本發(fā)明涉及一種纖維潤滑劑及其制備工藝，屬于有機(jī)材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

一般纖維浸潤劑常用石蠟油作為潤滑劑，但石蠟主要是由烷烴類物質(zhì)組成的，其附著力較差，很容易剝開分離，絲束經(jīng)過石蠟或石蠟油處理后短時(shí)間內(nèi)能夠集束在一起，但是之后很容易分絲起毛，這是由于其沒有強(qiáng)力的附著力。也有人用不飽和脂肪酸(酯)作為基體，用化學(xué)改性方法使不飽和雙鍵環(huán)氧化，在起到潤滑的作用的同時(shí)增加絲束間的結(jié)合，使其不易分絲起毛。但是這種方法也有一定的不足，不飽和脂肪酸會(huì)降低纖維的強(qiáng)度，而且由于不飽和雙鍵含量較少，環(huán)氧化程度不高，束絲作用是有所提升但是提升幅度不夠，兩種原因，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用時(shí)，石蠟油應(yīng)用的更加廣泛。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種新的纖維潤滑劑，該潤滑劑不僅使纖維絲束的附著力(集束力)得到提升，而且提升了纖維的拉伸強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度等性能。

本發(fā)明的另一目的是提供上述纖維潤滑劑的制備方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來具體實(shí)現(xiàn)：

一種纖維潤滑劑，包含不飽和脂肪酸或脂的環(huán)氧化產(chǎn)物和氧化還原法制得的石墨烯。

上述纖維潤滑劑的制備工藝，在不飽和脂肪酸或脂進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng)的過程中，加入石墨烯，使不飽和脂肪酸或脂的環(huán)氧化產(chǎn)物得到改性，即為本發(fā)明纖維潤滑劑。

優(yōu)選的，所述石墨烯為氧化還原法制得的石墨烯。

優(yōu)選的，所述石墨烯是經(jīng)過偶聯(lián)劑改性的石墨烯，所述偶聯(lián)劑優(yōu)選為硅烷偶聯(lián)劑中的一種或兩種以上組合、或者鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或兩種以上的組合。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述改性工藝為：以乙醇作為溶劑，加入水作為水解劑，再向其中加入需要改性的石墨烯，然后開始加入硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行改性，最后過濾、干燥得到改性石墨烯。其中，乙醇：水的質(zhì)量比優(yōu)選9：1。

作為優(yōu)選方案，上述纖維潤滑劑的制備工藝，包括如下步驟：

1)將不飽和脂肪酸或酯、有機(jī)酸混合，向混合物中加入強(qiáng)酸作為催化劑，混合均勻；

2)在向步驟1)的混合液中加入石墨烯粉體，充分?jǐn)嚢柚梁谏木鶆蚍稚⒁海?/p>

3)然后向步驟2)的分散液中滴加雙氧水，反應(yīng)1-24h后分液，除去水層，得到油層；

4)將油層用堿液洗滌，再用水洗滌至中性，最后減壓蒸餾除去100℃以下的低沸點(diǎn)物質(zhì)，得到純凈的含有石墨烯的不飽和脂肪酸或脂的環(huán)氧化產(chǎn)物，即本發(fā)明纖維潤滑劑。

優(yōu)選的，所述步驟1)中，所述不飽和脂肪酸或酯：有機(jī)酸的質(zhì)量比為1:(0.1-1.2)，例如：1：0.1，1：0.2，1：0.5，1：0.6，1：0.8，1：0.9，1：1.0，1：1.1，1：1.2，等；優(yōu)選1：0.3。

優(yōu)選的，所述步驟1)中，所述不飽和脂肪酸采用油酸、亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸等單不飽和脂肪酸或多不飽和脂肪酸中的一種或兩種以上的混合，所用不飽和脂肪酸酯為十六碳脂肪酸甲酯、十八碳脂肪酸甲酯、十六碳脂肪酸乙酯或十八碳脂肪酸乙酯等中的一種或兩種以上的混合。

優(yōu)選的，所述有機(jī)酸采用乙酸、甲酸、丙烯酸等中的一種或兩種以上的混合酸；優(yōu)選乙酸。

優(yōu)選的，所述強(qiáng)酸為鹽酸或硫酸，優(yōu)選鹽酸，進(jìn)一步優(yōu)選H⁺濃度為25mol/L鹽酸。

進(jìn)一步優(yōu)選的，加入鹽酸的量按照不飽和脂肪酸或酯：鹽酸的質(zhì)量比為1：(0.05-0.2)，例如：1：0.05，1：0.08，1：0.1，1：0.12，1：0.15，1：0.17，1：0.2，等；優(yōu)選1：0.1。

