从而提升聚酯纤维的亲水性能与染色性能，或再引入一定链段长度的聚乙二醇形成常压阳离子共聚酯以进一步强化染色效果，上述公开的共聚改性方法提升聚酯纤维的亲水性能与染色性能的原理是通过引入的含有磺酸盐的基团增强对染料和水分子的吸附能力。例如专利CN102094256B公开了一种改性阳离子聚酯长丝的生产方法及其产品；专利CN101580974公开了一种连续式阳离子改性聚酯生产方法以及采用该方法的连续生产改性聚酯熔体和侧切切片系统，经连续酯化反应和缩聚反应后生产阳离子改性聚酯熔体和侧切切片，聚酯熔体可以连续通过熔体压力输送管道挤入纺丝系统进行纺丝，系统包括依次相连的两级酯化反应系统、预缩聚反应系统、终缩聚反应系统、熔体输送系统和纺丝系统及侧切切片生产系统，其中第二酯化反应器采用针对阳离子聚酯生产特殊设计的卧式分室反应器，该方法可以实现阳离子改性聚酯连续式生产并实现熔体直接纺。从实际应用效果来看，阳离子共聚酯或常压阳离子共聚酯形成的纤维在常压沸染条件下即可上染，上染率可显著提升，染色制品的鲜艳度也提高，但通过共聚改性的方法所形成的阳离子共聚酯的流动性急剧下降，由于共聚酯中含有磺酸盐基团，基团与基团之间的强作用力以及其对反应器和管道的内壁的较大作用力，导致了其流动性变差，生产成本增加。专利CN103789865A公开了一种高亲水易染聚酯纤维的制备方法，将二元醇、多元醇与聚乙二醇大分子按照一定的摩尔比混合然后分阶段酯化，第一酯化阶段酸微过量，保证多元醇中参加酯化反应能力较低的部分充分反应并接入到聚酯分子链中，在第二酯化阶段补充二元醇，先对共聚酯的端羧基进行调控，再经缩聚反应制备高亲水易染聚酯，但所引入的多元醇组分酯化反应活性高、支化程度高、极易发生交联，形成三维立体结构导致流动性变差，同时多元醇由于反应活性，羟基官能团参与反应的比例高，游离存在的羟基非常少，对亲水性能的改善极为有限。针对这个问题，国内研究人员试图采用管道清洗的方法，专利CN103658121A公开了一种阳离子聚酯熔体管道清洗装置及其清洗方法，解决了阳离子聚酯熔体管道的清洗问题，但造成生产运行成本大大增加。
就共混改性方法而言，通过共混的形式将物质引入到聚酯熔体中从而实现对聚酯染色和亲水性能提升的方法具有灵活性强的特点，尤其是后道应用需求发生改变时，共混改性方法可以通过母粒添加量的变化实现快速切换，但若是制备具有高含量的染色改性组分和亲水改性组分的母粒基体材料，由于以阳离子改性组分磺酸盐为代表的染色和亲水改性组分在高浓度下流动性能差，因此制得的母粒基体材料的流动性能通常也较差，现有的对基体材料的流动性能进行改善的方法对聚酯母粒基体材料的流动性能提升有限，不仅成本提高，而且基体材料的其他性能也会受到一定影响。如专利CN104831404A公开的一种阳离子涤纶FDY竹节丝及其生产方法以及专利CN104831403A公开的一种三叶异形阳离子涤纶FDY长丝及其生产方法中均使用了阳离子母粒对聚酯进行共混改性，为了提升阳离子母粒的流动性，在母粒中添加了一定比例的润滑剂，润滑剂为硬脂酸盐类的物质，但这类润滑剂是脂肪族线性链段，对磺酸盐的流动性促进有限，同时硬脂酸盐是共混在基体中，与聚酯的相容性一般，在加工过程中热稳定性有待商榷。因此，研究一种具有高流动性的亲水易染聚酯母粒基体材料具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在的问题，提供一种共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料，分子链主要由二元酸I链段、二元酸II链段、二元醇I链段、二元醇II链段、己内酰胺链段和M链段构成；
所述二元酸I链段为除间苯二甲酸-5-磺酸钠以外的用于合成聚酯的二元酸链段中的一种以上；
所述二元酸II链段为间苯二甲酸-5-磺酸钠链段；
所述二元醇II链段为乙二醇链段、丙二醇链段、丁二醇链段、戊二醇链段、己二醇链段、庚二醇链段、辛二醇链段、壬二醇链段和癸二醇链段中的一种以上；
所述二元醇I链段与二元醇II链段相同或者为除二元醇II以外的用于合成聚酯的二元醇链段中的一种以上；
所述M链段为均苯四甲酸链段、环戊烷四酸链段、二苯酮四酸链段、偏苯三酸链段和偏苯四酸链段中的一种以上；
共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的熔融指数为8～15g/10min，熔体加工过程中粘度降≤0.02dL/g，表面与水的接触角≤30°，饱和吸水率≥150％，共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料在聚酯中添加量为4％～10wt％时，聚酯纤维经阳离子染料常压沸染后上染率为94～98％。现有技术中聚酯的熔融指数为20～30g/10min，熔体加工过程中粘度降大于0.015dL/g，表面与水的接触角为60～80°，饱和吸水率小于50％，聚酯纤维经阳离子染料常压沸染后上染率为40～60％，说明本发明制得的聚酯的流动性能、亲水性能和染色性能优于现有技术。
作为优选的技术方案：
如上所述的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料，共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的数均分子量为12000～20000g/mol，特性粘度为0.55～0.65dL/g。
本发明还提供制备如上所述的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的方法，将二元酸I、二元酸II和二元醇I混合均匀后进行酯化反应，酯化反应结束后引入高流动性亲水改性剂进行预缩聚反应和终缩聚反应制得共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料；
所述二元酸I为除间苯二甲酸-5-磺酸钠以外的用于合成聚酯的二元酸中的一种以上；
所述二元酸II为间苯二甲酸-5-磺酸钠；
所述高流动性亲水改性剂是由己内酰胺、支化结构酸或酸酐和二元醇II反应制得的；
所述支化结构酸或酸酐为均苯四甲酸酐、环戊烷四酸二酐、二苯酮四酸二酐、偏苯三酸酐、偏苯四酸二酐、均苯四甲酸、环戊烷四酸、二苯酮四酸、偏苯三酸和偏苯四酸中的一种以上；
所述二元醇II为乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇和癸二醇中的一种以上；
所述二元醇I与二元醇II相同或者为除二元醇II以外的用于合成聚酯的二元醇中的一种以上。
本发明二元酸I、二元酸II(间苯二甲酸-5-磺酸钠)和二元醇I按照一定的摩尔比混合后进行酯化反应，酯化反应是所引入的酸与醇官能团的化学反应。其中间苯二甲酸-5-磺酸钠单体上含有磺酸盐官能团，对阳离子染料和水分等小分子具有优异的吸附性能，可以改善聚酯本身吸湿性差及对染色条件要求较高(需在高温高压下进行)的问题。
通过引入己内酰胺、支化结构酸或酸酐和二元醇II反应制得的高流动性亲水改性剂可有效提高母粒基体材料的流动性及亲水性能。己内酰胺反应聚合将得到一定数均分子量的聚酰胺，聚酰胺含有大量的酰胺官能团，对水分具有良好的亲和与吸附性能，能够进一步增强聚酯的吸湿性能。支化结构酸或酸酐中的羧基官能团对己内酰胺聚合形成的聚酰胺进行封端生成中间体，起到了调控中间体的数均分子量的作用，同时本身的支化结构能够提高母粒基体材料的流动性能。二元醇II进一步与中间体进行反应，制得二元醇II封端的高流动性亲水改性剂，二元醇II的引入，一方面是完成了对中间体的封端，二元醇II封端的高流动性亲水改性剂可以与酯化反应产物进行酯交换形成共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料；另一方面，二元醇II为脂肪族结构的单体，其接入到聚酯分子链中，可以进一步增强母粒基体材料的流动性。
作为优选的技术方案：
如上所述的方法，高流动性亲水改性剂的制备方法为：将己内酰胺和支化结构酸或酸酐以水为催化剂在200～240℃下常压反应2.0～4.0h制得中间体，再加入二元醇II在220～260℃下常压反应2.0～3.0h制得高流动性亲水改性剂；其中支化结构酸或酸酐、水与己内酰胺的摩尔比为0.1～1.0:0.01～0.1:100，中间体与二元醇II的摩尔比为1:1.2～1.6，所述高流动性亲水改性剂的数均分子量为1000～4000g/mol。高流动性亲水改性剂的数均分子量可以适当调整但不宜太过，高流动性亲水改性剂的数均分子量过低，会造成添加时极易在负压条件被抽出造成不能参与反应，数均分子量过高，会造成高流动性亲水改性剂运动能力下降，与酯化产物的酯交换反应能力降低，造成大多数高流动性亲水改性剂以游离共混形式存在母粒基体材料中
