CN114182389B - 一种水减量海岛纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水减量海岛纤维的制备方法，包括螺杆混合步骤，即将海相原料和岛相原料分别送入各自的双螺杆进行塑化混合，按重量份数计，海相原料包含100份水溶性共聚酯、20‑30份COPET、0.5‑2份酯交换催化剂；海组分螺杆混合的温度为260‑290℃，转速为600‑1000转/分；水溶性共聚酯的分子链中含有结构单元1、结构单元2及结构单元3；结构单元3为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；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；水减量海岛纤维在100℃下完全溶除海组分的时间为1‑17min。本发明开发的一种可水减量的海岛纤维，其具有在常温下纤维不易粘连、在高温下能够快速溶解于水的特性。

Description

一种水减量海岛纤维的制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料及纤维技术领域，涉及一种水减量海岛纤维的制备方法。
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聚合物材料取代COPET。
磺酸盐型水溶性聚酯在近年来取得了一定的进展，已经有相关的磺酸盐可溶性聚酯纤维问世。然而磺酸盐类水溶性聚酯易常温吸湿溶胀，导致纤维粘连。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。海岛纤维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，首先将海岛纤维制成无纺布，然后浸渍水性聚氨酯，固化后可使用水开纤，取代传统的有机溶剂丙酮。在超纤革的制备过程中存在多个高温工序，而磺酸盐类水溶性聚酯在高温下易吸湿粘连，导致其在超纤革上的应用受阻，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的水溶性共聚酯进而由其制备水减量海岛纤维具有重要的意义。
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，提供一种水减量海岛纤维的制备方法及所制得的可水减量的海岛纤维。本发明开发的一种可水减量的海岛纤维，其具有在常温（50℃以内）下纤维不易粘连、在高温（80-100℃）下能够快速溶解于水的特性。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种水减量海岛纤维的制备方法，包括螺杆混合步骤，即将海相原料和岛相原料分别送入各自的双螺杆进行塑化混合，按重量份数计，海相原料包含100份水溶性共聚酯、20-30份COPET、0.5-2份酯交换催化剂；本发明旨在利用水溶性共聚酯与COPET之间的酯交换反应在水溶性共聚酯分子主链中引入的水中易电离的磺酸盐基团，提高水溶性共聚酯的在高温下的水溶性，其中，COPET的重量份控制在20-30份较为合理，过少的COPET起不到改善水溶速度的效果，过多的COPET引入反而会导致酯交换的产物低温易吸湿溶胀，不利于纺丝，甚至导致部分COPET没有参与酯交换反应，由于COPET本身不能溶解分散在纯水中，特别是体系中残留了未反应的COPET时，则会导致反应性共混产物无法溶净；
海组分螺杆混合的温度为260-290℃，转速为600-1000转/分；海组分螺杆混合的温度与转速应控制在以上的标注范围内，否则会导致酯交换反应不充分，致使COPET残留而导致螺杆混合后的组分不能完全溶解于纯水中；
水溶性共聚酯的分子链中含有结构单元1、结构单元2及结构单元3；
结构单元1为对苯二甲酸残基，其结构式如下：
；
结构单元2为乙二醇残基，其结构式如下：
；
结构单元3为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，在沸水中，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；
水减量海岛纤维在100℃下完全溶除海组分的时间为1-17min。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种水减量海岛纤维的制备方法，COPET的分子链中含有间苯二甲酸-5-磺酸钠残基和PEG4000残基，间苯二甲酸-5-磺酸钠残基的含量为总酸残基（即间苯二甲酸-5-磺酸钠残基和对苯二甲酸残基）的6-14mol%，PEG4000残基的含量为总醇残基（即乙二醇残基和PEG4000残基）的5-20mol%，PET是由对苯二甲酸和乙二醇反应获得，COPET是共聚PET，共聚组分中间苯二甲酸-5-磺酸钠是带磺基的间苯二甲酸，替代部分的对苯二甲酸；PEG是分子量4000的聚乙二醇，替代部分的乙二醇；酯交换催化剂为醋酸镧、醋酸铈或钛酸四丁酯。
如上所述的一种水减量海岛纤维的制备方法，岛相原料为非水溶性的可熔纺型聚合物（PET或尼龙6）。
如上所述的一种水减量海岛纤维的制备方法，岛组分螺杆混合的温度在300℃以下，岛组分螺杆混合的温度与海组分螺杆混合温度相差不宜过大否则会对纺丝产生不利影响。
如上所述的一种水减量海岛纤维的制备方法，海相原料与岛相原料的质量比为10:90-50:50。
如上所述的一种水减量海岛纤维的制备方法，具体步骤如下：
