CN113929889B - 水溶性共聚酯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水溶性共聚酯，其分子链中含有对苯二甲酸残基、乙二醇残基及二羟基烷基羧酸盐残基，羟基烷基羧酸盐残基的含量为对苯二甲酸残基含量的30‑40mol％，乙二醇残基的含量为对苯二甲酸残基含量的60‑70mol％；水溶性共聚酯的端羧基含量为30‑35mmol/kg；水溶性共聚酯在50℃下的标准回潮率为1‑5％；水溶性共聚酯在50℃下的溶解速度为0.0001‑0.003g/min，在100℃下的溶解速度为0.1‑1g/min。本发明开发的一种水溶性共聚酯其具有常温(50℃以内)下溶胀率低、高温(80‑100℃)下易溶解于水的特性，能够满足水性超纤革及其中间产品无纺布应用需求。

Description

水溶性共聚酯
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种水溶性共聚酯。
背景技术
以对苯二甲酸、乙二醇、间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸盐为主要原料制得的碱可溶性COPET已经成功的被应用于碱可溶的复合纤维纺制。然而碱溶性共聚酯在溶解过程使用氢氧化钠热水溶液不利于环境，以此人们迫切开发完全水可溶的的聚合物材料取代COPET。
近年来，水溶性聚酯的制备取得一定的进展，例如一些水溶性聚酯已成熟地应用在涂料、浆料、粘合剂等领域中，也有一些水溶性聚酯实现了可纺性，并用于制备可水减量的复合纤维。然而现有的水溶性聚酯应用到无纺布制备甚至是超纤基布制备时，往往难以实施，其主要的难点在于现有的水溶性聚酯在无纺布及基布制造工艺的工作环境下易于吸湿后产生纤维表面的溶胀现象，使得在无纺布以及后续的加工过程中容易发生纤维之间的相互粘结，特别是一些含水处理的工序中，例如上油工序中油剂含水容易导致以水溶性聚酯作为海组分的海岛纤维发生纤维间的相互粘结而使得制得的无纺布因纤维粘结破坏了传统的纤维骨架结构使得无纺布的性能变差，严重时甚至无法进行无纺布加工等等。
海岛纤维无纺布是制备聚氨酯超细纤维合成革(简称：超纤革)的主要原料之一，并且影响了超纤革的减量开纤工艺。水性超纤革的核心技术是实现水减量。目前水减量开纤超纤革开发过程中，由于现有水溶性聚酯短纤维材料在非织造布、特别是超纤革用非织造布方面的应用开发仍然不够成熟，目前基于超纤革领域主要仍是使用COPET或PVA材料作为海岛纤维的海组分。
基于此，开发一种能够满足水性超纤革及其中间产品无纺布应用需求的水溶性共聚酯具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种水溶性共聚酯。本发明开发的一种水溶性共聚酯其具有常温(50℃以内)下溶胀率低、高温(80-100℃)下易溶解于水的特性。
现有技术的水溶性聚酯中水溶性能的核心结构为磺酸盐残基，随着结构中磺酸盐含量的增加，材料逐渐显现出水溶解性，然而磺酸盐结构在水溶解性上表现出的优势却导致了此类聚酯易于吸湿溶胀，并产生粘连问题。
相比于现有技术，本发明开发了一种新的共聚酯，所述共聚酯的水溶性能的核心结构为二羟基烷基羧酸盐残基，其水解的机理与磺酸盐结构相同，均是通过在共聚酯的分子链上引入羧酸盐，羧酸盐基团在水中离解产生COO-和碱金属阳离子，从而产生电离作用，进而让水溶性共聚酯溶解在水里。
由于二羟基烷基羧酸盐结构的极性不如磺酸盐，所以在常温下，本发明的水溶性共聚酯在水中的溶解性不如磺酸盐类的水溶性共聚酯，可以保证本发明的水溶性共聚酯在常温下不溶解于水；由于温度增加，离子的电离作用也越强，所以在高温下，二羟基烷基羧酸盐改性的共聚酯也具有较高的溶解速度，取得高温下溶解于水中的效果。
为达到上述目的，本发明采用的方案如下：
一种水溶性共聚酯，分子链中含有对苯二甲酸残基、乙二醇残基及二羟基烷基羧酸盐残基；
水溶性共聚酯的端羧基含量为30-35mmol/kg；通常常温下吸湿溶胀慢的水溶性共聚酯在沸水中的溶解速度也相对于磺酸盐类水溶性共聚酯来得更慢，为提高水溶性能，控制水溶性共聚酯的端羧基含量被发现有益于促进高温水溶性能，在沸水下，分子运动剧烈，碱金属盐易于失电子，在二羟基烷基羧酸盐的离子解离下，弱酸强碱则使体系成一定的弱碱性，则可促进端羧基的离子化，进而促进聚合物电离，因此需要确保水溶性共聚酯获得一定的端羧基含量；然而作为纺丝聚合物通常需要尽可能低的端羧基值，因此端羧基需要严格控制在极窄的范围内，水溶性共聚酯的端羧基含量过高，在纺丝过程中容易出现断头丝；水溶性共聚酯的端羧基含量过低，会影响共聚酯的水溶性；