如上所述的方法，具体步骤如下：
(1)配置浆料
将二元酸I、二元酸II、二元醇I和钛系复合催化剂混合打浆制得浆料，钛系复合催化剂由钛硅复合催化剂与钴系催化剂复合而成，钛硅复合催化剂由硅系催化剂负载钛系催化剂而得；
本发明采用钛系复合催化剂，既能保证催化效果同时对最终的产物能起到提升的作用，本发明也可选用除钛硅钴复合催化剂以外的其它催化剂，但会导致副反应的增加以及产物染色后的色泽变差，本发明的钛系复合催化剂可以实现较高的催化活性，同时提升产物的色泽；
钛系复合催化剂的具体制备方法如下：
钛系复合催化剂是由TiO2-SiO2复合催化剂和钴系催化剂按照一定比例混合加入到聚合体系中。其中，采用溶胶凝胶法得到TiO2-SiO2复合催化剂方法为：1)将适量的正硅酸乙酯、乙醇、蒸馏水和硝酸依次加入到三口烧瓶中，并混合均匀；2)将三口烧瓶放在磁力搅拌器上加热并回流，设定加热温度65℃，搅拌速度820r/min，回流2h；3)待正硅酸乙酯完全水解后，向三口烧瓶中加入40.0g钛酸四丁酯，搅拌20min使其与反应物混合均勾；4)使用恒压滴定管按一定速率缓慢的滴加适量蒸馏水，滴加完后，再在65℃下回流2h形成凝胶；5)将凝胶放在室温条件下陈化12h后先在鼓风干燥箱中110℃下干燥12h，除去反应体系中的水和乙醇溶剂，再在研钵中将干燥后的固体研碎得到粉末；6)将研碎后的粉末放入马弗炉里，设定培烧温度为500℃，待温度达到设定温度后开始计时，培烧3h；7)待培烧完成后，取出培烧物，让其自然冷却，最后即可得到TiO2-SiO2复合催化剂；
(2)酯化反应
将浆料进行酯化反应；
(3)缩聚反应
向酯化反应产物中加入高流动性亲水改性剂、热稳定剂和抗氧化剂后进行预缩聚反应和终缩聚反应制得共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料。本发明虽然不添加热稳定剂与抗氧化剂也可以得到缩聚产物，但是缩聚产物在缩聚过程中易因长时间的高温发生热降解与热氧化降解等副反应。
如上所述的方法，二元酸I为对苯二甲酸、间苯二甲酸和呋喃二甲酸中的一种以上，二元醇I为乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇和癸二醇中的一种以上，钛系催化剂为钛酸四丁酯或偏钛酸，硅系催化剂为二氧化硅，钴系催化剂为醋酸钴，热稳定剂为磷酸三甲酯、烷基磷酸二酯和三(壬苯基)亚磷酸酯中的一种以上，抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168和抗氧化剂616中的一种以上。
如上所述的方法，步骤(1)中，混合打浆的搅拌速率为5～25rpm，时间为0.5～1.0h；
本发明将二元酸I、二元酸II、二元醇I及钛系复合催化剂在浆料配置阶段混合可以实现组分在体系中的均匀分散，保证后续酯化反应均匀且稳定的进行。由于此时仅是物料混合阶段，浆料体系的粘度较低，无需过高的搅拌速率或过久的搅拌时间即可实现物料的混合过程，因此搅拌速率控制在5～25rpm，时间0.5～1.0h，混合打浆的搅拌速率和时间可以适当减小但不宜太过，过低的搅拌速率与过低的搅拌时间也无法实现物料的有效混合。
二元酸I与二元酸II的摩尔比为1:1～9:1；二元酸I和二元酸II的摩尔量之和与二元醇I的摩尔量之比为1:1.1～2.0；
本发明的二元酸I、二元酸II与二元醇I间的反应属于醇酸的有机化学反应，一定范围内过量的二元醇I可以促进反应向正方向进行，二元酸I和二元酸II的摩尔量之和与二元醇I的摩尔量之比可以适当减小但不宜太过，因为二元醇I过高不仅会导致二元醇I的浪费，还会使得二元醇I在高温条件下发生自缩聚副反应，因此二元酸I和二元酸II的摩尔量之和与二元醇I的摩尔量之比控制在1:1.1～2.0；
钛系复合催化剂的加入量为二元酸I和二元酸II质量之和的20～200ppm，钛系复合催化剂中钛系催化剂、硅系催化剂和钴系催化剂的摩尔比为1:0.1～10:0.1～10。钛系复合催化剂在反应体系中的添加量可以在适当范围内变化，但不宜太过，过低的催化剂添加量会导致催化效果下降，反应时间变长，效率降低；过高的催化剂添加量会导致反应过于快，有可能出现“爆聚”危险，同时也增加了成本；
如上所述的方法，步骤(2)中，酯化反应的温度为200～260℃，压力为20～80KPa，时间为2～4h，搅拌速率为5～20rpm；酯化反应产物的特性粘度为0.10～0.25dL/g。
本发明将酯化反应的温度控制在200～260℃，酯化反应的温度可以在适当范围内变化，但不宜太过，过高的温度虽然可以加速酯化反应速率，但是同样会导致副反应速率的加快，过低的温度无法满足酯化反应与溶解过程对热量的需要。
本发明将酯化反应的压力控制在20～80KPa，为正压，这是因为酯化反应过程中会生成小分子水，带有一定的正压，会促进酯化反应速率的提升。酯化反应的压力可以在适当范围内变化，但不宜太过，过高的压力会对酯化反应装置提出更高的要求，本发明酯化反应是在现有装置上进行的，无需进一步改造，降低成本，过低的压力会形成负压，导致酯化反应釜中低粘度的浆料被抽出到管道里，造成聚合事故。
本发明将酯化反应的搅拌速率控制在5～20rpm，此时酯化反应釜的浆料粘度相比较于打浆釜中稍有增加，酯化反应的搅拌速率可以在适当范围内变化，但不宜太过，过低的搅拌速率无法实现反应物的均匀混合，过高的搅拌速率对搅拌器的要求更高，同时也造成能耗的增加。
本发明将酯化反应的时间控制在2～4h，可以保证酯化反应的酯化率达到96％以上，酯化反应的时间可以在适当范围内变化，但不宜太过，过短的酯化反应时间无法保证醇酸官能团的充分反应，过长的酯化反应时间，不但酯化率难以进一步提高，反而会造成副反应的增加。
本发明将酯化反应产物的特性粘度控制在0.10～0.25dL/g，酯化反应产物的特性粘度可以在适当范围内变化，但不宜太过，酯化反应产物的特性粘度过低意味着分子量低，导致酯化产物进入到缩聚阶段极易被抽出到真空管道中，相反特性粘度过高意味着分子量高，会降低在缩聚阶段与二元醇II酯交换反应的活性。
如上所述的方法，步骤(3)中，预缩聚反应的温度为220～270℃，压力为0.5～1.0KPa，时间为0.5～2.5h，搅拌速率为5～15rpm，终缩聚反应的温度为220～270℃，压力为0～200Pa，时间为1.0～3.0h，搅拌速率为5～10rpm；
本发明的预缩聚反应温度控制在220～270℃，预缩聚反应温度可以在适当范围内变化，但不宜太过，这是因为过低的反应温度导致预缩聚反应无法进行，过高的反应温度会导致预缩聚反应过程中热降解副反应增强，形成的产物色泽变差；
本发明的预缩聚反应压力控制在0.5～1.0kPa，相比于终缩聚真空度较低，预缩聚反应压力可以在适当范围内变化，但不宜太过，过低的压力(即较高的真空效果)会导致预缩聚反应中低粘度的预聚体被抽出，堵塞管道，造成缩聚事故；过高的压力(即较差的真空效果)会导致无法实现缩聚反应中小分子的脱除，预缩聚反应无法正常进行；
本发明的预缩聚反应时间控制在0.5～2.5h，预缩聚反应时间可以在适当范围内变化，但不宜太过，预缩聚反应时间太短，反应不充分，太长的预缩聚时间，无法实现分子量的有效增加，导致在高温下热降解副反应增加；
本发明的预缩聚反应搅拌速率为5～15rpm，预缩聚反应过程中物料粘度高于酯化反应产物，低于终缩聚反应产物，预缩聚反应搅拌速率可以在适当范围内变化，但不宜太过，过快的搅拌速率会导致较低粘度的预缩聚产物在真空环境下随着二元醇一同被带出，对反应不利；过低的搅拌速率下起不到物料搅拌均匀的效果；
本发明的终缩聚反应温度控制在220～270℃，终缩聚反应温度可以在适当范围内变化，但不宜太过，过低的反应温度导致终缩聚反应无法进行；过高的反应温度会导致终缩聚反应过程中热降解副反应增强，形成的产物色泽变差；
本发明的终缩聚反应压力控制0～200Pa，终缩聚反应压力可以在适当范围内变化，但不宜太过，过低的压力(即较高的真空效果)对装备的要求更高；过高的压力(即较差的真空效果)会导致无法实现缩聚反应中小分子的脱除，终缩聚反应无法正常进行；
本发明的终缩聚反应时间控制在1.0～3.0h，终缩聚反应时间可以在适当范围内变化，但不宜太过，终缩聚反应时间太短会导致形成的产物达不到纺丝级别；预缩聚反应时间太长会导致高温条件下的聚合物的热降解反应显著增加，产物在达到最高数均分子量后因热降解而迅速下降；