（1）原料的准备；
（2）螺杆混合；
（3）纺丝；
经复合纺丝组件，海相和岛相在喷丝板处汇合喷丝形成初生纤维；
（4）牵伸；
初生纤维经拉伸后获得水减量海岛纤维。
如上所述的一种水减量海岛纤维的制备方法，结构单元3的含量为结构单元1含量的30-40mol%；在水溶性共聚酯的分子链中结构单元3的含量至关重要，过高的结构单元3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；过低的结构单元3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。
如上所述的一种水减量海岛纤维的制备方法，结构单元3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；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。
如上所述的一种水减量海岛纤维的制备方法，结构单元2的含量为结构单元1含量的60-70mol%。
如上所述的一种水减量海岛纤维的制备方法，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。
本发明的原理如下：
本发明的水减量海岛纤维具有在常温下纤维不易粘连、在高温下能够快速溶解于水的特性，其海组分为特定的水溶性共聚酯与传统的COPET碱溶性共聚酯的酯交换反应产物，特定的水溶性共聚酯是以二羟基烷基羧酸盐残基（即结构单元3）作为水溶性能的核心结构的水溶性共聚酯；
现有纺丝用COPET的聚合物分子链上的磺酸盐基团浓度较低，磺酸盐虽然水解性优于本申请使用的烷基酸盐，但是磺酸盐的结构空间位阻大，并且低温易吸湿溶解，这导致在制备熔融纺丝型水溶性聚合物上造成困难，因此，目前可融纺型COPET主要为磺酸盐含量较低的碱溶性共聚酯，即利用稀碱作为溶解基质，通过碱催化COPET降解的作用，到达溶除的效果，其本质为“分解”而非真正意义上的水溶解；
本发明的水减量海岛纤维之所以在常温下纤维不易粘连是因为：
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，进而实现了海岛纤维在常温下纤维不易粘连；
本发明的水减量海岛纤维之所以在高温下能够快速溶解于水是因为：
（1）特定的水溶性共聚酯由于温度增加，离子的电离作用也越强，所以在高温下，上述特定的水溶性共聚酯即二羟基烷基羧酸盐改性的共聚酯也具有较高的溶解速度，能够达到在高温下溶解于水中的效果；
（2）特定的水溶性共聚酯与传统的COPET碱溶性共聚酯酯交换后，将COPET上的磺酸盐基团引入水溶性共聚酯中，在水溶性共聚酯分子主链中引入少量的水中易电离出阳离子的磺酸盐基团进一步加速了电离成核的过程，改善了水溶性共聚酯的水溶性；此外，本申请通过控制特定的水溶性共聚酯与传统的COPET碱溶性共聚酯的比例关系保证了水溶性共聚酯分子主链中引入的水中易电离的磺酸盐基团含量适宜，不会导致水减量海岛纤维在常温下纤维粘连。
有益效果
（1）本发明通过酯交换的方法，在烷基酸盐类水溶性共聚酯的分子链上引入少量COPET片段，利用磺酸盐的水溶性优势改善烷基酸盐类水溶性共聚酯的热水溶解速度；
（2）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、水减量海岛纤维在100℃下完全溶除海组分的时间：取20g海岛纤维，加入到1000ml的100℃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。例如：30:70海岛组分的纤维，当纤维在热水中失重为30%时，即为水减量海岛纤维在100℃下完全溶除海组分的时间。
7、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
一种水减量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：制备步骤如下：
（a）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；
（b）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%；
（c）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；
COPET：COPET的分子链中含有间苯二甲酸-5-磺酸钠残基和PEG4000残基，间苯二甲酸-5-磺酸钠残基的含量为总酸残基的6mol%，PEG4000残基的含量为总醇残基的20mol%；
酯交换催化剂：醋酸镧；
岛相原料：PET；
（2）螺杆混合；
按重量份数计，将100份水溶性共聚酯、20份COPET、0.5份酯交换催化剂混合后作为海相原料，将海相原料和岛相原料分别送入各自的双螺杆进行塑化混合；海组分螺杆混合的温度为283℃，转速为600转/分；岛组分螺杆混合的温度为285℃；海相原料与岛相原料的质量比为30:70；
（3）纺丝；
经复合纺丝组件，海相和岛相在喷丝板处汇合喷丝形成初生纤维；
（4）牵伸；
初生纤维经拉伸后获得水减量海岛纤维。
最终制得的水减量海岛纤维在100℃下完全溶除海组分的时间为11min，粘连性测试表明纤维之间未发生粘连。
对比例1
一种海岛纤维的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于对比例1中的海相原料中没有COPET，且水溶性共聚酯的加入量为120份。