水溶性共聚酯在50℃下的标准回潮率为1-5％；标准回潮率太高，会存在与现有磺酸盐型水溶性共聚酯相同的吸湿粘连的问题；标准回潮率太低，不容易溶解，难以在水减量过程中吸水溶出；
水溶性共聚酯在50℃下的溶解速度为0.0001-0.003g/min，在100℃下的溶解速度为0.1-1g/min；现有磺酸盐型水溶性共聚酯在50℃下的溶解速度为0.0067-0.133g/min，在100℃下的溶解速度为0.12-1g/min；对比可以看出本发明的水溶性共聚酯呈现出低温不容易吸水、高温容易吸水的特征，在保证水溶性的同时解决了现有磺酸盐型水溶性共聚酯存在的易于吸湿溶胀后粘连的问题。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种水溶性共聚酯，二羟基烷基羧酸盐残基的含量为对苯二甲酸残基含量的30-40mol％；在水溶性共聚酯的分子链中二羟基烷基羧酸盐残基的含量至关重要，过高的二羟基烷基羧酸盐残基占比将导致水溶性共聚酯的标准回潮率过大，甚至会存在可纺性的问题；过低的羟基烷基羧酸盐残基占比则将导致水溶性共聚酯的标准回潮率过低，其更进一步的表现为吸湿溶胀慢，导致无法溶解。
如上所述的一种水溶性共聚酯，二羟基烷基羧酸盐对应的金属离子为钾离子、钠离子、铷离子或锂离子。
如上所述的一种水溶性共聚酯，二羟基烷基羧酸盐残基为2,2-二羟甲基丙酸钾残基、2,2-二羟甲基丙酸铷残基、2,2-二羟甲基丁酸钾残基、2,2-二羟甲基丁酸铷残基、N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸钾残基、N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸铷残基、2,2-二羟甲基丁酸钠残基或N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸锂残基。
如上所述的一种水溶性共聚酯，二羟基烷基羧酸盐对应的金属离子为钾离子或铷离子；相比于锂盐和钠盐，钾盐和铷盐失去电子的能力更强，能够更好地协同端羧基电离成离子态，产生离子电荷而形成球状粒子分散在水中，提升水溶性共聚酯在高温下的溶解速度。
如上所述的一种水溶性共聚酯，乙二醇残基的含量为对苯二甲酸残基含量的60-70mol％。
如上所述的一种水溶性共聚酯，水溶性共聚酯的特性粘度为0.5-0.75dL/g；特性粘度低，分子量小，更容易水解，但水溶性共聚酯的特性粘度过小，则水溶性共聚酯的分子量过小，纺出的纤维强度过低无法进行后续的无纺布加工；水溶性共聚酯的特性粘度过大，则水溶性共聚酯的分子量过大，难以进行海岛纤维的纺制，且在水减量中难以溶出。
本发明还提供了制备如上所述的一种水溶性共聚酯的方法，具体步骤如下：
(1)将对苯二甲酸二甲酯、乙二醇、二羟基烷基羧酸盐、催化剂、稳定剂依次加入反应釜中，搅拌均匀；
(2)搅拌，升温至180-263℃进行酯交换反应，通入氮气排出甲醇，至生成的甲醇量达到理论值的95％；
(3)升高反应温度(若有必要)至260-290℃，降低反应釜内的压力至50-266Pa(绝对气压)，搅拌，进行缩聚反应至水溶性共聚酯的特性粘度达到预期值。
有益效果
本发明采用二羟基烷基羧酸盐残基作为水溶性共聚酯的水溶性能的核心结构，使得水溶性共聚酯具有水溶性适中的效果，可以达到聚酯在常温或低温的水中不溶解，在高温的水中溶解的效果。
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。
本发明中术语“残基”的意思是任何由相应结构的单体经缩聚或自由基反应而引入聚合物的有机结构。
以下各实施例和对比例中一些参数的测试方法如下：
1、端羧基含量：按照GB/T 14190-2017纤维级聚酯(PET)切片试验方法进行测试。
2、特性粘度：测试方法为SN1015-2001-T，进出口瓶级聚酯切片特性粘度测定方法。
3、水溶性共聚酯在50℃下的标准回潮率：按照GB/T 6503-2017测试标准回潮率，调湿温度进行方法偏离为(50±2)℃，采用“箱外冷称法”测定，烘箱的温度为(105±3)℃，时间为1h。
4、水溶性共聚酯在100℃下的溶解速度：取10g水溶性共聚酯，加入到1000ml的100℃的热水中，记录水溶性共聚酯加入热水到完全溶解的时间，然后用水溶性共聚酯的质量除以溶解时间，即可得到水溶性共聚酯在100℃下的溶解速度。