本发明的终缩聚反应搅拌速率为5～10rpm，终缩聚反应搅拌速率可以在适当范围内变化，但不宜太过，终缩聚反应过程中物料粘度高于预缩聚反应产物，产物粘度越高，搅拌越难，过快的搅拌速率对于高粘度的聚合物体系无法实现搅拌的效果，还会因电流太大损坏电机；过低的搅拌速率起不到物料搅拌均匀的效果；
缩聚反应过程中，高流动性亲水改性剂是基于参与酯交换反应接入到聚酯分子链中，高流动性亲水改性剂的添加量为二元酸I与二元酸II摩尔分数之和的5％～20％，高流动性亲水改性剂的添加量可以在适当范围内变化，但不宜太过，可以在过低的添加量无法实现对聚酯流动性能的有效调节，过高的添加量一方面造成了成本的增加，另外一方面不利于加工；热稳定剂的加入量为二元酸I与二元酸II质量之和的0.001％～0.02％，抗氧化剂的加入量为二元酸I与二元酸II质量之和的0.001％～0.03％。
发明机理：
现有技术中提高聚酯母粒基体材料的流动性能的方法一般是添加诸如硬脂酸盐类润滑剂，但这类润滑剂是脂肪族线性链段，对磺酸盐的流动性促进有限，同时硬脂酸盐是共混在基体中，与聚酯的相容性一般，热稳定性较差，无法满足细旦尤其是超细旦纤维的加工要求。
本发明基于分子结构设计与共聚合反应原理在聚酯分子链中引入间苯二甲酸-5-磺酸钠链段和高流动性亲水改性剂链段从而制得了流动性能优良的亲水易染聚酯母粒基体材料，其中，间苯二甲酸-5-磺酸钠含有丰富的磺酸盐官能团，显著增强了聚酯对阳离子染料的吸附能力即提高了母粒基体材料的染色性能；高流动性亲水改性剂是通过酯交换反应接入到聚酯分子链中，高流动性亲水改性剂链段主要由支化结构链段(均苯四甲酸链段、环戊烷四酸链段、二苯酮四酸链段、偏苯三酸链段和偏苯四酸链段)、含酰胺官能团的链段(己内酰胺链段)和二元醇II链段构成，支化结构链段具有一定空间位阻效应，降低了聚酯原有的分子排列规整度，进而降低分子链间的作用力，从而提升共聚酯分子链流动性能，含酰胺官能团的链段含有大量的酰胺基团，酰胺基团具有优异的小分子(水分子及染料分子)吸附性能，极大增强了母粒的亲水性能。此外，高流动性亲水改性剂是通过将己内酰胺与支化结构酸或酸酐反应制得中间体后与二元醇II反应制得的，二元醇II的引入，一方面是完成了对中间体的封端，二元醇II封端的高流动性亲水改性剂可以与酯化反应产物进行酯交换形成共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料；另一方面，二元醇II为脂肪族结构的单体，其接入到聚酯分子链中，可以进一步增强母粒基体材料的流动性。
高流动性亲水改性剂中的支化结构酸或酸酐和己内酰胺反应形成的中间体与二元醇II起到协同的作用，如果在缩聚反应阶段仅添加支化结构酸或酸酐和己内酰胺反应形成的中间体(仅加入支化结构酸或酸酐和己内酰胺)，由于中间体具有一定的空间位阻效应，无法与混合二元酸(包括间苯二甲酸-5-磺酸钠和二元酸I)和二元醇I形成的酯化反应产物进行反应，这是因为含有间苯二甲酸-5-磺酸钠的混合二元酸与二元醇I形成的酯化反应产物的分子链此时已经较长，较长的分子链的末端羟基无法与支化结构酸或酸酐形成有效的醇酸有机化学反应，导致支化结构酸或酸酐以羧基形式存在于基体材料中，而羧基对聚合物的热稳定性会造成非常不利的影响；如果仅在缩聚反应阶段添加二元醇II由于此时为缩聚反应阶段，反应体系处于负压状态，小分子量的二元醇II极易被抽出，对聚合的稳定性造成不利影响，同时也造成二元醇II原料的浪费。而本发明先将支化结构酸或酸酐、己内酰胺和二元醇II进行化学反应，再在聚酯缩聚阶段引入，接入到分子链中有效解决了上述问题，二元醇II的引入提升了所制备的高流动性亲水改性剂参与酯交换反应的活性，中间体的引入提高了二元醇II的分子量，使其不容易被抽出，其中，支化结构酸或酸酐、己内酰胺和二元醇II所制备的高流动性亲水改性剂的数均分子量控制是关键，最好控制在1000～4000g/mol，高流动性亲水改性剂的数均分子量过低，会造成添加时极易在负压条件被抽出造成不能参与反应，数均分子量过高，会造成高流动性亲水改性剂运动能力下降，与酯化产物的酯交换反应能力降低，造成大多数高流动性亲水改性剂以游离共混形式存在母粒基体材料中，支化结构酸或酸酐可以作为己内酰胺的分子量调节剂，虽然此时的支化结构酸或酸酐也存在一定的空间位阻效应，但是己内酰胺活性较高，可以充分进行酸与氨基间的有机化学反应。
有益效果：
(1)本发明的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料，流动性能、亲水性能和染色性能好，具有极好的推广价值；
(2)本发明的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料，利用在线添加装置将其与聚酯熔体混合，制备得到的亲水性聚酯纤维可以在常压条件下实现沸染，纤维上染率高，色牢度高，具有良好的服用舒适性；
(3)本发明的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，高流动性亲水改性剂中含有的支化结构酸或酸酐具有一定空间位阻效应，降低了聚酯原有的分子排列规整度，进而降低分子链间的作用力，从而提升共聚酯分子链流动性能；
(4)本发明的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，高流动性亲水改性剂中含有的含酰胺键的脂肪族链段分子量适宜且反应活性较高，在保证充分反应基础上，可进一步提升聚酯的流动性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，步骤如下：
(1)配置浆料；
将对苯二甲酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠、乙二醇和钛系复合催化剂混合打浆制得浆料；其中，钛系复合催化剂是通过二氧化硅负载钛酸四丁酯后与醋酸钴复合而得，混合打浆的搅拌速率为15rpm，时间为0.6h，对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔比为1:5:1，对苯二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔量之和与乙二醇的摩尔量之比为1:1.5，钛系复合催化剂的加入量为对苯二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的110ppm，钛系复合催化剂中钛酸四丁酯、二氧化硅和醋酸钴的摩尔比为1:5:5；
(2)酯化反应；
将浆料进行酯化反应，其中，酯化反应的温度为230℃，压力为250KPa，时间为3h，搅拌速率为15rpm，酯化反应产物的特性粘度为0.17dL/g；
(3)制备高流动性亲水改性剂；
将己内酰胺和均苯四甲酸酐以水为催化剂在220℃下常压反应3.0h制得中间体，再加入丙二醇在240℃下常压反应2.5h制得高流动性亲水改性剂；其中，均苯四甲酸酐、水与己内酰胺的摩尔比为0.5:0.05:100，中间体与丙二醇的摩尔比为1:1.4，制得的高流动性亲水改性剂的数均分子量为25000g/mol；
(4)缩聚反应；
向酯化反应产物中加入高流动性亲水改性剂、磷酸三甲酯和抗氧化剂1010后进行预缩聚反应和终缩聚反应制得共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料；其中，高流动性亲水改性剂的添加量为对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠摩尔分数之和的20％，预缩聚反应的温度为240℃，压力为0.75KPa，时间为1.5h，搅拌速率为8rpm，终缩聚反应的温度为250℃，压力为100Pa，时间为2h，搅拌速率为10rpm，磷酸三甲酯的加入量为对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.01％，抗氧化剂1010的加入量为对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.015％。
最终制得的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的数均分子量为12000g/mol，特性粘度为0.55dL/g，熔融指数为15g/10min，熔体加工过程中粘度降为0.01dL/g，表面与水的接触角为15°，饱和吸水率为250％，共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料在聚酯中添加量为4wt％时，聚酯纤维经阳离子染料常压沸染后上染率为94％。
实施例2