優(yōu)選的，所述步驟2)中，石墨烯粉體與不飽和脂肪酸或酯的質(zhì)量比為(0.0005-0.02):1，例如：0.0005：1，0.001：1，0.002：1，0.004：1，0.007：1，0.008：1，0.009：1，0.01：1，0.013：1，0.015：1，0.016：1，0.017：1，0.02：1，等；優(yōu)選0.005：1。

優(yōu)選的，所述步驟2)中，溫度控制在25-80℃，優(yōu)選40℃，攪拌時(shí)間為30min-1h，優(yōu)選45min。

優(yōu)選的，所述步驟3)中，加入雙氧水的量與不飽和脂肪酸或酯的質(zhì)量比為(0.1-2):1，比如：0.1：1，0.5：1，1：1，1.5：1，2：1，等；優(yōu)選0.8：1。

優(yōu)選的，所述步驟3)中，反應(yīng)溫度控制在25℃-130℃，優(yōu)選70℃，雙氧水在30min-1h內(nèi)滴完，優(yōu)選45min。

優(yōu)選的，所述步驟3)中，反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選8h。

本發(fā)明纖維潤滑劑可應(yīng)用于玻璃纖維，聚乙烯纖維，聚酯纖維等中。

本發(fā)明原理：

不飽和脂肪酸(酯)上含有1個(gè)或者多個(gè)不飽和雙鍵，可以通過加入有機(jī)酸和雙氧水，生成過氧化有機(jī)酸，在強(qiáng)酸的作用下進(jìn)攻不飽和雙鍵，使其環(huán)氧化，眾所周知，環(huán)氧基團(tuán)對基體的附著結(jié)合都有顯著效果，所以經(jīng)過改性的不飽和脂肪酸(酯)用作纖維浸潤劑可以顯著提高纖維絲的集束性，降低分絲率。而本發(fā)明在這個(gè)改性的基礎(chǔ)上，在反應(yīng)中加入石墨烯，利用石墨烯表面的官能團(tuán)，提高與改性不飽和脂肪酸(酯)的相容性，增加與纖維的界面結(jié)合力，從而顯著提高纖維強(qiáng)度，并且石墨烯相比于其他填料，其密度很小，可以制備輕質(zhì)高強(qiáng)材料。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明在不飽和脂肪酸(酯)環(huán)氧化反應(yīng)的同時(shí)加入石墨烯，由于用氧化還原法制備的石墨烯相比于傳統(tǒng)無機(jī)填料具有很大優(yōu)勢，其表面含有許多含氧官能團(tuán)，如羧基、羥基、環(huán)氧基等，與不飽和脂肪酸(酯)具有很好的相容性，且由于石墨烯本身具有高強(qiáng)度、低密度等優(yōu)點(diǎn)，所以加入石墨烯后不僅能夠提升改性不飽和脂肪酸(酯)對纖維絲束的附著力(集束性)，而且石墨烯復(fù)合到纖維絲束后，能夠顯著提升其拉伸輕度、抗沖擊強(qiáng)度等性能，得到一種輕質(zhì)高強(qiáng)材料。

具體實(shí)施方式

以下對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明

實(shí)施例1：

本實(shí)施例纖維潤滑劑的制備方法是:先將石墨烯粉體用KH560進(jìn)行改性，改性完畢后干燥備用。在裝有冷凝管、溫度計(jì)的四口燒瓶中加入50g的油酸、5g的乙酸和10g、25mol/L的鹽酸，然后攪拌均勻，再向其中加入0.025g的改性石墨烯粉體，80℃下充分?jǐn)嚢?0min。然后稱取5g的雙氧水作為滴加液，在70℃下，30min內(nèi)滴完，然后再反應(yīng)1h。將產(chǎn)物分液，去除水層，在油層中加入堿液充分洗滌，再用蒸餾水進(jìn)行充分洗滌至中性，然后減壓蒸餾除去低沸點(diǎn)物質(zhì)得到純凈產(chǎn)物。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例纖維潤滑劑的制備方法是:先將石墨烯粉體用KH560進(jìn)行改性，改性完畢后干燥備用。在裝有冷凝管、溫度計(jì)的四口燒瓶中加入50g的十六碳脂肪酸甲酯、60g的乙酸和2.5g、25mol/L的鹽酸，然后攪拌均勻，再向其中加入1g的改性石墨烯粉體，25℃下充分?jǐn)嚢?h。然后稱取100g的雙氧水作為滴加液，在130℃下，30min內(nèi)滴完，然后再反應(yīng)24h。將產(chǎn)物分液，去除水層，在油層中加入堿液充分洗滌，再用蒸餾水進(jìn)行充分洗滌至中性，然后減壓蒸餾除去低沸點(diǎn)物質(zhì)得到純凈產(chǎn)物。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例纖維潤滑劑的制備方法是:先將石墨烯粉體用KH560進(jìn)行改性，改性完畢后干燥備用。在裝有冷凝管、溫度計(jì)的四口燒瓶中加入50g的亞油酸、15g的乙酸和5g、25mol/L的鹽酸，然后攪拌均勻，再向其中加入0.25g的改性石墨烯粉體，在40℃下充分?jǐn)嚢?0min。然后稱取40g的雙氧水作為滴加液，在70℃下，40min內(nèi)滴完，然后再反應(yīng)8h。將產(chǎn)物分液，去除水層，在油層中加入堿液充分洗滌，再用蒸餾水進(jìn)行充分洗滌至中性，然后減壓蒸餾除去低沸點(diǎn)物質(zhì)得到純凈產(chǎn)物。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例纖維潤滑劑的制備方法是:先將石墨烯粉體用KH560進(jìn)行改性，改性完畢后干燥備用。在裝有冷凝管、溫度計(jì)的四口燒瓶中加入50g的十八碳脂肪酸甲酯、15g的乙酸和5g、25mol/L的鹽酸，然后攪拌均勻，再向其中加入0.25g的改性石墨烯粉體，50℃下充分?jǐn)嚢?0min。然后稱取40g的雙氧水作為滴加液，在25℃下，60min內(nèi)滴完，然后再反應(yīng)1h。將產(chǎn)物分液，去除水層，在油層中加入堿液充分洗滌，再用蒸餾水進(jìn)行充分洗滌至中性，然后減壓蒸餾除去低沸點(diǎn)物質(zhì)得到純凈產(chǎn)物。