5、水溶性共聚酯在50℃下的溶解速度：取10g水溶性共聚酯，加入到1000ml的50℃的热水中，记录水溶性共聚酯加入热水到完全溶解的时间，然后用水溶性共聚酯的质量除以溶解时间，即可得到水溶性共聚酯在50℃下的溶解速度。若4小时后仍未能完全溶解，则将共聚酯取出干燥称重，溶解速度＝(原重量-4小时后的残余重量)g/240min。
6、海岛纤维的海组分在100℃下的溶解速度：取20g海岛纤维，加入到1000ml的100℃的热水中，记录海岛纤维加入热水到海组分完全溶解的时间，用海组分的质量除以溶解时间，即可得到海岛纤维的海组分在100℃下的溶解速度。
7、海岛纤维的海组分在50℃下的溶解速度：取20g海岛纤维，加入到1000ml的50℃的热水中，每分钟取样测量海岛纤维的重量，直至恒重，记录海岛纤维加入热水到海组分完全溶解的时间，用海组分的质量除以溶解时间，即可得到海岛纤维的海组分在50℃下的溶解速度。若4小时后仍未能完全溶解，则将海岛纤维取出干燥称重，溶解速度＝(原重量-4小时后的残余重量)g/240min。
8、粘连性：在50℃下，以5N施加于一束纤维的表面，除去应力后观察纤维是否结团，如果是，则证明纤维之间发生粘连；反之，则证明纤维之间未发生粘连。
以下各实施例中涉及的原料来源如下：
对苯二甲酸二甲酯：日本帝人株式会社；
乙二醇：中国石化上海石油化工股份有限公司；
2,2-二羟甲基丙酸钾、2,2-二羟甲基丙酸铷、2,2-二羟甲基丁酸钠、2,2-二羟甲基丁酸钾、2,2-二羟甲基丁酸铷、N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸锂、N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸钾、N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸铷，这些二羟基烷基羧酸盐都是通过2,2-二羟甲基丙酸、2,2-二羟甲基丁酸、N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸与相应的碱金属氢氧化物进行酸碱中和反应制得的，参考文献为CN201410508873.3。
实施例1
一种水溶性共聚酯的制备方法，具体步骤如下：
(1)将3.1mol的2,2-二羟甲基丙酸钾、7.5mol的乙二醇、10mol的对苯二甲酸二甲酯、0.87g的磷酸、0.87g的钛酸四丁酯依次加入反应釜中，搅拌均匀；
(2)搅拌，升温至180℃进行酯交换反应，通入氮气排出甲醇，至生成的甲醇量达到理论值的95％；
(3)升高反应温度至290℃，降低反应釜内的压力至290Pa，搅拌，进行缩聚反应至水溶性共聚酯的特性粘度达到0.75dL/g。
最终制得的水溶性共聚酯的分子链中含有对苯二甲酸残基、乙二醇残基及2,2-二羟甲基丙酸钾残基；2,2-二羟甲基丙酸钾残基的含量为对苯二甲酸残基含量的31mol％；乙二醇残基的含量为对苯二甲酸残基含量的69mol％；水溶性共聚酯的端羧基含量为35mmol/kg；水溶性共聚酯在50℃下的标准回潮率为1.5％；水溶性共聚酯在50℃下的溶解速度为0.0005g/min，在100℃下的溶解速度为0.2g/min。
对比例1
一种共聚酯的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于步骤(1)中的2,2-二羟甲基丙酸钾的加入量为5mol，乙二醇的加入量为5.6mol。
最终制得的共聚酯的分子链中含有对苯二甲酸残基、乙二醇残基及2,2-二羟甲基丙酸钾残基；2,2-二羟甲基丙酸钾残基的含量为对苯二甲酸残基含量的50mol％；乙二醇残基的含量为对苯二甲酸残基含量的50mol％；共聚酯在50℃下的标准回潮率为7％；共聚酯在50℃下的溶解速度为0.3g/min，在100℃下的溶解速度为2g/min。
对比例2
一种共聚酯的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于步骤(1)中的2,2-二羟甲基丙酸钾的加入量为2mol，乙二醇的加入量为8.5mol。
最终制得的共聚酯的分子链中含有对苯二甲酸残基、乙二醇残基及2,2-二羟甲基丙酸钾残基；2,2-二羟甲基丙酸钾残基的含量为对苯二甲酸残基含量的20mol％；乙二醇残基的含量为对苯二甲酸残基含量的80mol％；共聚酯在50℃下的标准回潮率为0.6％；共聚酯在50℃下的溶解速度为0.0003g/min，在100℃下的溶解速度为0.005g/min。