一种共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，步骤如下：
(1)配置浆料；
将间苯二甲酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠、丙二醇和钛系复合催化剂混合打浆制得浆料；其中，钛系复合催化剂是通过二氧化硅负载偏钛酸后与醋酸钴复合而得，混合打浆的搅拌速率为5rpm，时间为0.5h，间苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔比为1::1，间苯二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔量之和与丙二醇的摩尔量之比为1:1.1，钛系复合催化剂的加入量为间苯二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的20ppm，钛系复合催化剂中偏钛酸、二氧化硅和醋酸钴的摩尔比为1:0.1:0.1；
(2)酯化反应；
将浆料进行酯化反应，其中，酯化反应的温度为200℃，压力为20KPa，时间为2h，搅拌速率为5rpm，酯化反应产物的特性粘度为0.10dL/g；
(3)制备高流动性亲水改性剂；
将己内酰胺和环戊烷四酸二酐以水为催化剂在200℃下常压反应2.0h制得中间体，再加入丁二醇在220℃下常压反应2.0h制得高流动性亲水改性剂；其中，环戊烷四酸二酐、水与己内酰胺的摩尔比为0.1:0.01:100，中间体与丁二醇的摩尔比为1:1.2，制得的高流动性亲水改性剂的数均分子量为1000g/mol；
(4)缩聚反应；
向酯化反应产物中加入高流动性亲水改性剂、十二烷基膦酸二乙基酯和抗氧化剂168后进行预缩聚反应和终缩聚反应制得共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料；其中，高流动性亲水改性剂的添加量为间苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠摩尔分数之和的5％，预缩聚反应的温度为220℃，压力为0.5KPa，时间为0.5h，搅拌速率为5rpm，终缩聚反应的温度为220℃，压力为0Pa，时间为1.0h，搅拌速率为5rpm，十二烷基膦酸二乙基酯的加入量为间苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.001％，抗氧化剂168的加入量为间苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.001％。
最终制得的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的数均分子量为20000g/mol，特性粘度为0.65dL/g，熔融指数为8g/10min，熔体加工过程中粘度降为0.02dL/g，表面与水的接触角为30°，饱和吸水率为150％，共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料在聚酯中添加量为10wt％时，聚酯纤维经阳离子染料常压沸染后上染率为98％。
实施例3
一种共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，步骤如下：
(1)配置浆料；
将呋喃二甲酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠、丁二醇和钛系复合催化剂混合打浆制得浆料；其中，钛系复合催化剂是通过二氧化硅负载钛酸四丁酯后与醋酸钴复合而得，混合打浆的搅拌速率为25rpm，时间为1.0h，呋喃二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔比为1:9:1，呋喃二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔量之和与丁二醇的摩尔量之比为1:2.0，钛系复合催化剂的加入量为呋喃二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的200ppm，钛系复合催化剂中钛酸四丁酯、二氧化硅和醋酸钴的摩尔比为1:10:10；
(2)酯化反应；
将浆料进行酯化反应，其中，酯化反应的温度为260℃，压力为80KPa，时间为4h，搅拌速率为20rpm，酯化反应产物的特性粘度为0.25dL/g；
(3)制备高流动性亲水改性剂；
将己内酰胺和二苯酮四酸二酐以水为催化剂在240℃下常压反应4.0h制得中间体，再加入戊二醇在260℃下常压反应3.0h制得高流动性亲水改性剂；其中，二苯酮四酸二酐、水与己内酰胺的摩尔比为1.0:0.1:100，中间体与戊二醇的摩尔比为1:1.6，制得的高流动性亲水改性剂的数均分子量为4000g/mol；
(4)缩聚反应；
向酯化反应产物中加入高流动性亲水改性剂、三(壬苯基)亚磷酸酯和抗氧化剂616后进行预缩聚反应和终缩聚反应制得共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料；其中，高流动性亲水改性剂的添加量为呋喃二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠摩尔分数之和的6％，预缩聚反应的温度为270℃，压力为1.0KPa，时间为2.5h，搅拌速率为15rpm，终缩聚反应的温度为270℃，压力为200Pa，时间为3.0h，搅拌速率为10rpm，三(壬苯基)亚磷酸酯的加入量为呋喃二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.02％，抗氧化剂616的加入量为呋喃二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.03％。
最终制得的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的数均分子量为18000g/mol，特性粘度为0.62dL/g，熔融指数为12g/10min，熔体加工过程中粘度降为0.018dL/g，表面与水的接触角为28°，饱和吸水率为180％，共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料在聚酯中添加量为5wt％时，聚酯纤维经阳离子染料常压沸染后上染率为95％。
实施例4
一种共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，步骤如下：
(1)配置浆料；
将对苯二甲酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠、戊二醇和钛系复合催化剂混合打浆制得浆料；其中，钛系复合催化剂是通过二氧化硅负载钛酸四丁酯后与醋酸钴复合而得，混合打浆的搅拌速率为15rpm，时间为0.6h，对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔比为1:2:1，对苯二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔量之和与戊二醇的摩尔量之比为1:1.2，钛系复合催化剂的加入量为对苯二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的100ppm，钛系复合催化剂中钛酸四丁酯、二氧化硅和醋酸钴的摩尔比为1:2:2；
(2)酯化反应；
将浆料进行酯化反应，其中，酯化反应的温度为230℃，压力为250KPa，时间为3h，搅拌速率为15rpm，酯化反应产物的特性粘度为0.15dL/g；
(3)制备高流动性亲水改性剂；
将己内酰胺和偏苯三酸酐以水为催化剂在220℃下常压反应3.0h制得中间体，再加入己二醇在240℃下常压反应2.5h制得高流动性亲水改性剂；其中，偏苯三酸酐、水与己内酰胺的摩尔比为0.3:0.025:100，中间体与己二醇的摩尔比为1:1.3，制得的高流动性亲水改性剂的数均分子量为2000g/mol；
(4)缩聚反应；