實(shí)施例5：

本實(shí)施例纖維潤滑劑的制備方法是：先將石墨烯粉體用KH570偶聯(lián)劑進(jìn)行改性，改性完畢后干燥備用。在裝有冷凝管、溫度計(jì)的四口燒瓶中加入50g的亞麻酸、15g的丙烯酸和5g、25mol/L的硫酸，然后攪拌均勻，再向其中加入0.25g的改性石墨烯粉體，在60℃下充分?jǐn)嚢?0min。然后稱取40g的雙氧水作為滴加液，在100℃下，50min內(nèi)滴完，然后再反應(yīng)20h。將產(chǎn)物分液，去除水層，在油層中加入堿液充分洗滌，再用蒸餾水進(jìn)行充分洗滌至中性，然后減壓蒸餾除去低沸點(diǎn)物質(zhì)得到純凈產(chǎn)物。

實(shí)施例6：

本實(shí)施例纖維潤滑劑的制備方法是：先將石墨烯粉體用KH602進(jìn)行改性，改性完畢后干燥備用。在裝有冷凝管、溫度計(jì)的四口燒瓶中加入50g的十六碳脂肪酸乙酯、15g的乙酸和5g、12.5mol/L的硫酸，然后攪拌均勻，再向其中加入0.25g的改性石墨烯粉體，在40℃下充分?jǐn)嚢?0min。然后稱取40g的雙氧水作為滴加液，在80℃下，30min內(nèi)滴完，然后再反應(yīng)8h。將產(chǎn)物分液，去除水層，在油層中加入堿液充分洗滌，再用蒸餾水進(jìn)行充分洗滌至中性，然后減壓蒸餾除去低沸點(diǎn)物質(zhì)得到純凈產(chǎn)物。

實(shí)施例7：

本實(shí)施例纖維潤滑劑的制備方法是：先將石墨烯粉體用鈦酸酯進(jìn)行改性，改性完畢后干燥備用。在裝有冷凝管、溫度計(jì)的四口燒瓶中加入50g的花生四烯酸、15g的甲酸和5g、25mol/L的鹽酸，然后攪拌均勻，再向其中加入0.25g的改性石墨烯粉體，充分在70℃下攪拌30min。然后稱取40g的雙氧水作為滴加液，在80℃下，60min內(nèi)滴完，然后再反應(yīng)8h。將產(chǎn)物分液，去除水層，在油層中加入堿液充分洗滌，再用蒸餾水進(jìn)行充分洗滌至中性，然后減壓蒸餾除去低沸點(diǎn)物質(zhì)得到純凈產(chǎn)物。

實(shí)施例8：

本實(shí)施例纖維潤滑劑的制備方法是:先將石墨烯粉體用鈦酸酯進(jìn)行改性，改性完畢后干燥備用。在裝有冷凝管、溫度計(jì)的四口燒瓶中加入50g的十八碳脂肪酸乙酯、15g的乙酸和5g、3mol/L的硫酸，然后攪拌均勻，再向其中加入0.25g的改性石墨烯粉體，在40℃下充分?jǐn)嚢?0min。然后稱取40g的雙氧水作為滴加液，在80℃下，40min內(nèi)滴完，然后再反應(yīng)10h。將產(chǎn)物分液，去除水層，在油層中加入堿液充分洗滌，再用蒸餾水進(jìn)行充分洗滌至中性，然后減壓蒸餾除去低沸點(diǎn)物質(zhì)得到純凈產(chǎn)物。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。