最终制得的海岛纤维在100℃下完全溶除海组分的时间为26min，粘连性测试表明纤维之间未发生粘连。
与实施例1相比，对比例1的海岛纤维在100℃下完全溶除海组分的时间远远大于实施例1，这是因为相比于对比例1，实施例1在水溶性共聚酯分子主链中引入的水中易电离的磺酸盐基团，提高水溶性共聚酯的在高温下的水溶性，而没有引入磺酸盐基团的水溶性共聚酯的溶解速度相对更慢。
对比例2
一种海岛纤维的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于对比例2中的海相原料中COPET的加入量为15份，且水溶性共聚酯的加入量为105份。
最终制得的海岛纤维在100℃下完全溶除海组分的时间为22min，粘连性测试表明纤维之间未发生粘连。
与实施例1相比，对比例2的海岛纤维在100℃下完全溶除海组分的时间远远大于实施例1，这是因为引入过少的磺酸盐基团，对溶解速度改善不明显。
对比例3
一种海岛纤维的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于对比例3中的海相原料中COPET的加入量为35份，且水溶性共聚酯的加入量为85份。
最终制得的海岛纤维无法完全溶除海组分，粘连性测试表明纤维之间发生轻微粘连。
与实施例1相比，对比例3的海岛纤维无法完全溶除海组分，这是因为添加过多的COPET在螺杆共混时，COPET没有全部参与酯交换反应进入分子链中，而COPET不溶于纯水中，并且导致链段中的磺酸盐量过多，表现为获得的纤维发生轻微的粘连。
对比例4
一种海岛纤维的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于对比例4中的步骤（2）的海组分螺杆混合的温度为300℃。
最终无法成功制得海岛纤维，这是因为海组分螺杆混合的温度过高，导致聚合物微降解，使得丝束不稳定，无可纺性。
对比例5
一种海岛纤维的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于对比例5中的步骤（2）的海组分螺杆混合的温度为250℃。
最终制得的海岛纤维无法完全溶除海组分，粘连性测试表明纤维之间未发生粘连。
与实施例1相比，对比例5的海岛纤维无法完全溶除海组分，这是因为海组分螺杆混合的温度过低，COPET酯交换不充分。
对比例6
一种海岛纤维的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于对比例6中的步骤（2）的海组分螺杆混合的转速为1200转/分。
最终无法成功制得海岛纤维，这是因为海组分螺杆转速过高，导致聚合物微降解，使得丝束不稳定，无可纺性。
对比例7
一种海岛纤维的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于对比例7中的步骤（2）的海组分螺杆混合的转速为500转/分。
最终制得的海岛纤维无法完全溶除海组分，粘连性测试表明纤维之间发生轻微粘连。
与实施例1相比，对比例7的海岛纤维无法完全溶除海组分，这是因为海组分螺杆混合的转速过低，COPET酯交换不充分。
实施例2
一种水减量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：制备步骤如下：
（a）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；
（b）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%；
（c）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；
COPET：COPET的分子链中含有间苯二甲酸-5-磺酸钠残基和PEG4000残基，间苯二甲酸-5-磺酸钠残基的含量为总酸残基的8mol%，PEG4000残基的含量为总醇残基的10mol%；
酯交换催化剂：醋酸镧；
岛相原料：PET；
（2）螺杆混合；
按重量份数计，将100份水溶性共聚酯、21份COPET、0.8份酯交换催化剂混合后作为海相原料，将海相原料和岛相原料分别送入各自的双螺杆进行塑化混合；海组分螺杆混合的温度为285℃，转速为700转/分；岛组分螺杆混合的温度为290℃；海相原料与岛相原料的质量比为10:90；
（3）纺丝；
经复合纺丝组件，海相和岛相在喷丝板处汇合喷丝形成初生纤维；
（4）牵伸；
初生纤维经拉伸后获得水减量海岛纤维。
最终制得的水减量海岛纤维在100℃下完全溶除海组分的时间为2min，粘连性测试表明纤维之间未发生粘连。
实施例3
一种水减量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：制备步骤如下：
（a）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；
（b）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%；
（c）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；
COPET：COPET的分子链中含有间苯二甲酸-5-磺酸钠残基和PEG4000残基，间苯二甲酸-5-磺酸钠残基的含量为总酸残基的10mol%，PEG4000残基的含量为总醇残基的5mol%；