将实施例1、对比例1、对比例2对比可以看出，实施例1的共聚酯在50℃下的标准回潮率大于对比例2，小于对比例1，实施例1的共聚酯在50℃下几乎不溶解，在100℃下溶解，对比例1的共聚酯在50℃和100℃下都溶解，对比例2在50℃和100℃都几乎不溶解，由此可知在水溶性共聚酯的分子链中二羟基烷基羧酸盐残基的含量至关重要，过高的二羟基烷基羧酸盐残基占比将导致水溶性共聚酯的标准回潮率过大，甚至会存在可纺性的问题；过低的羟基烷基羧酸盐残基占比则将导致水溶性共聚酯的标准回潮率过低，其更进一步的表现为吸湿溶胀慢，导致无法溶解。
对比例3
一种水溶性共聚酯的制备方法，具体步骤如下：
(1)将1mol的2,2-二羟甲基丙酸锂、9.6mol的乙二醇、10mol的对苯二甲酸二甲酯、0.791g的磷酸、0.791g的钛酸四丁酯依次加入反应釜中，搅拌均匀；
(2)搅拌，升温至180℃进行酯交换反应，通入氮气排出甲醇，至生成的甲醇量达到理论值的95％；
(3)升高反应温度至250℃，降低反应釜内的压力至266Pa，搅拌，进行缩聚反应至水溶性共聚酯的特性粘度达到0.5dL/g。
最终制得的水溶性共聚酯的分子链中含有对苯二甲酸残基、乙二醇残基及2,2-二羟甲基丙酸锂残基；2,2-二羟甲基丙酸锂残基的含量为对苯二甲酸残基含量的10mol％；乙二醇残基的含量为对苯二甲酸残基含量的90mol％；水溶性共聚酯的端羧基含量为20mmol/kg；水溶性共聚酯在50℃下的标准回潮率为0.02％；水溶性共聚酯在50℃下的溶解速度为0.00001g/min，在100℃下的溶解速度为0.0001g/min。
将实施例1与对比例3对比可以看出，实施例1的共聚酯在50℃下几乎不溶解，在100℃下溶解，对比例3的共聚酯在50℃和100℃都几乎不溶解，由此可知水溶性共聚酯的端羧基含量过低，会影响共聚酯的水溶性。
实施例2
一种水溶性共聚酯的制备方法，具体步骤如下：
(1)将3mol的2,2-二羟甲基丁酸钾、7.5mol的乙二醇、10mol的对苯二甲酸二甲酯、0.865g的磷酸、0.865g的钛酸四丁酯依次加入反应釜中，搅拌均匀；
(2)搅拌，升温至263℃进行酯交换反应，通入氮气排出甲醇，至生成的甲醇量达到理论值的95％；
(3)升高反应温度至270℃，降低反应釜内的压力至266Pa，搅拌，进行缩聚反应至水溶性共聚酯的特性粘度达到0.5dL/g。
最终制得的水溶性共聚酯的分子链中含有对苯二甲酸残基、乙二醇残基及2,2-二羟甲基丁酸钾残基；2,2-二羟甲基丁酸钾残基的含量为对苯二甲酸残基含量的30mol％；乙二醇残基的含量为对苯二甲酸残基含量的70mol％；水溶性共聚酯的端羧基含量为31.2mmol/kg；水溶性共聚酯在50℃下的标准回潮率为2.2％；水溶性共聚酯在50℃下的溶解速度为0.001g/min，在100℃下的溶解速度为0.4g/min。
实施例3
一种水溶性共聚酯的制备方法，具体步骤如下：
(1)将3mol的2,2-二羟甲基丙酸钠、7.5mol的乙二醇、10mol的对苯二甲酸二甲酯、0.867g的磷酸、0.867g的钛酸四丁酯依次加入反应釜中，搅拌均匀；
(2)搅拌，升温至263℃进行酯交换反应，通入氮气排出甲醇，至生成的甲醇量达到理论值的95％；
(3)升高反应温度至270℃，降低反应釜内的压力至266Pa，搅拌，进行缩聚反应至水溶性共聚酯的特性粘度达到0.5dL/g。
最终制得的水溶性共聚酯的分子链中含有对苯二甲酸残基、乙二醇残基及2,2-二羟甲基丙酸钠残基；2,2-二羟甲基丙酸钠残基的含量为对苯二甲酸残基含量的30mol％；乙二醇残基的含量为对苯二甲酸残基含量的70mol％；水溶性共聚酯的端羧基含量为31.1mmol/kg；水溶性共聚酯在50℃下的标准回潮率为1.3％；水溶性共聚酯在50℃下的溶解速度为0.0004g/min，在100℃下的溶解速度为0.18g/min。
实施例4
一种水溶性共聚酯的制备方法，具体步骤如下：
(1)将3mol的2,2-二羟甲基丁酸铷、7.5mol的乙二醇、10mol的对苯二甲酸二甲酯、0.921g的磷酸、0.921g的钛酸四丁酯依次加入反应釜中，搅拌均匀；
(2)搅拌，升温至263℃进行酯交换反应，通入氮气排出甲醇，至生成的甲醇量达到理论值的95％；
(3)升高反应温度至270℃，降低反应釜内的压力至266Pa，搅拌，进行缩聚反应至水溶性共聚酯的特性粘度达到0.5dL/g。