向酯化反应产物中加入高流动性亲水改性剂、三(壬苯基)亚磷酸酯和抗氧化剂168后进行预缩聚反应和终缩聚反应制得共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料；其中，高流动性亲水改性剂的添加量为对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠摩尔分数之和的8％，预缩聚反应的温度为240℃，压力为0.75KPa，时间为1.5h，搅拌速率为10rpm，终缩聚反应的温度为250℃，压力为100Pa，时间为2h，搅拌速率为8rpm，三(壬苯基)亚磷酸酯的加入量为对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.01％，抗氧化剂168的加入量为对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.02％。
最终制得的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的数均分子量为16000g/mol，特性粘度为0.60dL/g，熔融指数为9g/10min，熔体加工过程中粘度降为0.02dL/g，表面与水的接触角为25°，饱和吸水率为160％，共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料在聚酯中添加量为5wt％时，聚酯纤维经阳离子染料常压沸染后上染率为95.5％。
实施例5
一种共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，步骤如下：
(1)配置浆料；
将对苯二甲酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠、己二醇和钛系复合催化剂混合打浆制得浆料；其中，钛系复合催化剂是通过二氧化硅负载钛酸四丁酯后与醋酸钴复合而得，混合打浆的搅拌速率为15rpm，时间为0.6h，对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔比为1:3:1，对苯二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔量之和与己二醇的摩尔量之比为1:1.4，钛系复合催化剂的加入量为对苯二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的100ppm，钛系复合催化剂中钛酸四丁酯、二氧化硅和醋酸钴的摩尔比为1:4:4；
(2)酯化反应；
将浆料进行酯化反应，其中，酯化反应的温度为230℃，压力为250KPa，时间为3h，搅拌速率为15rpm，酯化反应产物的特性粘度为0.2dL/g；
(3)制备高流动性亲水改性剂；
将己内酰胺和偏苯四酸二酐以水为催化剂在220℃下常压反应3.0h制得中间体，再加入庚二醇在240℃下常压反应2.5h制得高流动性亲水改性剂；其中，偏苯四酸二酐、水与己内酰胺的摩尔比为0.3:0.035:100，中间体与庚二醇的摩尔比为1:1.4，制得的高流动性亲水改性剂的数均分子量为2500g/mol；
(4)缩聚反应；
向酯化反应产物中加入高流动性亲水改性剂、三(壬苯基)亚磷酸酯和抗氧化剂168后进行预缩聚反应和终缩聚反应制得共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料；其中，高流动性亲水改性剂的添加量为对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠摩尔分数之和的10％，预缩聚反应的温度为240℃，压力为0.75KPa，时间为1.5h，搅拌速率为10rpm，终缩聚反应的温度为250℃，压力为100Pa，时间为2h，搅拌速率为8rpm，三(壬苯基)亚磷酸酯的加入量为对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.01％，抗氧化剂168的加入量为对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.02％。
最终制得的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的数均分子量为15000g/mol，特性粘度为59dL/g，熔融指数为10g/10min，熔体加工过程中粘度降为0.018dL/g，表面与水的接触角为25°，饱和吸水率为180％，共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料在聚酯中添加量为8wt％时，聚酯纤维经阳离子染料常压沸染后上染率为96％。
实施例6
一种共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，步骤如下：
(1)配置浆料；
将二元酸I(对苯二甲酸和间苯二甲酸质量比1:1的混合物)、间苯二甲酸-5-磺酸钠、庚二醇和钛系复合催化剂混合打浆制得浆料；其中，钛系复合催化剂是通过二氧化硅负载钛酸四丁酯后与醋酸钴复合而得，混合打浆的搅拌速率为10rpm，时间为0.8h，二元酸I与间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔比为1:6:1，二元酸I和间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔量之和与庚二醇的摩尔量之比为1:1.6，钛系复合催化剂的加入量为二元酸I和间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的50ppm，钛系复合催化剂中钛酸四丁酯、二氧化硅和醋酸钴的摩尔比为1:5:6；
(2)酯化反应；
将浆料进行酯化反应，其中，酯化反应的温度为220℃，压力为50KPa，时间为2.5h，搅拌速率为8rpm，酯化反应产物的特性粘度为0.18dL/g；
(3)制备高流动性亲水改性剂；
将己内酰胺和均苯四甲酸以水为催化剂在210℃下常压反应2.5h制得中间体，再加入辛二醇在230℃下常压反应2.5h制得高流动性亲水改性剂；其中，均苯四甲酸、水与己内酰胺的摩尔比为0.6:0.06:100，中间体与辛二醇的摩尔比为1:1.35，制得的高流动性亲水改性剂的数均分子量为2600g/mol；
(4)缩聚反应；
向酯化反应产物中加入高流动性亲水改性剂、热稳定剂(磷酸三甲酯和三(壬苯基)亚磷酸酯质量比1:1的混合物)和抗氧化剂(抗氧化剂1010和抗氧化剂168质量比1:1的混合物)后进行预缩聚反应和终缩聚反应制得共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料；其中，高流动性亲水改性剂的添加量为二元酸I与间苯二甲酸-5-磺酸钠摩尔分数之和的8％，预缩聚反应的温度为240℃，压力为0.8KPa，时间为1.0h，搅拌速率为10rpm，终缩聚反应的温度为250℃，压力为50Pa，时间为2.0h，搅拌速率为10rpm，热稳定剂的加入量为二元酸I与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.004％，抗氧化剂的加入量为二元酸I与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.015％。
最终制得的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的数均分子量为17000g/mol，特性粘度为0.59dL/g，熔融指数为10.5g/10min，熔体加工过程中粘度降为0.013dL/g，表面与水的接触角为24°，饱和吸水率为185％，共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料在聚酯中添加量为8wt％时，聚酯纤维经阳离子染料常压沸染后上染率为96.5％。
实施例7
一种共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，步骤如下：
(1)配置浆料；
将二元酸I(对苯二甲酸、间苯二甲酸和呋喃二甲酸质量比1:1:1的混合物)、间苯二甲酸-5-磺酸钠、辛二醇和钛系复合催化剂混合打浆制得浆料；其中，钛系复合催化剂是通过二氧化硅负载钛酸四丁酯后与醋酸钴复合而得，混合打浆的搅拌速率为20rpm，时间为0.8h，二元酸I与间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔比为1:1～9:1，二元酸I和间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔量之和与辛二醇的摩尔量之比为1:1.1～2.0，钛系复合催化剂的加入量为二元酸I和间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的150ppm，钛系复合催化剂中钛酸四丁酯、二氧化硅和醋酸钴的摩尔比为1:8:8；
