本发明涉及化学纤维技术领域，特别是一种碱溶聚酯纤维及其制备方法。
背景技术：
水溶纤维是一种能在水中溶解或者遇水缓慢水解成水溶性分子或化合物的纤维，当前的水溶纤维主要有聚乙烯醇纤维、海藻纤维和羧甲基纤维素纤维，其中以聚乙烯醇纤维为主，广泛应用于造纸、医用无纺布、女用卫生棉、纺高支纱、制无捻纱以及做绣花底布等方面。
发明专利CN102031571B中一种水溶性聚乙烯醇短纤维的制备方法，包括纺丝原液的制备、纺丝、热处理、纺丝后处理，在纺丝原液的制备中其原料聚乙烯醇的聚合度为1000±200，原液聚乙烯醇的质量浓度为22~27%；纺丝工序中采用的喷丝板孔数不超过24000；热处理过程中热定型温度是150~350℃，干热拉伸倍数是1.4~1.6；纺丝后处理将长丝束切成按要求的长度，再经水洗、上油、开纤和烘干后值得成品。由于聚乙烯醇的可纺性较差，不能纺品质优良的长丝，在使用过程中短纤除无纺布应用外均需纺成纱线才可使用，应用范围受限，制备步骤多，使用不方便。
在现有技术中，鲜少有水溶长纤特别是碱溶聚酯长纤相关的技术披露和报道，因此，开发生产工艺简单、使用方便和应用范围广的碱溶聚酯长丝具有重要意义。
技术实现要素：
本发明的目在于根据现有技术的不足，提供一种碱溶聚酯纤维及其制备方法，具有溶解性能好、生产工艺简单、使用方便和应用范围广的特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种碱溶聚酯纤维，属于溶解型聚酯纤维，溶解型聚酯通过熔融纺丝法制得，可根据喷丝板的选用制备出不同规格和截面形状，熔融纺丝法是熔融全拉伸纤维纺丝方法，溶解型聚酯是碱溶聚酯，碱溶聚酯纤维能够在98~130℃的热碱溶液中完全溶解。
制备碱溶聚酯纤维的碱溶聚酯包含但不限于碱溶性聚对苯二甲酸乙二醇酯、碱溶性聚对苯二甲酸丙二醇酯和碱溶性聚对苯二甲酸丁二醇酯。
碱溶聚酯纤维的截面形状包括但不限于圆形、三叶型、五叶型和十字形，比较面积越大，纤维表面的溶解点越多，碱溶聚酯纤维的溶解性能越好，因此可通过改变纤维的横截面增加纤维的比较面积而实现溶解性能的改善。
碱溶聚酯纤维能够在98~130℃的热碱溶液中完全溶解，碱溶液是指氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，溶液浓度为5~10g/L。
碱溶聚酯纤维的规格有30D/12f、40D/12f、40D/24f、50D/24f、50D/48f、75D/24f、75D/36f、75D/72f、75D/96f、100D/24f、100D/48f、100D/72f、150D/48f等一组或两组以上的组合，不同规格溶解时间不同，所述的碱溶聚酯纤维的溶解时间为20~40分钟。
碱溶聚酯纤维的断裂强度1.5~3.0cN/dtex，断裂伸长率为15~40%。
对本发明更进一步的改进是碱溶聚酯纤维中含有占总质量0.01~1%的碱减量促进剂，碱减量促进剂能够吸附水中的氢氧根离子，加速碱溶聚酯的溶解速度，实现快速溶解完全。
本发明还提供一种碱溶聚酯纤维的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括下列步骤：
（1）碱溶聚酯切片的制备：