最终制得的水溶性共聚酯的分子链中含有对苯二甲酸残基、乙二醇残基及2,2-二羟甲基丁酸铷残基；2,2-二羟甲基丁酸铷残基的含量为对苯二甲酸残基含量的30mol％；乙二醇残基的含量为对苯二甲酸残基含量的70mol％；水溶性共聚酯的端羧基含量为30.7mmol/kg；水溶性共聚酯在50℃下的标准回潮率为3％；水溶性共聚酯在50℃下的溶解速度为0.0014g/min，在100℃下的溶解速度为0.6g/min。
实施例5
一种水溶性共聚酯的制备方法，具体步骤如下：
(1)将3.5mol的N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸锂、6.9mol的乙二醇、10mol的对苯二甲酸二甲酯、0.895g的磷酸、0.895g的钛酸四丁酯依次加入反应釜中，搅拌均匀；
(2)搅拌，升温至200℃进行酯交换反应，通入氮气排出甲醇，至生成的甲醇量达到理论值的95％；
(3)升高反应温度至260℃，降低反应釜内的压力至50Pa，搅拌，进行缩聚反应至水溶性共聚酯的特性粘度达到0.75dL/g。
最终制得的水溶性共聚酯的分子链中含有对苯二甲酸残基、乙二醇残基及N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸锂残基；N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸锂残基的含量为对苯二甲酸残基含量的35mol％；乙二醇残基的含量为对苯二甲酸残基含量的65mol％；水溶性共聚酯的端羧基含量为30mmol/kg；水溶性共聚酯在50℃下的标准回潮率为1％；水溶性共聚酯在50℃下的溶解速度为0.0001g/min，在100℃下的溶解速度为0.1g/min。
实施例6
一种水溶性共聚酯的制备方法，具体步骤如下：
(1)将3.2mol的2,2-二羟甲基丙酸铷、7.4mol的乙二醇、10mol的对苯二甲酸二甲酯、0.918g的磷酸、0.918g的钛酸四丁酯依次加入反应釜中，搅拌均匀；
(2)搅拌，升温至210℃进行酯交换反应，通入氮气排出甲醇，至生成的甲醇量达到理论值的95％；
(3)升高反应温度至280℃，降低反应釜内的压力至120Pa，搅拌，进行缩聚反应至水溶性共聚酯的特性粘度达到0.65dL/g。
最终制得的水溶性共聚酯的分子链中含有对苯二甲酸残基、乙二醇残基及2,2-二羟甲基丙酸铷残基；2,2-二羟甲基丙酸铷残基的含量为对苯二甲酸残基含量的32mol％；乙二醇残基的含量为对苯二甲酸残基含量的68mol％；水溶性共聚酯的端羧基含量为32.5mmol/kg；水溶性共聚酯在50℃下的标准回潮率为1.6％；水溶性共聚酯在50℃下的溶解速度为0.0003g/min，在100℃下的溶解速度为0.5g/min。
实施例7
一种水溶性共聚酯的制备方法，具体步骤如下：
(1)将4mol的2,2-二羟甲基丁酸铷、6.4mol的乙二醇、10mol的对苯二甲酸二甲酯、0.972g的磷酸、0.972g的钛酸四丁酯依次加入反应釜中，搅拌均匀；
(2)搅拌，升温至220℃进行酯交换反应，通入氮气排出甲醇，至生成的甲醇量达到理论值的95％；
(3)升高反应温度至265℃，降低反应釜内的压力至200Pa，搅拌，进行缩聚反应至水溶性共聚酯的特性粘度达到0.6dL/g。
最终制得的水溶性共聚酯的分子链中含有对苯二甲酸残基、乙二醇残基及2,2-二羟甲基丁酸铷残基；2,2-二羟甲基丁酸铷残基的含量为对苯二甲酸残基含量的40mol％；乙二醇残基的含量为对苯二甲酸残基含量的60mol％；水溶性共聚酯的端羧基含量为30.4mmol/kg；水溶性共聚酯在50℃下的标准回潮率为5％；水溶性共聚酯在50℃下的溶解速度为0.003g/min，在100℃下的溶解速度为1g/min。
实施例8
一种水溶性共聚酯的制备方法，具体步骤如下：
(1)将3.5mol的2,2-二羟甲基丁酸钾、7.1mol的乙二醇、10mol的对苯二甲酸二甲酯、0.913g的磷酸、0.913g的钛酸四丁酯依次加入反应釜中，搅拌均匀；
(2)搅拌，升温至230℃进行酯交换反应，通入氮气排出甲醇，至生成的甲醇量达到理论值的95％；
(3)升高反应温度至275℃，降低反应釜内的压力至80Pa，搅拌，进行缩聚反应至水溶性共聚酯的特性粘度达到0.7dL/g。
最终制得的水溶性共聚酯的分子链中含有对苯二甲酸残基、乙二醇残基及2,2-二羟甲基丁酸钾残基；2,2-二羟甲基丁酸钾残基的含量为对苯二甲酸残基含量的35mol％；乙二醇残基的含量为对苯二甲酸残基含量的65mol％；水溶性共聚酯的端羧基含量为32mmol/kg；水溶性共聚酯在50℃下的标准回潮率为3.2％；水溶性共聚酯在50℃下的溶解速度为0.0016g/min，在100℃下的溶解速度为0.46g/min。
