本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于碳纖維上漿劑的潤(rùn)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(rùn)滑劑。

背景技術(shù)：
碳纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量等一系列優(yōu)異性能而被廣泛應(yīng)用，但是因碳纖維韌性差，耐磨擦性差，在生產(chǎn)及加工過(guò)程中，會(huì)擦毛斷頭使開(kāi)口不清，經(jīng)機(jī)械摩擦容易產(chǎn)生毛絲及單絲斷裂等現(xiàn)象，使其強(qiáng)度降低。在纖維生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)上漿可以很好的解決上述問(wèn)題，上漿已經(jīng)成為纖維生產(chǎn)過(guò)程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。隨著碳纖維復(fù)合材料工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)上漿劑的性能要求也不斷提高，從單純的保護(hù)碳纖維逐漸演變成為了可以增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料界面粘結(jié)強(qiáng)度，提高復(fù)合材料力學(xué)性能，即由通用型上漿劑向功能型上漿劑發(fā)展。上漿劑中的助劑能夠很好的改善上漿劑在使用過(guò)程中的性能穩(wěn)定性，潤(rùn)滑劑是助劑中的一種，能夠提高材料的潤(rùn)滑能力，有效防止纖維之間粘結(jié)，而目前常見(jiàn)的潤(rùn)滑劑具有成分的不穩(wěn)定性和相容性差的缺點(diǎn)，因此研發(fā)具有良好性能的用于制備碳纖維上漿劑的潤(rùn)滑劑具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種用于碳纖維上漿劑的潤(rùn)滑劑及制備方法，該潤(rùn)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(chǎn)品的潤(rùn)滑和加工性能。本發(fā)明的目的主要是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明提供一種用于碳纖維上漿劑的潤(rùn)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(jí)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(jīng)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(jìn)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(jí)脂肪酸的重量份為1-3。進(jìn)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(jìn)一步地，所述硅油包括未取代的聚二甲基硅氧烷或被具有2-20個(gè)碳原子的烷基取代的聚二甲基硅氧烷；25℃時(shí)，所述被具有2-20個(gè)碳原子的烷基取代的聚二甲基硅氧烷的黏度為2-100mm2/s。進(jìn)一步地，所述高級(jí)脂肪酸包括具有12-24個(gè)碳原子的月桂酸、肉豆蔻酸、木質(zhì)素酸、棕櫚酸、油酸中的一種或兩種以上。本發(fā)明另一方面還提供一種用于碳纖維上漿劑的潤(rùn)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(jìn)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(jìn)行聚丙烯酸改性處理：加入丙烯酸和過(guò)硫酸銨，反應(yīng)獲得聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液。進(jìn)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(jí)脂肪酸在40-80℃下混合，用超聲分散1-6h。進(jìn)一步地，步驟2)所述超聲功率為100W，超聲處理時(shí)間為1-8h，靜置時(shí)間為4-12h，離心轉(zhuǎn)速為2000-6000rpm。進(jìn)一步地，步驟3)所述丙烯酸和過(guò)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(yīng)時(shí)間為4-96h。進(jìn)一步地，步驟3)所述丙烯酸和過(guò)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(yīng)時(shí)間為48h。本發(fā)明有益效果如下：本發(fā)明潤(rùn)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(jiàn)的潤(rùn)滑劑成分的不穩(wěn)定性和相容性差的缺點(diǎn)，明顯改善產(chǎn)品的潤(rùn)滑和加工性能，本發(fā)明的制備方法操作簡(jiǎn)單，成本低，在實(shí)際應(yīng)用中可以通過(guò)改變潤(rùn)滑劑中組分的配比，應(yīng)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(guò)程中可以起到很好的保護(hù)作用，同時(shí)對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能有所提高。這種功能型的潤(rùn)滑劑可以部分優(yōu)化纖維及其復(fù)合材料界面性能和宏觀性能。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分的從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。附圖說(shuō)明附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制，在整個(gè)附圖中，相同的參考符號(hào)表示相同的部件。圖1為實(shí)施例1中潤(rùn)滑劑的掃描電鏡照片；圖2為實(shí)施例3中潤(rùn)滑劑的掃描電鏡照片。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖來(lái)具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本申請(qǐng)一部分，并與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。