一種用于碳纖維上漿劑的潤滑劑及制備方法技術

本發明專利技術涉及一種用于碳纖維上漿劑的潤滑劑及制備方法，所述潤滑劑包括聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液、分散劑、硅油和高級脂肪酸；所述聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液為納米片層二硫化鎢分散液經聚丙烯酸改性后的分散液；所述制備方法先通過1)配置異丙醇水溶液，再加入微晶尺寸小于100微米的二硫化鎢，形成分散液；2)超聲、靜置后，離心獲取上層分散液；3)聚丙烯酸改性處理獲得聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液，然后按照配比原則與分散劑、硅油和高級脂肪酸混合，該潤滑劑通過使用聚丙烯酸改性制備的納米片層二硫化鎢分散液，可以用于制備具有特殊用途的上漿劑，部分優化纖維及其復合材料界面性能和宏觀性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及復合材料
，尤其涉及一種用于碳纖維上漿劑的潤滑劑及制備方法，特別是一種用于碳纖維上漿劑的聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢基潤滑劑。
技術介紹
碳纖維具有高比強度、高比模量等一系列優異性能而被廣泛應用，但是因碳纖維韌性差，耐磨擦性差，在生產及加工過程中，會擦毛斷頭使開口不清，經機械摩擦容易產生毛絲及單絲斷裂等現象，使其強度降低。在纖維生產過程中，通過上漿可以很好的解決上述問題，上漿已經成為纖維生產過程中非常重要的一個環節。隨著碳纖維復合材料工業的不斷發展，對上漿劑的性能要求也不斷提高，從單純的保護碳纖維逐漸演變成為了可以增強碳纖維復合材料界面粘結強度，提高復合材料力學性能，即由通用型上漿劑向功能型上漿劑發展。上漿劑中的助劑能夠很好的改善上漿劑在使用過程中的性能穩定性，潤滑劑是助劑中的一種，能夠提高材料的潤滑能力，有效防止纖維之間粘結，而目前常見的潤滑劑具有成分的不穩定性和相容性差的缺點，因此研發具有良好性能的用于制備碳纖維上漿劑的潤滑劑具有重要意義。
技術實現思路
鑒于上述的分析，本專利技術旨在提供一種用于碳纖維上漿劑的潤滑劑及制備方法，該潤滑劑使用聚丙烯酸改性的納米片層二硫化鎢分散液，能有效地作為特殊用途碳纖維上漿劑成分使用，明顯改善產品的潤滑和加工性能。本專利技術的目的主要是通過以下技術方案實現的：本專利技術提供一種用于碳纖維上漿劑的潤滑劑，包括聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液、分散劑、硅油和高級脂肪酸；其中所述聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液為納米片層二硫化鎢分散液經聚丙烯酸改性后的分散液；其中所述聚丙烯酸改性方式為將聚丙烯酸原位接枝在已有效剝離的納米片層二硫化鎢表面。進一步地，所述聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液的重量份為1-32，所述分散劑的重量份為1-5，所述硅油的重量份為60-90，所述高級脂肪酸的重量份為1-3。進一步地，所述分散劑包括Solulan5、Solulan98、Solulan16，Solulan25、和Solulan97中的一種或兩種以上。進一步地，所述硅油包括未取代的聚二甲基硅氧烷和被具有2-20個碳原子的烷基取代的聚二甲基硅氧烷；25℃時，所述被具有2-20個碳原子的烷基取代的聚二甲基硅氧烷的黏度為2-100mm2/s。進一步地，所述高級脂肪酸包括具有12-24個碳原子的月桂酸、肉豆蔻酸、木質素酸、棕櫚酸、油酸中的一種或兩種以上。本專利技術另一方面還提供一種用于碳纖維上漿劑的潤滑劑的制備方法，由聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液配置而成，所述聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液的制備方法包括以下步驟：1)配置異丙醇和水的混合液，其中異丙醇在所述混合液中的體積比例為30％-70％，再加入微晶尺寸小于100微米的二硫化鎢，形成二硫化鎢濃度為10mg/mL的分散液；2)將步驟1)所得分散液進行超聲、靜置后，離心獲取上層分散液，將片層狀二硫化鎢有效地剝離，然后去除大顆粒、未剝離的部分；3)將步驟2)所得分散液進行聚丙烯酸改性處理：加入丙烯酸和過硫酸銨，反應獲得聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液。進一步地，上述制備方法還包括：稱取一定量所述聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液按照配比原則與分散劑、硅油和高級脂肪酸在40-80℃下混合，用超聲分散1-6h。進一步地，步驟2)所述超聲功率為100W，超聲處理時間為1-8h，靜置時間為4-12h，離心轉速為2000-6000rpm。進一步地，步驟3)所述丙烯酸和過硫酸銨的加入重量份比例為10:1-200:1，丙烯酸與二硫化鎢的重量份比例為5:1-25:1，溫度為40-80℃，反應時間為4-96h。進一步地，步驟3)所述丙烯酸和過硫酸銨的加入重量份比例為100:1，丙烯酸與二硫化鎢的重量份比例為10:1，溫度為60℃，反應時間為48h。本專利技術有益效果如下：本專利技術潤滑劑能有效地作為特殊用途碳纖維上漿劑成分使用，能夠解決目前常見的潤滑劑成分的不穩定性和相容性差的缺點，明顯改善產品的潤滑和加工性能，本發明的制備方法操作簡單，成本低，在實際應用中可以通過改變潤滑劑中組分的配比，應用于不同種類的上漿劑基體，在碳纖維、玻璃纖維等的制備過程中可以起到很好的保護作用，同時對復合材料的力學性能有所提高。這種功能型的潤滑劑可以部分優化纖維及其復合材料界面性能和宏觀性能。本專利技術的其他特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本專利技術而了解。本專利技術的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。附圖說明附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本專利技術的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。圖1為實施例1中潤滑劑的掃描電鏡照片；圖2為實施例3中潤滑劑的掃描電鏡照片。具體實施方式下面結合附圖來具體描述本專利技術的優選實施例，其中，附圖構成本申請一部分，并與本專利技術的實施例一起用于闡釋本專利技術的原理。實施例1本實施例提供一種用于碳纖維上漿劑的聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢基潤滑劑及制備方法，其中制備方法包括以下步驟：(1)配置水和異丙醇的混合溶液，其中異丙醇的體積比例為30％，再加入平均微晶尺寸50微米的二硫化鎢，二硫化鎢的濃度為10mg/mL，混合形成分散液；(2)將步驟(1)獲得的分散液超聲處理，超聲功率為100W，超聲時間為1小時；超聲完成后靜置8小時；然后在4000rpm轉速下離心獲取上層分散液；(3)將步驟(2)獲得的分散液進行改性處理：在40℃加入重量份比例為10:1的丙烯酸和過硫酸銨，其中丙烯酸與二硫化鎢的重量份比例為10:1，反應96h獲得聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液；(4)在70℃下，取上述聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液210克與20克分散劑Solulan16、760克黏度為5mm2/s的未取代的聚二甲基硅氧烷和10克具有12-24個碳原子的月桂酸在100W超聲功率下超聲分散6小時，獲得潤滑劑。本實例中得到的潤滑劑包括21重量份的聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液、2重量份的分散劑Solulan16、76重量份的未取代的聚二甲基硅氧烷和1重量份的具有12-24個碳原子的月桂酸。該潤滑劑的掃描電鏡照片如圖1所示。實施例2本實施例提供一種用于碳纖維上漿劑的聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢基潤滑劑及制備方法，其中制備方法包括以下步驟：(本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于碳纖維上漿劑的潤滑劑，其特征在于，包括聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液、分散劑、硅油和高級脂肪酸；其中所述聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液為納米片層二硫化鎢分散液經聚丙烯酸改性后的分散液；其中所述聚丙烯酸改性方式為通過過硫酸銨引發劑將聚丙烯酸原位接枝在已有效剝離的納米片層二硫化鎢表面。