实施例9
一种水溶性共聚酯的制备方法，具体步骤如下：
(1)将3.8mol的N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸铷、6.7mol的乙二醇、10mol的对苯二甲酸二甲酯、0.995g的磷酸、0.995g的钛酸四丁酯依次加入反应釜中，搅拌均匀；
(2)搅拌，升温至190℃进行酯交换反应，通入氮气排出甲醇，至生成的甲醇量达到理论值的95％；
(3)升高反应温度至285℃，降低反应釜内的压力至90Pa，搅拌，进行缩聚反应至水溶性共聚酯的特性粘度达到0.7dL/g。
最终制得的水溶性共聚酯的分子链中含有对苯二甲酸残基、乙二醇残基及N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸铷残基；N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸铷残基的含量为对苯二甲酸残基含量的38mol％；乙二醇残基的含量为对苯二甲酸残基含量的62mol％；水溶性共聚酯的端羧基含量为33.6mmol/kg；水溶性共聚酯在50℃下的标准回潮率为4.6％；水溶性共聚酯在50℃下的溶解速度为0.0025g/min，在100℃下的溶解速度为0.8g/min。
实施例10
一种水溶性共聚酯的制备方法，具体步骤如下：
(1)将3.6mol的N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸钠、7mol的乙二醇、10mol的对苯二甲酸二甲酯、0.933g的磷酸、0.933g的钛酸四丁酯依次加入反应釜中，搅拌均匀；
(2)搅拌，升温至190℃进行酯交换反应，通入氮气排出甲醇，至生成的甲醇量达到理论值的95％；
(3)升高反应温度至290℃，降低反应釜内的压力至60Pa，搅拌，进行缩聚反应至水溶性共聚酯的特性粘度达到0.72dL/g。
最终制得的水溶性共聚酯的分子链中含有对苯二甲酸残基、乙二醇残基及N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸钠残基；N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸钠残基的含量为对苯二甲酸残基含量的36mol％；乙二醇残基的含量为对苯二甲酸残基含量的64mol％；水溶性共聚酯的端羧基含量为34.8mmol/kg；水溶性共聚酯在50℃下的标准回潮率为4％；水溶性共聚酯在50℃下的溶解速度为0.002g/min，在100℃下的溶解速度为0.55g/min。
实施例11
一种可水减量的海岛纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)原料的准备：
水溶性共聚酯：源自实施例1；
聚醚改性聚硅氧烷：聚醚改性聚硅氧烷中的聚醚链段为聚乙二醇链段结构和聚丙二醇链段结构，聚醚改性聚硅氧烷中乙氧基和丙氧基的质量比为80:20；聚醚改性聚硅氧烷中聚乙二醇链段和聚丙二醇链段的含量之和为20wt％；
岛相原料：尼龙6；
(2)螺杆混合；
将水溶性共聚酯和聚醚改性聚硅氧烷混合后作为海相原料，其中，海相原料中聚醚改性聚硅氧烷的含量为2wt％；对海相原料和岛相原料进行干燥处理至水分含量为29ppm，然后分别送入各自的双螺杆进行塑化混合；
(3)纺丝；
采用37岛的纺丝组件进行纺丝，海相和岛相在喷丝板处汇合喷丝形成初生纤维；
(4)牵伸；
初生纤维进冷却、牵伸、卷曲、定型，即可得海岛比例为30:70的可水减量的海岛纤维；
最终制得的可水减量的海岛纤维在50℃下的溶解速度为0.0003g/min，100℃下的溶解速度为0.55g/min，粘连性测试表明纤维之间未发生粘连。
实施例12
一种可水减量的海岛纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)原料的准备：
水溶性共聚酯：源自实施例2；
聚醚改性聚硅氧烷：聚醚改性聚硅氧烷中的聚醚链段为聚乙二醇链段结构和聚丙二醇链段结构，聚醚改性聚硅氧烷中乙氧基和丙氧基的质量比为65:35；聚醚改性聚硅氧烷中聚乙二醇链段和聚丙二醇链段的含量之和为25wt％；
岛相原料：尼龙6；
(2)螺杆混合；