(2)酯化反应；
将浆料进行酯化反应，其中，酯化反应的温度为250℃，压力为70KPa，时间为3.5h，搅拌速率为16rpm，酯化反应产物的特性粘度为0.18dL/g；
(3)制备高流动性亲水改性剂；
将己内酰胺和环戊烷四酸以水为催化剂在230℃下常压反应3.5h制得中间体，再加入壬二醇在250℃下常压反应2.5h制得高流动性亲水改性剂；其中，环戊烷四酸、水与己内酰胺的摩尔比为0.7:0.06:100，中间体与壬二醇的摩尔比为1:1.45，制得的高流动性亲水改性剂的数均分子量为3000g/mol；
(4)缩聚反应；
向酯化反应产物中加入高流动性亲水改性剂、热稳定剂(磷酸三甲酯、二烷基膦酸二甲酯和三(壬苯基)亚磷酸酯质量比1:1:1的混合物)和抗氧化剂(抗氧化剂1010、抗氧化剂168和抗氧化剂616质量比1:1:1的混合物)后进行预缩聚反应和终缩聚反应制得共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料；其中，高流动性亲水改性剂的添加量为二元酸I与间苯二甲酸-5-磺酸钠摩尔分数之和的10％，预缩聚反应的温度为260℃，压力为0.8KPa，时间为2h，搅拌速率为12rpm，终缩聚反应的温度为250℃，压力为160Pa，时间为2.5h，搅拌速率为10rpm，热稳定剂的加入量为二元酸I与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.015％，抗氧化剂的加入量为二元酸I与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.025％。
最终制得的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的数均分子量为16000g/mol，特性粘度为0.58dL/g，熔融指数为11g/10min，熔体加工过程中粘度降为0.012dL/g，表面与水的接触角为23°，饱和吸水率为190％，共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料在聚酯中添加量10wt％时，聚酯纤维经阳离子染料常压沸染后上染率为98％。
实施例8
一种共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，步骤如下：
(1)配置浆料；
将对苯二甲酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠、壬二醇和钛系复合催化剂混合打浆制得浆料；其中，钛系复合催化剂是通过二氧化硅负载偏钛酸后与醋酸钴复合而得，混合打浆的搅拌速率为10rpm，时间为0.8h，对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔比为1:7:1，对苯二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔量之和与壬二醇的摩尔量之比为1:1.8，钛系复合催化剂的加入量为对苯二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的50ppm，钛系复合催化剂中偏钛酸、二氧化硅和醋酸钴的摩尔比为1:5:6；
(2)酯化反应；
将浆料进行酯化反应，其中，酯化反应的温度为220℃，压力为50KPa，时间为2.5h，搅拌速率为8rpm，酯化反应产物的特性粘度为0.20dL/g；
(3)制备高流动性亲水改性剂；
将己内酰胺和二苯酮四酸以水为催化剂在210℃下常压反应2.5h制得中间体，再加入癸二醇在230℃下常压反应2.5h制得高流动性亲水改性剂；其中，二苯酮四酸、水与己内酰胺的摩尔比为7.5:0.065:100，中间体与癸二醇的摩尔比为1:1.5，制得的高流动性亲水改性剂的数均分子量为3200g/mol；
(4)缩聚反应；
向酯化反应产物中加入高流动性亲水改性剂、磷酸三甲酯和抗氧化剂168后进行预缩聚反应和终缩聚反应制得共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料；其中，高流动性亲水改性剂的添加量为对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠摩尔分数之和的12％，预缩聚反应的温度为240℃，压力为0.8KPa，时间为1.0h，搅拌速率为10rpm，终缩聚反应的温度为250℃，压力为50Pa，时间为2.0h，搅拌速率为10rpm，磷酸三甲酯的加入量为对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.004％，抗氧化剂168的加入量为对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.015％。
最终制得的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的数均分子量为15000g/mol，特性粘度为57dL/g，熔融指数为11.5g/10min，熔体加工过程中粘度降为0.01dL/g，表面与水的接触角为20°，饱和吸水率为200％，共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料在聚酯中添加量为4wt％时，聚酯纤维经阳离子染料常压沸染后上染率为94％
实施例9
一种共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，步骤如下：
(1)配置浆料；
将间苯二甲酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠、癸二醇和钛系复合催化剂混合打浆制得浆料；其中，钛系复合催化剂是通过二氧化硅负载钛酸四丁酯后与醋酸钴复合而得，混合打浆的搅拌速率为10rpm，时间为0.8h，间苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔比为1:7:1，间苯二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔量之和与癸二醇的摩尔量之比为1:1.65，钛系复合催化剂的加入量为间苯二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的50ppm，钛系复合催化剂中钛酸四丁酯、二氧化硅和醋酸钴的摩尔比为1:5:6；
(2)酯化反应；
将浆料进行酯化反应，其中，酯化反应的温度为220℃，压力为50KPa，时间为2.5h，搅拌速率为8rpm，酯化反应产物的特性粘度为0.21dL/g；
(3)制备高流动性亲水改性剂；
将己内酰胺和偏苯三酸以水为催化剂在210℃下常压反应2.5h制得中间体，再加入乙二醇在230℃下常压反应2.5h制得高流动性亲水改性剂；其中，偏苯三酸、水与己内酰胺的摩尔比为0.65:0.075:100，中间体与乙二醇的摩尔比为1:1.6，制得的高流动性亲水改性剂的数均分子量为3500g/mol；
(4)缩聚反应；
向酯化反应产物中加入高流动性亲水改性剂、三(壬苯基)亚磷酸酯和抗氧化剂616后进行预缩聚反应和终缩聚反应制得共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料；其中，高流动性亲水改性剂的添加量为间苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠摩尔分数之和的15％，预缩聚反应的温度为240℃，压力为0.8KPa，时间为1.0h，搅拌速率为10rpm，终缩聚反应的温度为250℃，压力为50Pa，时间为2.0h，搅拌速率为10rpm，三(壬苯基)亚磷酸酯的加入量为间苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.004％，抗氧化剂616的加入量为间苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.015％。