【技術特征摘要】
1.一種用于碳纖維上漿劑的潤滑劑，其特征在于，包括聚丙烯酸改性納米片層
二硫化鎢分散液、分散劑、硅油和高級脂肪酸；
其中所述聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液為納米片層二硫化鎢分散液經
聚丙烯酸改性后的分散液；其中所述聚丙烯酸改性方式為通過過硫酸銨引發劑將聚丙
烯酸原位接枝在已有效剝離的納米片層二硫化鎢表面。
2.根據權利要求1所述用于碳纖維上漿劑的潤滑劑，其特征在于，所述聚丙烯酸
改性納米片層二硫化鎢分散液的重量份為1-32，所述分散劑的重量份為1-5，所述硅
油的重量份為60-90，所述高級脂肪酸的重量份為1-3。
3.根據權利要求1或2所述用于碳纖維上漿劑的潤滑劑，其特征在于，所述分散
劑包括Solulan5、Solulan98、Solulan16，Solulan25、和Solulan97中的一種或兩種以
上。
4.根據權利要求1或2任一所述用于碳纖維上漿劑的潤滑劑，其特征在于，所述
硅油包括未取代的聚二甲基硅氧烷和被具有2-20個碳原子的烷基取代的聚二甲基硅
氧烷；25℃時，所述被具有2-20個碳原子的烷基取代的聚二甲基硅氧烷的黏度為2-100
mm2/s。
5.根據權利要求1-2任一所述用于碳纖維上漿劑的潤滑劑，其特征在于，所述高
級脂肪酸包括具有12-24個碳原子的月桂酸、肉豆蔻酸、木質素酸、棕櫚酸、油酸中
的一種或兩種以上。
6.一種如權利要求1-5任一所述用于碳纖維上漿劑的潤滑劑的制備方法，其特...

【專利技術屬性】
技術研發人員：葉明新，沈劍鋒，李娜，
申請(專利權)人：復旦大學，
類型：發明
國別省市：上海;31