按质量称取对苯二甲酸：烷基二醇=1.05~1.5加入反应釜中进行酯化反应，酯化反应温度240~280℃，酯化时间2~8小时，酯化压力30~60kPa，酯化率达到90%以上时往酯化物中添加间苯二甲酸乙二酯-5-磺酸钠为对苯二甲酸和烷基二醇总质量的3~9%、分子量为3000±500的聚乙二醇为对苯二甲酸和烷基二醇总质量的4~10%、催化剂乙二醇锑为对苯二甲酸和烷基二醇总质量的400~600ppm、热稳定剂磷酸三甲酯为对苯二甲酸和烷基二醇总质量的80~200ppm及其他添加剂进行缩聚反应，缩聚反应温度250~285℃，缩聚时间1~7小时，缩聚时反应釜内压力控制在1kPa以下的真空状态，酯化率达到98%以上时缩聚完全，再经挤出切粒制成碱溶聚酯切片。
（2）碱溶纤维的纺制
碱溶聚酯切片在125~140℃下结晶干燥4~8小时，切片含水量在30ppm以下，在螺杆一区温度248~255℃、二区温度257~264℃、三区温度265~273℃和四区温度270~275℃下挤出熔融进入纺丝组件，经喷丝板挤出、冷却，经油剂泵上0.9~1.3%的油剂，通过第一热辊和第二热辊的牵引和拉伸，其中第一热辊的温度是70~90℃，速度是1500~1800m/min，第二热辊的温度是110~130℃，速度是2700~3600m/min，再经卷绕成型即可制成碱溶聚酯纤维。
制备碱溶聚酯的原料中烷基二醇包含但不限于乙二醇，1,3-丙二醇和1,4-丁二醇。
本发明的进一步改进是在碱溶聚酯的缩聚反应过程中添加对苯二甲酸和乙二醇总质量的0.01~1%碱减量促进剂,碱减量促进剂能够吸附水中的氢氧根离子，加速碱溶聚酯的溶解速度，实现快速溶解完全。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
1、本发明所述的碱溶聚酯纤维，能够在98~130℃的热碱溶液中完全溶解，同时使用增大比较面积的横截面结构，溶解性能好。
2、本发明所述的碱溶聚酯纤维，是碱溶聚酯经熔融纺丝法制备的全拉伸纤维，强度高，伸长率小，已经达到使用性能要求，无需再进一步的加工可直接使用，使用方便。
3、本发明所述的碱溶聚酯纤维，拓展了水溶纤维在聚酯方面的发展，同时以全拉伸长纤维的形态投入使用，可大量应用在针织和机织面料中，极大地扩大了应用范围。
4、本发明所述的碱溶聚酯纤维的制备方法，运用生产纤维的方式生产，生产工艺简单，能够高效生产各种规格的长纤维，同时制备的长纤在特定情况下也可以切断成所需长度的短纤维。
5、本发明所述的碱溶聚酯纤维的制备方法，在制备水溶性聚酯的过程中添加碱减量促进剂，能够加速碱溶聚酯的溶解速度，实现快速溶解完全，溶解性能好。
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种碱溶聚酯纤维及其制备方法不局限于实施例。
具体实施方式
实施例1
本发明提供一种碱溶聚酯纤维，属于溶解型聚酯纤维，溶解型聚酯通过熔融纺丝法制得，可根据喷丝板的选用制备出不同规格和截面形状，熔融纺丝法是熔融全拉伸纤维纺丝方法，溶解型聚酯是碱溶聚酯，碱溶聚酯纤维能够在98℃的热碱溶液中完全溶解。
制备碱溶聚酯纤维的碱溶聚酯是碱溶性聚对苯二甲酸乙二醇酯。
碱溶聚酯纤维的截面形状是圆形。
碱溶聚酯纤维能够在98℃的热碱溶液中完全溶解，碱溶液是指氢氧化钠溶液，溶液浓度为10g/L。
碱溶聚酯纤维的规格有30D/12f，碱溶聚酯纤维的溶解时间为40分钟。
碱溶聚酯纤维的断裂强度1.5cN/dtex，断裂伸长率为15%。
对本发明更进一步的改进是碱溶聚酯纤维中含有占总质量1%的碱减量促进剂，碱减量促进剂能够吸附水中的氢氧根离子，加速碱溶聚酯的溶解速度，实现快速溶解完全。
本发明还提供一种碱溶聚酯纤维的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括下列步骤：
（1）碱溶聚酯切片的制备：