酯交换催化剂：醋酸铈；
岛相原料：PET；
（2）螺杆混合；
按重量份数计，将100份水溶性共聚酯、23份COPET、1份酯交换催化剂混合后作为海相原料，将海相原料和岛相原料分别送入各自的双螺杆进行塑化混合；海组分螺杆混合的温度为290℃，转速为1000转/分；岛组分螺杆混合的温度为290℃；海相原料与岛相原料的质量比为25:75；
（3）纺丝；
经复合纺丝组件，海相和岛相在喷丝板处汇合喷丝形成初生纤维；
（4）牵伸；
初生纤维经拉伸后获得水减量海岛纤维。
最终制得的水减量海岛纤维在100℃下完全溶除海组分的时间为2min，粘连性测试表明纤维之间未发生粘连。
实施例4
一种水减量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：制备步骤如下：
（a）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；
（b）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%；
（c）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；
COPET：COPET的分子链中含有间苯二甲酸-5-磺酸钠残基和PEG4000残基，间苯二甲酸-5-磺酸钠残基的含量为总酸残基的14mol%，PEG4000残基的含量为总醇残基的15mol%；
酯交换催化剂：醋酸铈；
岛相原料：尼龙6；
（2）螺杆混合；
按重量份数计，将100份水溶性共聚酯、25份COPET、1.3份酯交换催化剂混合后作为海相原料，将海相原料和岛相原料分别送入各自的双螺杆进行塑化混合；海组分螺杆混合的温度为260℃，转速为920转/分；岛组分螺杆混合的温度为270℃；海相原料与岛相原料的质量比为30:70；
（3）纺丝；
经复合纺丝组件，海相和岛相在喷丝板处汇合喷丝形成初生纤维；
（4）牵伸；
初生纤维经拉伸后获得水减量海岛纤维。
最终制得的水减量海岛纤维在100℃下完全溶除海组分的时间为6min，粘连性测试表明纤维之间未发生粘连。
实施例5
一种水减量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：制备步骤如下：
（a）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；
（b）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%；
（c）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；
COPET：COPET的分子链中含有间苯二甲酸-5-磺酸钠残基和PEG4000残基，间苯二甲酸-5-磺酸钠残基的含量为总酸残基的6mol%，PEG4000残基的含量为总醇残基的20mol%；
酯交换催化剂：钛酸四丁酯；
岛相原料：尼龙6；
（2）螺杆混合；
按重量份数计，将100份水溶性共聚酯、28份COPET、1.7份酯交换催化剂混合后作为海相原料，将海相原料和岛相原料分别送入各自的双螺杆进行塑化混合；海组分螺杆混合的温度为272℃，转速为840转/分；岛组分螺杆混合的温度为275℃；海相原料与岛相原料的质量比为30:70；
（3）纺丝；
经复合纺丝组件，海相和岛相在喷丝板处汇合喷丝形成初生纤维；
（4）牵伸；
初生纤维经拉伸后获得水减量海岛纤维。
最终制得的水减量海岛纤维在100℃下完全溶除海组分的时间为4min，粘连性测试表明纤维之间未发生粘连。
实施例6
一种水减量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：制备步骤如下：
（a）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；
（b）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%；
（c）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；
COPET：COPET的分子链中含有间苯二甲酸-5-磺酸钠残基和PEG4000残基，间苯二甲酸-5-磺酸钠残基的含量为总酸残基的6mol%，PEG4000残基的含量为总醇残基的20mol%；
酯交换催化剂：钛酸四丁酯；
岛相原料：尼龙6；
（2）螺杆混合；
按重量份数计，将100份水溶性共聚酯、30份COPET、2份酯交换催化剂混合后作为海相原料，将海相原料和岛相原料分别送入各自的双螺杆进行塑化混合；海组分螺杆混合的温度为270℃，转速为780转/分；岛组分螺杆混合的温度为270℃；海相原料与岛相原料的质量比为10:90；
（3）纺丝；
经复合纺丝组件，海相和岛相在喷丝板处汇合喷丝形成初生纤维；
（4）牵伸；
初生纤维经拉伸后获得水减量海岛纤维。
最终制得的水减量海岛纤维在100℃下完全溶除海组分的时间为2min，粘连性测试表明纤维之间未发生粘连。
实施例7
一种水减量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：制备步骤如下：
（a）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；
（b）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%；