最终制得的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的数均分子量为14000g/mol，特性粘度为0.56dL/g，熔融指数为12g/10min，熔体加工过程中粘度降为0.009dL/g，表面与水的接触角为18°，饱和吸水率为220％，共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料在聚酯中添加量为7wt％时，聚酯纤维经阳离子染料常压沸染后上染率为95％。
实施例10
一种共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，步骤如下：
(1)配置浆料；
将间苯二甲酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠、二元醇I(乙二醇和丙二醇质量比1:1的混合物)和钛系复合催化剂混合打浆制得浆料；其中，钛系复合催化剂是通过二氧化硅负载钛酸四丁酯后与醋酸钴复合而得，混合打浆的搅拌速率为20rpm，时间为0.8h，间苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔比为1:8:1，间苯二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔量之和与二元醇I的摩尔量之比为1:1.8，钛系复合催化剂的加入量为间苯二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的150ppm，钛系复合催化剂中钛酸四丁酯、二氧化硅和醋酸钴的摩尔比为1:8:8；
(2)酯化反应；
将浆料进行酯化反应，其中，酯化反应的温度为250℃，压力为70KPa，时间为3.5h，搅拌速率为16rpm，酯化反应产物的特性粘度为0.22dL/g；
(3)制备高流动性亲水改性剂；
将己内酰胺和偏苯四酸以水为催化剂在230℃下常压反应3.5h制得中间体，再加入二元醇II(丁二醇和戊二醇质量比1:1的混合物)在250℃下常压反应2.5h制得高流动性亲水改性剂；其中，偏苯四酸、水与己内酰胺的摩尔比为0.6:0.085:100，中间体与二元醇II的摩尔比为1:1.6，制得的高流动性亲水改性剂的数均分子量为3500g/mol；
(4)缩聚反应；
向酯化反应产物中加入高流动性亲水改性剂、磷酸三甲酯和抗氧化剂1010后进行预缩聚反应和终缩聚反应制得共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料；其中，高流动性亲水改性剂的添加量为间苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠摩尔分数之和的18％，预缩聚反应的温度为260℃，压力为0.8KPa，时间为2h，搅拌速率为12rpm，终缩聚反应的温度为250℃，压力为160Pa，时间为2.5h，搅拌速率为10rpm，磷酸三甲酯的加入量为间苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.015％，抗氧化剂1010的加入量为间苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.025％。
最终制得的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的数均分子量为14000g/mol，特性粘度为56dL/g，熔融指数为13g/10min，熔体加工过程中粘度降为0.012dL/g，表面与水的接触角为22°，饱和吸水率为250％，共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料在聚酯中添加量为9wt％时，聚酯纤维经阳离子染料常压沸染后上染率为97％。
实施例11
一种共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，步骤如下：
(1)配置浆料；
将呋喃二甲酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠、二元醇I(乙二醇、丙二醇和丁二醇质量比1:1:1的混合物)和钛系复合催化剂混合打浆制得浆料；其中，钛系复合催化剂是通过二氧化硅负载钛酸四丁酯后与醋酸钴复合而得，混合打浆的搅拌速率为20rpm，时间为0.8h，呋喃二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔比为1:9:1，呋喃二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔量之和与二元醇I的摩尔量之比为1:2.0，钛系复合催化剂的加入量为呋喃二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的150ppm，钛系复合催化剂中钛酸四丁酯、二氧化硅和醋酸钴的摩尔比为1:8:8；
(2)酯化反应；
将浆料进行酯化反应，其中，酯化反应的温度为250℃，压力为70KPa，时间为3.5h，搅拌速率为16rpm，酯化反应产物的特性粘度为0.24dL/g；
(3)制备高流动性亲水改性剂；
将己内酰胺和支化结构酸(偏苯三酸和偏苯四酸质量比1:1的混合物)以水为催化剂在230℃下常压反应3.5h制得中间体，再加入二元醇II(己二醇、庚二醇和辛二醇质量比1:1:1的混合物)在250℃下常压反应2.5h制得高流动性亲水改性剂；其中，支化结构酸、水与己内酰胺的摩尔比为1.0:0.1:100，中间体与二元醇II的摩尔比为1:1.6，制得的高流动性亲水改性剂的数均分子量为4000g/mol；
(4)缩聚反应；
向酯化反应产物中加入高流动性亲水改性剂、磷酸三甲酯和抗氧化剂1010后进行预缩聚反应和终缩聚反应制得共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料；其中，高流动性亲水改性剂的添加量为呋喃二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠摩尔分数之和的20％，预缩聚反应的温度为260℃，压力为0.8KPa，时间为2h，搅拌速率为12rpm，终缩聚反应的温度为250℃，压力为160Pa，时间为2.5h，搅拌速率为10rpm，磷酸三甲酯的加入量为呋喃二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.015％，抗氧化剂1010的加入量为呋喃二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.025％。
最终制得的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的数均分子量为12500g/mol，特性粘度为55dL/g，熔融指数为14g/10min，熔体加工过程中粘度降为0.013dL/g，表面与水的接触角为25°，饱和吸水率为160％，共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料在聚酯中添加量为8wt％时，聚酯纤维经阳离子染料常压沸染后上染率为97.5％。
实施例12
一种共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，步骤如下：
(1)配置浆料；
将对苯二甲酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠、乙二醇和钛系复合催化剂混合打浆制得浆料；其中，钛系复合催化剂是通过二氧化硅负载偏钛酸后与醋酸钴复合而得，混合打浆的搅拌速率为20rpm，时间为0.8h，对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔比为1:8:1，对苯二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠的摩尔量之和与乙二醇的摩尔量之比为1:1.8，钛系复合催化剂的加入量为对苯二甲酸和间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的150ppm，钛系复合催化剂中偏钛酸、二氧化硅和醋酸钴的摩尔比为1:8:8；
(2)酯化反应；
将浆料进行酯化反应，其中，酯化反应的温度为250℃，压力为70KPa，时间为3.5h，搅拌速率为16rpm，酯化反应产物的特性粘度为0.23dL/g；
(3)制备高流动性亲水改性剂；