按质量称取对苯二甲酸：烷基二醇=1.5加入反应釜中进行酯化反应，酯化反应温度240℃，酯化时间8小时，酯化压力60kPa，酯化率达到90%以上时往酯化物中添加间苯二甲酸乙二酯-5-磺酸钠为对苯二甲酸和乙二醇总质量的9%、分子量为3000±500的聚乙二醇为对苯二甲酸和烷基二醇总质量的10%、催化剂乙二醇锑为对苯二甲酸和烷基二醇总质量的600ppm、热稳定剂磷酸三甲酯为对苯二甲酸和烷基二醇总质量的200ppm及其他添加剂进行缩聚反应，缩聚反应温度250℃，缩聚时间1小时，缩聚时反应釜内压力控制在1kPa以下的真空状态，酯化率达到98%以上时缩聚完全，再经挤出切粒制成碱溶聚酯切片。
（2）碱溶纤维的纺制
碱溶聚酯切片在125℃下结晶干燥8小时，切片含水量在30ppm以下，在螺杆一区温度248℃、二区温度257℃、三区温度265℃和四区温度270℃下挤出熔融进入纺丝组件，经喷丝板挤出、冷却，经油剂泵上0.9%的油剂，通过第一热辊和第二热辊的牵引和拉伸，其中第一热辊的温度是70℃，速度是1500m/min，第二热辊的温度是110℃，速度是2700m/min，再经卷绕成型即可制成碱溶聚酯纤维。
制备碱溶聚酯的原料中烷基二醇是乙二醇。
本发明的进一步改进是在碱溶聚酯的缩聚反应过程中添加对苯二甲酸和乙二醇总质量的1%碱减量促进剂,碱减量促进剂能够吸附水中的氢氧根离子，加速碱溶聚酯的溶解速度，实现快速溶解完全。
实施例2
本发明提供一种碱溶聚酯纤维，属于溶解型聚酯纤维，溶解型聚酯通过熔融纺丝法制得，可根据喷丝板的选用制备出不同规格和截面形状，熔融纺丝法是熔融全拉伸纤维纺丝方法，溶解型聚酯是碱溶聚酯，碱溶聚酯纤维能够在130℃的热碱溶液中完全溶解。
制备碱溶聚酯纤维的碱溶聚酯是碱溶性聚对苯二甲酸丙二醇酯。
碱溶聚酯纤维的截面形状是五叶形。
碱溶聚酯纤维能够在130℃的热碱溶液中完全溶解，碱溶液是指氢氧化钾溶液，溶液浓度为5g/L。
碱溶聚酯纤维的规格是40D/24f，碱溶聚酯纤维的溶解时间为20分钟。
碱溶聚酯纤维的断裂强度3.0cN/dtex，断裂伸长率为40%。
对本发明更进一步的改进是碱溶聚酯纤维中含有占总质量0.01%的碱减量促进剂，碱减量促进剂能够吸附水中的氢氧根离子，加速碱溶聚酯的溶解速度，实现快速溶解完全。
本发明还提供一种碱溶聚酯纤维的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括下列步骤：
（1）碱溶聚酯切片的制备：
按质量称取对苯二甲酸：烷基二醇=1.05加入反应釜中进行酯化反应，酯化反应温度280℃，酯化时间2小时，酯化压力30kPa，酯化率达到90%以上时往酯化物中添加间苯二甲酸乙二酯-5-磺酸钠为对苯二甲酸和乙二醇总质量的3%、分子量为3000±500的聚乙二醇为对苯二甲酸和烷基二醇总质量的4%、催化剂乙二醇锑为对苯二甲酸和烷基二醇总质量的400ppm、热稳定剂磷酸三甲酯为对苯二甲酸和烷基二醇总质量的80ppm及其他添加剂进行缩聚反应，缩聚反应温度285℃，缩聚时间1小时，缩聚时反应釜内压力控制在1kPa以下的真空状态，酯化率达到98%以上时缩聚完全，再经挤出切粒制成碱溶聚酯切片。
（2）碱溶纤维的纺制
碱溶聚酯切片在140℃下结晶干燥4小时，切片含水量在30ppm以下，在螺杆一区温度255℃、二区温度264℃、三区温度273℃和四区温度275℃下挤出熔融进入纺丝组件，经喷丝板挤出、冷却，经油剂泵上1.3%的油剂，通过第一热辊和第二热辊的牵引和拉伸，其中第一热辊的温度是90℃，速度是1800m/min，第二热辊的温度是130℃，速度是3600m/min，再经卷绕成型即可制成碱溶聚酯纤维。