（c）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；
COPET：COPET的分子链中含有间苯二甲酸-5-磺酸钠残基和PEG4000残基，间苯二甲酸-5-磺酸钠残基的含量为总酸残基的14mol%，PEG4000残基的含量为总醇残基的20mol%；
酯交换催化剂：醋酸镧；
岛相原料：PET；
（2）螺杆混合；
按重量份数计，将100份水溶性共聚酯、20份COPET、2份酯交换催化剂混合后作为海相原料，将海相原料和岛相原料分别送入各自的双螺杆进行塑化混合；海组分螺杆混合的温度为285℃，转速为960转/分；岛组分螺杆混合的温度为300℃；海相原料与岛相原料的质量比为10:90；
（3）纺丝；
经复合纺丝组件，海相和岛相在喷丝板处汇合喷丝形成初生纤维；
（4）牵伸；
初生纤维经拉伸后获得水减量海岛纤维。
最终制得的水减量海岛纤维在100℃下完全溶除海组分的时间为1min，粘连性测试表明纤维之间未发生粘连。
实施例8
一种水减量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：制备步骤如下：
（a）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；
（b）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%；
（c）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；
COPET：COPET的分子链中含有间苯二甲酸-5-磺酸钠残基和PEG4000残基，间苯二甲酸-5-磺酸钠残基的含量为总酸残基的6mol%，PEG4000残基的含量为总醇残基的5mol%；
酯交换催化剂：醋酸镧；
岛相原料：PET；
（2）螺杆混合；
按重量份数计，将100份水溶性共聚酯、26份COPET、0.5份酯交换催化剂混合后作为海相原料，将海相原料和岛相原料分别送入各自的双螺杆进行塑化混合；海组分螺杆混合的温度为260℃，转速为650转/分；岛组分螺杆混合的温度为265℃；海相原料与岛相原料的质量比为30:70；
（3）纺丝；
经复合纺丝组件，海相和岛相在喷丝板处汇合喷丝形成初生纤维；
（4）牵伸；
初生纤维经拉伸后获得水减量海岛纤维。
最终制得的水减量海岛纤维在100℃下完全溶除海组分的时间为17min，粘连性测试表明纤维之间未发生粘连。

Claims (10)

1.一种水减量海岛纤维的制备方法，包括螺杆混合步骤，即将海相原料和岛相原料分别送入各自的双螺杆进行塑化混合，其特征在于，按重量份数计，海相原料包含100份水溶性共聚酯、20-30份COPET、0.5-2份酯交换催化剂；
海组分螺杆混合的温度为260-290℃，转速为600-1000转/分；
水溶性共聚酯的分子链中含有结构单元1、结构单元2及结构单元3；
结构单元1为对苯二甲酸残基；
结构单元2为乙二醇残基；
结构单元3为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；
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；
COPET为以对苯二甲酸、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共聚酯；
水减量海岛纤维在100℃下完全溶除海组分的时间为1-17min。
2.根据权利要求1所述的一种水减量海岛纤维的制备方法，其特征在于，COPET的分子链中含有间苯二甲酸-5-磺酸钠残基和PEG4000残基，间苯二甲酸-5-磺酸钠残基的含量为总酸残基的6-14mol％，PEG4000残基的含量为总醇残基的5-20mol％；酯交换催化剂为醋酸镧、醋酸铈或钛酸四丁酯。
3.根据权利要求1所述的一种水减量海岛纤维的制备方法，其特征在于，岛相原料为非水溶性的可熔纺型聚合物。
4.根据权利要求3所述的一种水减量海岛纤维的制备方法，其特征在于，岛组分螺杆混合的温度在300℃以下。
5.根据权利要求1所述的一种水减量海岛纤维的制备方法，其特征在于，海相原料与岛相原料的质量比为10:90-50:50。
6.根据权利要求1所述的一种水减量海岛纤维的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)原料的准备；
(2)螺杆混合；
(3)纺丝；
经复合纺丝组件，海相和岛相在喷丝板处汇合喷丝形成初生纤维；
(4)牵伸；
初生纤维经拉伸后获得水减量海岛纤维。
7.根据权利要求1所述的一种水减量海岛纤维的制备方法，其特征在于，结构单元3的含量为结构单元1含量的30-40mol％。
8.根据权利要求7所述的一种水减量海岛纤维的制备方法，其特征在于，结构单元3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。
9.根据权利要求1所述的一种水减量海岛纤维的制备方法，其特征在于，结构单元2的含量为结构单元1含量的60-70mol％。
10.根据权利要求1所述的一种水减量海岛纤维的制备方法，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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