将己内酰胺和支化结构酸(均苯四甲酸、环戊烷四酸和二苯酮四酸质量比1:1:1的混合物)以水为催化剂在230℃下常压反应3.5h制得中间体，再加入乙二醇在250℃下常压反应2.5h制得高流动性亲水改性剂；其中，支化结构酸、水与己内酰胺的摩尔比为0.5:0.06:100，中间体与乙二醇的摩尔比为1:1.6，制得的高流动性亲水改性剂的数均分子量为4000g/mol；
(4)缩聚反应；
向酯化反应产物中加入高流动性亲水改性剂、三(壬苯基)亚磷酸酯和抗氧化剂1010后进行预缩聚反应和终缩聚反应制得共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料；其中，其中，高流动性亲水改性剂的添加量为对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠摩尔分数之和的17％，预缩聚反应的温度为260℃，压力为0.8KPa，时间为2h，搅拌速率为12rpm，终缩聚反应的温度为250℃，压力为160Pa，时间为2.5h，搅拌速率为10rpm，三(壬苯基)亚磷酸酯的加入量为对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.015％，抗氧化剂1010的加入量为对苯二甲酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠质量之和的0.025％。
最终制得的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的数均分子量为13000g/mol，特性粘度为0.56dL/g，熔融指数为14.5g/10min，熔体加工过程中粘度降为0.011dL/g，表面与水的接触角为23°，饱和吸水率为240％，共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料在聚酯中添加量为10wt％时，聚酯纤维经阳离子染料常压沸染后上染率为98％。
Claims (8)
1.共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，其特征是：将二元酸I、二元酸II和二元醇I混合均匀后进行酯化反应，酯化反应结束后引入高流动性亲水改性剂进行预缩聚反应和终缩聚反应制得共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料；
所述二元酸I为除间苯二甲酸-5-磺酸钠以外的用于合成聚酯的二元酸中的一种以上；
所述二元酸II为间苯二甲酸-5-磺酸钠；
所述高流动性亲水改性剂的制备方法为：将己内酰胺和支化结构酸或酸酐以水为催化剂在200～240℃下常压反应2.0～4.0h制得中间体，再加入二元醇II在220～260℃下常压反应2.0～3.0h制得高流动性亲水改性剂，所述高流动性亲水改性剂的数均分子量为1000～4000g/mol；
所述支化结构酸或酸酐为均苯四甲酸酐、环戊烷四酸二酐、二苯酮四酸二酐、偏苯三酸酐、偏苯四酸二酐、均苯四甲酸、环戊烷四酸、二苯酮四酸、偏苯三酸和偏苯四酸中的一种以上；
所述二元醇II为乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇和癸二醇中的一种以上；
所述二元醇I与二元醇II相同或者为除二元醇II以外的用于合成聚酯的二元醇中的一种以上；
共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的分子链由二元酸I链段、二元酸II链段、二元醇I链段、二元醇II链段、己内酰胺链段和M链段构成；
所述二元酸I链段为除间苯二甲酸-5-磺酸钠以外的用于合成聚酯的二元酸链段中的一种以上；
所述二元酸II链段为间苯二甲酸-5-磺酸钠链段；
所述二元醇II链段为乙二醇链段、丙二醇链段、丁二醇链段、戊二醇链段、己二醇链段、庚二醇链段、辛二醇链段、壬二醇链段和癸二醇链段中的一种以上；
所述二元醇I链段与二元醇II链段相同或者为除二元醇II以外的用于合成聚酯的二元醇链段中的一种以上；
所述M链段为均苯四甲酸链段、环戊烷四酸链段、二苯酮四酸链段、偏苯三酸链段和偏苯四酸链段中的一种以上；
共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的熔融指数为8～15g/10min，熔体加工过程中粘度降≤0.02dL/g，表面与水的接触角≤30°，饱和吸水率≥150％，共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料在聚酯中添加量为4～10wt％时，聚酯纤维经阳离子染料常压沸染后上染率为94％～98％。
2.根据权利要求1所述的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，其特征在于，共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的数均分子量为12000～20000g/mol，特性粘度为0.55～0.65dL/g。
3.根据权利要求1所述的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，其特征在于，高流动性亲水改性剂的制备方法中，支化结构酸或酸酐、水与己内酰胺的摩尔比为0.1～1.0:0.01～0.1:100，中间体与二元醇II的摩尔比为1:1.2～1.6。
4.根据权利要求1所述的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)配置浆料
将二元酸I、二元酸II、二元醇I和钛系复合催化剂混合打浆制得浆料，钛系复合催化剂由钛硅复合催化剂与钴系催化剂复合而成，钛硅复合催化剂由硅系催化剂负载钛系催化剂而得；
(2)酯化反应
将浆料进行酯化反应；
(3)缩聚反应
向酯化反应产物中加入高流动性亲水改性剂、热稳定剂和抗氧化剂后进行预缩聚反应和终缩聚反应制得共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料。
5.根据权利要求4所述的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，其特征在于，二元酸I为对苯二甲酸、间苯二甲酸和呋喃二甲酸中的一种以上，二元醇I为乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇和癸二醇中的一种以上，钛系催化剂为钛酸四丁酯或偏钛酸，硅系催化剂为二氧化硅，钴系催化剂为醋酸钴，热稳定剂为磷酸三甲酯、烷基磷酸二酯和三(壬苯基)亚磷酸酯中的一种以上，抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168和抗氧化剂616中的一种以上。
6.根据权利要求4所述的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，混合打浆的搅拌速率为5～25rpm，时间为0.5～1.0h；
二元酸I与二元酸II的摩尔比为1:1～9:1；二元酸I和二元酸II的摩尔量之和与二元醇I的摩尔量之比为1:1.1～2.0，钛系复合催化剂的加入量为二元酸I和二元酸II质量之和的20～200ppm，钛系复合催化剂中钛系催化剂、硅系催化剂和钴系催化剂的摩尔比为1:0.1～10:0.1～10。
7.根据权利要求6所述的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，酯化反应的温度为200～260℃，压力为20～80KPa，时间为2～4h，搅拌速率为5～20rpm；酯化反应产物的特性粘度为0.10～0.25dL/g。
8.根据权利要求7所述的共聚型高流动性亲水易染聚酯母粒基体材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，预缩聚反应的温度为220～270℃，压力为0.5～1.0KPa，时间为0.5～2.5h，搅拌速率为5～15rpm，终缩聚反应的温度为220～270℃，压力为0～200Pa，时间为1.0～3.0h，搅拌速率为5～10rpm；
高流动性亲水改性剂的添加量为二元酸I与二元酸II摩尔分数之和的5％～20％，热稳定剂的加入量为二元酸I与二元酸II质量之和的0.001％～0.02％，抗氧化剂的加入量为二元酸I与二元酸II质量之和的0.001％～0.03％。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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