制备碱溶聚酯的原料中烷基二醇是1,3-丙二醇。
本发明的进一步改进是在碱溶聚酯的缩聚反应过程中添加对苯二甲酸和乙二醇总质量的0.01%碱减量促进剂,碱减量促进剂能够吸附水中的氢氧根离子，加速碱溶聚酯的溶解速度，实现快速溶解完全。
实施例3
本发明提供一种碱溶聚酯纤维，属于溶解型聚酯纤维，溶解型聚酯通过熔融纺丝法制得，可根据喷丝板的选用制备出不同规格和截面形状，熔融纺丝法是熔融全拉伸纤维纺丝方法，溶解型聚酯是碱溶聚酯，碱溶聚酯纤维能够在110℃的热碱溶液中完全溶解。
制备碱溶聚酯纤维的碱溶聚酯是碱溶性聚对苯二甲酸丁二醇酯。
碱溶聚酯纤维的截面形状是三叶型。
碱溶聚酯纤维能够在110℃的热碱溶液中完全溶解，碱溶液是指氢氧化钠溶液，溶液浓度为7g/L。
碱溶聚酯纤维的规格是40D/12f，碱溶聚酯纤维的溶解时间为30分钟。
碱溶聚酯纤维的断裂强度2.0cN/dtex，断裂伸长率为27%。
对本发明更进一步的改进是碱溶聚酯纤维中含有占总质量0.5%的碱减量促进剂，碱减量促进剂能够吸附水中的氢氧根离子，加速碱溶聚酯的溶解速度，实现快速溶解完全。
本发明还提供一种碱溶聚酯纤维的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括下列步骤：
（1）碱溶聚酯切片的制备：
按质量称取对苯二甲酸：烷基二醇=1.2加入反应釜中进行酯化反应，酯化反应温度250℃，酯化时间4小时，酯化压力450kPa，酯化率达到90%以上时往酯化物中添加间苯二甲酸乙二酯-5-磺酸钠为对苯二甲酸和乙二醇总质量的6%、分子量为3000±500的聚乙二醇为对苯二甲酸和烷基二醇总质量的7%、催化剂乙二醇锑为对苯二甲酸和烷基二醇总质量的500ppm、热稳定剂磷酸三甲酯为对苯二甲酸和烷基二醇总质量的140ppm及其他添加剂进行缩聚反应，缩聚反应温度260℃，缩聚时间4小时，缩聚时反应釜内压力控制在1kPa以下的真空状态，酯化率达到98%以上时缩聚完全，再经挤出切粒制成碱溶聚酯切片。
（2）碱溶纤维的纺制
碱溶聚酯切片在130℃下结晶干燥6小时，切片含水量在30ppm以下，在螺杆一区温度250℃、二区温度260℃、三区温度268℃和四区温度272℃下挤出熔融进入纺丝组件，经喷丝板挤出、冷却，经油剂泵上1.1%的油剂，通过第一热辊和第二热辊的牵引和拉伸，其中第一热辊的温度是80℃，速度是1650m/min，第二热辊的温度是120℃，速度是3100m/min，再经卷绕成型即可制成碱溶聚酯纤维。
制备碱溶聚酯的原料中烷基二醇是1,4-丁二醇。
本发明的进一步改进是在碱溶聚酯的缩聚反应过程中添加对苯二甲酸和乙二醇总质量的0.5%碱减量促进剂,碱减量促进剂能够吸附水中的氢氧根离子，加速碱溶聚酯的溶解速度，实现快速溶解完全。
碱溶聚酯纤维的截面形状包括但不限于圆形、三叶型、五叶型和十字形。
碱溶聚酯纤维的规格有30D/12f、40D/12f、40D/24f、50D/24f、50D/48f、75D/24f、75D/36f、75D/72f、75D/96f、100D/24f、100D/48f、100D/72f、150D/48f等一组或两组以上的组合。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种碱溶聚酯纤维及其制备方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。