将水溶性共聚酯和聚醚改性聚硅氧烷混合后作为海相原料，其中，海相原料中聚醚改性聚硅氧烷的含量为0.1wt％；对海相原料和岛相原料进行干燥处理至水分含量为28ppm，然后分别送入各自的双螺杆进行塑化混合；
(3)纺丝；
采用200岛的纺丝组件进行纺丝，海相和岛相在喷丝板处汇合喷丝形成初生纤维；
(4)牵伸；
初生纤维进冷却、牵伸、卷曲、定型，即可得海岛比例为10:90的可水减量的海岛纤维；
最终制得的可水减量的海岛纤维在50℃下的溶解速度为0.0007g/min，100℃下的溶解速度为1g/min，粘连性测试表明纤维之间未发生粘连。
实施例13
一种可水减量的海岛纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)原料的准备：
水溶性共聚酯：源自实施例7；
聚醚改性聚硅氧烷：聚醚改性聚硅氧烷中的聚醚链段为聚乙二醇链段结构和聚丙二醇链段结构，聚醚改性聚硅氧烷中乙氧基和丙氧基的质量比为70:30；聚醚改性聚硅氧烷中聚乙二醇链段和聚丙二醇链段的含量之和为22wt％；
岛相原料：尼龙6；
(2)螺杆混合；
将水溶性共聚酯和聚醚改性聚硅氧烷混合后作为海相原料，其中，海相原料中聚醚改性聚硅氧烷的含量为1.5wt％；对海相原料和岛相原料进行干燥处理至水分含量为27ppm，然后分别送入各自的双螺杆进行塑化混合；
(3)纺丝；
采用64岛的纺丝组件进行纺丝，海相和岛相在喷丝板处汇合喷丝形成初生纤维；
(4)牵伸；
初生纤维进冷却、牵伸、卷曲、定型，即可得海岛比例为25:75的可水减量的海岛纤维；
最终制得的可水减量的海岛纤维在50℃下的溶解速度为0.0022g/min，100℃下的溶解速度为2.5g/min，粘连性测试表明纤维之间未发生粘连。
实施例14
一种可水减量的海岛纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)原料的准备：
水溶性共聚酯：源自实施例8；
聚醚改性聚硅氧烷：聚醚改性聚硅氧烷中的聚醚链段为聚乙二醇链段结构和聚丙二醇链段结构，聚醚改性聚硅氧烷中乙氧基和丙氧基的质量比为70:30；聚醚改性聚硅氧烷中聚乙二醇链段和聚丙二醇链段的含量之和为30wt％；
岛相原料：PET；
(2)螺杆混合；
将水溶性共聚酯和聚醚改性聚硅氧烷混合后作为海相原料，其中，海相原料中聚醚改性聚硅氧烷的含量为1.2wt％；对海相原料和岛相原料进行干燥处理至水分含量为28ppm，然后分别送入各自的双螺杆进行塑化混合；
(3)纺丝；
采用100岛的纺丝组件进行纺丝，海相和岛相在喷丝板处汇合喷丝形成初生纤维；
(4)牵伸；
初生纤维进冷却、牵伸、卷曲、定型，即可得海岛比例为30:70的可水减量的海岛纤维；
最终制得的可水减量的海岛纤维在50℃下的溶解速度为0.0012g/min，100℃下的溶解速度为1.2g/min，粘连性测试表明纤维之间未发生粘连。
实施例15
一种可水减量的海岛纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)原料的准备：
水溶性共聚酯：源自实施例9；
聚醚改性聚硅氧烷：聚醚改性聚硅氧烷中的聚醚链段为聚乙二醇链段结构和聚丙二醇链段结构，聚醚改性聚硅氧烷中乙氧基和丙氧基的质量比为70:30；聚醚改性聚硅氧烷中聚乙二醇链段和聚丙二醇链段的含量之和为30wt％；
岛相原料：PET；
(2)螺杆混合；
将水溶性共聚酯和聚醚改性聚硅氧烷混合后作为海相原料，其中，海相原料中聚醚改性聚硅氧烷的含量为0.8wt％；对海相原料和岛相原料进行干燥处理至水分含量为25ppm，然后分别送入各自的双螺杆进行塑化混合；
(3)纺丝；
采用120岛的纺丝组件进行纺丝，海相和岛相在喷丝板处汇合喷丝形成初生纤维；
(4)牵伸；
初生纤维进冷却、牵伸、卷曲、定型，即可得海岛比例为30:70的可水减量的海岛纤维；
最终制得的可水减量的海岛纤维在50℃下的溶解速度为0.0019g/min，100℃下的溶解速度为2g/min，粘连性测试表明纤维之间未发生粘连。
实施例16
一种可水减量的海岛纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)原料的准备：
水溶性共聚酯：源自实施例10；
聚醚改性聚硅氧烷：聚醚改性聚硅氧烷中的聚醚链段为聚乙二醇链段结构和聚丙二醇链段结构，聚醚改性聚硅氧烷中乙氧基和丙氧基的质量比为80:20；聚醚改性聚硅氧烷中聚乙二醇链段和聚丙二醇链段的含量之和为20wt％；
岛相原料：PET；
(2)螺杆混合；