實(shí)施例1本實(shí)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(rùn)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(shí)間為1小時(shí)；超聲完成后靜置8小時(shí)；然后在4000rpm轉(zhuǎn)速下離心獲取上層分散液；(3)將步驟(2)獲得的分散液進(jìn)行改性處理：在40℃加入重量份比例為10:1的丙烯酸和過(guò)硫酸銨，其中丙烯酸與二硫化鎢的重量份比例為10:1，反應(yīng)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(gè)碳原子的月桂酸在100W超聲功率下超聲分散6小時(shí)，獲得潤(rùn)滑劑。本實(shí)例中得到的潤(rùn)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(gè)碳原子的月桂酸。該潤(rùn)滑劑的掃描電鏡照片如圖1所示。實(shí)施例2本實(shí)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(rùn)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50％，再加入平均微晶尺寸80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(shí)間為8小時(shí)；超聲完成后靜置4小時(shí)；然后在6000rpm轉(zhuǎn)速下離心獲取上層分散液；(3)將步驟(2)獲得的分散液進(jìn)行改性處理：在80℃加入重量份比例為80:1的丙烯酸和過(guò)硫酸銨，其中丙烯酸與二硫化鎢的重量份比例為5:1，反應(yīng)48h獲得聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液；(4)在60℃下，取上述聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液170克與40克分散劑Solulan25、770克黏度為20mm2/s的被具有2-20個(gè)碳原子的烷基取代的聚二甲基硅氧烷和20克具有12-24個(gè)碳原子的肉豆蔻酸在100W超聲功率下超聲分散4小時(shí)，獲得潤(rùn)滑劑。本實(shí)例中得到的潤(rùn)滑劑包括17重量份的聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液、4重量份的分散劑Solulan25、77重量份的被具有2-20個(gè)碳原子的烷基取代的聚二甲基硅氧烷和2重量份的具有12-24個(gè)碳原子的肉豆蔻酸。實(shí)施例3本實(shí)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(rùn)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70％，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(shí)間為8小時(shí)；超聲完成后靜置8小時(shí)；然后在2000rpm轉(zhuǎn)速下離心獲取上層分散液；(3)將步驟(2)獲得的分散液進(jìn)行改性處理：在60℃加入重量份比例為200:1的丙烯酸和過(guò)硫酸銨，其中丙烯酸與二硫化鎢的重量份比例為20:1，反應(yīng)4h獲得聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液；(4)在80℃下，取上述聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液320克與50克分散劑Solulan5、600克黏度為50mm2/s的未取代的聚二甲基硅氧烷和30克具有12-24個(gè)碳原子的棕櫚酸在100W超聲功率下超聲分散3小時(shí)，獲得潤(rùn)滑劑。本實(shí)例中得到的潤(rùn)滑劑包括32重量份的聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液、5重量份的分散劑Solulan5、60重量份的未取代的聚二甲基硅氧烷和3重量份的具有12-24個(gè)碳原子的棕櫚酸。該潤(rùn)滑劑的掃描電鏡照片如圖2所示。實(shí)施例4本實(shí)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(rùn)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60％，再加入平均微晶尺寸80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(shí)間為4小時(shí)；超聲完成后靜置12小時(shí)；然后在5000rpm轉(zhuǎn)速下離心獲取上層分散液；(3)將步驟(2)獲得的分散液進(jìn)行改性處理：在80℃加入重量份比例為200:1的丙烯酸和過(guò)硫酸銨，其中丙烯酸與二硫化鎢的重量份比例為15:1，反應(yīng)4h獲得聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液；(4)在50℃下，取上述聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液20克與50克分散劑Solulan97、900克黏度為70mm2/s的未取代的聚二甲基硅氧烷和30克具有12-24個(gè)碳原子的油酸在100W超聲功率下超聲分散3小時(shí)，獲得潤(rùn)滑劑。本實(shí)例中得到的潤(rùn)滑劑包括2重量份的聚丙烯酸改性納米片層二硫化鎢分散液、5重量份的分散劑Solulan97、90重量份的未取代的聚二甲基硅氧烷和3重量份的具有12-24個(gè)碳原子的油酸。使用實(shí)施例1-4中的潤(rùn)滑劑涂覆的纖維耐磨次數(shù)如表1所示，由表可以看出，本發(fā)明的潤(rùn)滑劑經(jīng)聚丙烯酸改性后的增加了纖維了耐磨次數(shù)，具有良好的潤(rùn)滑作用。表1使用實(shí)施例1-4中的潤(rùn)滑劑涂覆的纖維耐磨次數(shù)條件耐磨次數(shù)變化幅度(％)空白(未改性)304-實(shí)施例159897實(shí)施例257388實(shí)施例358191實(shí)施例460298綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了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軟化劑及制備方法，該潤(rùn)滑劑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(chǎn)品的潤(rùn)滑和加工性能。可以部分優(yōu)化纖維及其復(fù)合材料界面性能和宏觀性能；制備方法操作簡(jiǎn)單，成本低。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。