将水溶性共聚酯和聚醚改性聚硅氧烷混合后作为海相原料，其中，海相原料中聚醚改性聚硅氧烷的含量为2wt％；对海相原料和岛相原料进行干燥处理至水分含量为29ppm，然后分别送入各自的双螺杆进行塑化混合；
(3)纺丝；
采用200岛的纺丝组件进行纺丝，海相和岛相在喷丝板处汇合喷丝形成初生纤维；
(4)牵伸；
初生纤维进冷却、牵伸、卷曲、定型，即可得海岛比例为10:90的可水减量的海岛纤维；
最终制得的可水减量的海岛纤维在50℃下的溶解速度为0.0014g/min，100℃下的溶解速度为1g/min，粘连性测试表明纤维之间未发生粘连。
实施例17
一种可水减量的海岛纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)原料的准备：
水溶性共聚酯源自实施例7；
聚醚改性聚硅氧烷：聚醚改性聚硅氧烷中的聚醚链段为聚乙二醇链段结构和聚丙二醇链段结构，聚醚改性聚硅氧烷中乙氧基和丙氧基的质量比为80:20；聚醚改性聚硅氧烷中聚乙二醇链段和聚丙二醇链段的含量之和为30wt％；
岛相原料：PET；
(2)螺杆混合；
将水溶性共聚酯和聚醚改性聚硅氧烷混合后作为海相原料，其中，海相原料中聚醚改性聚硅氧烷的含量为2wt％；对海相原料和岛相原料进行干燥处理至水分含量为29ppm，然后分别送入各自的双螺杆进行塑化混合；
(3)纺丝；
采用200岛的纺丝组件进行纺丝，海相和岛相在喷丝板处汇合喷丝形成初生纤维；
(4)牵伸；
初生纤维进冷却、牵伸、卷曲、定型，即可得海岛比例为30:70的可水减量的海岛纤维；
最终制得的可水减量的海岛纤维在50℃下的溶解速度为0.0026g/min，100℃下的溶解速度为3g/min，粘连性测试表明纤维之间未发生粘连。
实施例18
一种可水减量的海岛纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)原料的准备：
水溶性共聚酯：源自实施例5；
聚醚改性聚硅氧烷：聚醚改性聚硅氧烷中的聚醚链段为聚乙二醇链段结构和聚丙二醇链段结构，聚醚改性聚硅氧烷中乙氧基和丙氧基的质量比为65:35；聚醚改性聚硅氧烷中聚乙二醇链段和聚丙二醇链段的含量之和为20wt％；
岛相原料：PET；
(2)螺杆混合；
将水溶性共聚酯和聚醚改性聚硅氧烷混合后作为海相原料，其中，海相原料中聚醚改性聚硅氧烷的含量为0.1wt％；对海相原料和岛相原料进行干燥处理至水分含量为29ppm，然后分别送入各自的双螺杆进行塑化混合；
(3)纺丝；
采用37岛的纺丝组件进行纺丝，海相和岛相在喷丝板处汇合喷丝形成初生纤维；
(4)牵伸；
初生纤维进冷却、牵伸、卷曲、定型，即可得海岛比例为10:90的可水减量的海岛纤维；
最终制得的可水减量的海岛纤维在50℃下的溶解速度为0.00006g/min，100℃下的溶解速度为0.11g/min，粘连性测试表明纤维之间未发生粘连。

Claims (5)

1.一种水溶性共聚酯，其特征在于，分子链由对苯二甲酸残基、乙二醇残基及二羟基烷基羧酸盐残基构成；
二羟基烷基羧酸盐残基的含量为对苯二甲酸残基含量的30-40mol%，二羟基烷基羧酸盐对应的金属离子为钾离子、钠离子、铷离子或锂离子；
水溶性共聚酯的端羧基含量为30-35mmol/kg；
水溶性共聚酯在50℃下的标准回潮率为1-5%；
水溶性共聚酯在50℃下的溶解速度为0.0001-0.003g/min，在100℃下的溶解速度为0.1-1g/min。
2.根据权利要求1所述的一种水溶性共聚酯，其特征在于，二羟基烷基羧酸盐残基为2,2-二羟甲基丙酸钾残基、2,2-二羟甲基丙酸铷残基、2,2-二羟甲基丁酸钾残基、2,2-二羟甲基丁酸铷残基、N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸钾残基、N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸铷残基、2,2-二羟甲基丁酸钠残基或N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸锂残基。
3.根据权利要求1所述的一种水溶性共聚酯，其特征在于，二羟基烷基羧酸盐对应的金属离子为钾离子或铷离子。
4.根据权利要求1所述的一种水溶性共聚酯，其特征在于，乙二醇残基的含量为对苯二甲酸残基含量的60-70mol%。
5.根据权利要求1所述的一种水溶性共聚酯，其特征在于，水溶性共聚酯的特性粘度为0.5-0.75dL/g。
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