本发明涉及一种不饱和脂肪酸或酯的环氧化合成反应，属于有机合成领域。
背景技术：
一般纤维浸润剂常用石蜡油作为润滑剂，但石蜡主要是由烷烃类物质组成的，其附着力较差，很容易剥开分离，丝束经过石蜡或石蜡油处理后短时间内能够集束在一起，但是之后很容易分丝起毛，这是由于其没有强力的附着力。所以有人用不饱和脂肪酸(酯)作为基体，用化学改性方法使不饱和双键环氧化，在起到润滑的作用的同时增加丝束间的结合，使其不易分丝起毛。但是这种方法也有一定的不足，不饱和脂肪酸本身对纤维的强度没有任何提高，甚至会降低其强度，而且由于不饱和双键含量较少，环氧化程度不高，束丝作用是有所提升但是提升幅度不够。不饱和脂肪酸(酯)的环氧化反应，是将不饱和脂肪酸(酯)在有机酸催化作用下，与双氧水反应，生成过氧化有机酸，然后过氧化有机酸进攻不饱和脂肪酸(酯)中的双键，使其环氧化。这种方法要在反应中加入酸性有机物，对于操作环境和反应控制都有不利的影响。而本发明是在硫酸催化的作用下，与有机酸盐进行反应，先是生成有机酸，然后有机酸再与双氧水的作用下，进攻不饱和双键，使其反应生成环氧基团。本方法，仅需加入对环境无害的有机酸盐作为原料，充分利用石墨烯原液中的物质进行反应，节约了物料成本，并且加强了废酸的应用。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了利用石墨烯原液改性不饱和脂肪酸或酯的环氧化产物的制备方法；
本发明的另一目的是提供上述方法所得产品的应用。
本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：
一种石墨烯原液改性不饱和脂肪酸或酯的环氧化产物制备方法，利用石墨烯原液中的石墨烯作为改性剂、利用石墨烯原液中的强酸作为催化剂，参与不饱和脂肪酸或酯的环氧化反应，最终得到改性的不饱和脂肪酸或酯的环氧化产物，其中，所述石墨烯原液为氧化还原法利用石墨制备石墨烯过程中，未经处理，直接得到的石墨烯溶液。
具体的，所述石墨烯原液按如下方法制备而成：
将石墨、硫酸混合，再在低温下加入高锰酸钾，升温到30-40℃进行反应3-6h，然后加入水，在60-80℃下保温1.5-3h；再加入双氧水，搅拌反应10min，即得石墨烯原液。
优选的，以重量份计，所述石墨烯原液的制备方法为：
1份的石墨和20份的浓度为65wt％硫酸，8℃下加入3份高锰酸钾，再升温至35℃，反应4h，然后加入40份的水，在60-80℃下保温2h；保温结束后，加入3份的双氧水搅拌10min,即得石墨烯原液。
优选的，所述不饱和脂肪酸为油酸、亚油酸、亚麻酸或花生四烯酸等单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸中的一种或几种；
优选的，所用不饱和脂肪酸酯为十六碳脂肪酸甲酯、十八碳脂肪酸甲酯、十六碳脂肪酸乙酯、十八碳脂肪酸乙酯等中的一种或几种。
作为优选方案，上述的石墨烯原液改性不饱和脂肪酸或酯的制备方法，包括如下步骤：
1)将石墨烯原液、不饱和脂肪酸或酯和有机酸盐按1：(20-50)：(0.5-6)的质量比混合，搅拌均匀；
2)控制反应温度为25℃-130℃，向步骤1)的混合液中滴加双氧水，控制双氧水与不饱和脂肪酸或酯的质量比为(0.1-1.5):1，反应1-24h后分液，除去水层，得到油层；
3)将油层用碱液洗涤，再用蒸馏水洗涤至中性，最后减压蒸馏除去100℃以下的低沸点物质，得到纯净物质。
优选的，所述步骤1)中，石墨烯原液、不饱和脂肪酸或酯和有机酸盐的质量比为1：30：5。
优选的，所述步骤1)中，在800r/min的转速下搅拌1h。
优选的，所述步骤2)中，双氧水与不饱和脂肪酸的质量比为1:1。
优选的，所述步骤2)中，所述双氧水在30min内滴完；优选的，控制反应温度为70℃，反应8h。
上述方法制所得产物作为纤维润滑剂的应用，如：玻璃纤维、聚乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维等；优选的，所述纤维为超高分子量聚乙烯纤维
本发明原理：
在本发明中，在不饱和脂肪酸(酯)原位改性的时候加入石墨烯原液(石墨烯原液为氧化还原法合成石墨烯时，不经过处理，直接得到的石墨烯溶液)，由于不经过处理的石墨烯相比于传统石墨烯粉体，其未经过水洗、干燥等步骤，减少了水洗干燥对石墨烯结构的破坏，最大程度保留了石墨烯的特性，所以其含有更多含氧官能团，如羧基、羟基、环氧基等，而且片层结构更完整，其对改性的不饱和脂肪酸(酯)的效果更加明显，用于纤维后，提升的强度更大。除此以外，由于石墨烯原液中含有强酸，不需要另外再加强酸作为催化剂，而且在改性不饱和脂肪酸(酯)中只需加入有机酸盐即可与强酸中的氢离子反应生成有机酸，代替原来工艺加入的有机酸，对环境更加友好，工艺更加简单便捷，成本更低。
本发明的有益效果是：
本发明直接利用石墨烯原液参加不饱和脂肪酸环氧化反应，避免了传统制备石墨烯粉体时水洗干燥等工艺对石墨烯片层结构的破坏，最大限度保留了石墨烯的性能。并且石墨烯原液中本身含有强酸、双氧水等物质，减少了不饱和脂肪酸环氧化反应时的投料与工艺，工艺更加简单，物料利用率更高。同时，本发明方法使石墨烯的性能得到了最大化的发挥，使改性完的不饱和脂肪酸的性能进一步提升，对纤维性能提升更大。一般的聚乙烯纤维防切割手套的等级是0-1级，而使用了石墨烯改性完的不饱和脂肪酸后其等级提升至3级。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
以下各实施例所用石墨烯原液，按如下方法制备而成：
1份的石墨和20份的浓度为65wt％硫酸，8℃下加入3份高锰酸钾，再升温至35℃，反应4h，然后加入40份的水，在60-80℃下保温2h；保温结束后，加入3份的双氧水搅拌10min,即得石墨烯原液。
上述制备方法是本发明使用石墨烯原液最为优选的制备方法，适当的改变工艺条件，也可实现本发明目的，并不绝对受上述的制备方法工艺条件的限制。
实施例1：
一种石石墨烯原液改性不饱和脂肪酸或酯的环氧化产物制备方法，包括如下步骤：
1)在装有冷凝管、温度计的四口烧瓶中加入石墨烯原液、油酸、有机酸盐，在800r/min的转速下搅拌1h，至混合均匀，其中石墨烯原液、油酸、有机酸盐的质量比为1:30:5。
2)控制反应温度为70℃，然后开始滴加双氧水，30min内滴加完毕，控制双氧水与油酸的质量比为1：1，反应8h后分液，除去水层，得到油层。
3)将油层用碱液洗涤，再用蒸馏水洗涤至中性，最后减压蒸馏除去100℃以下的低沸点物质，得到纯净物质，即可。
实施例2：
一种石墨烯原液改性不饱和脂肪酸或酯的环氧化产物制备方法，包括如下步骤：
1)在装有冷凝管、温度计的四口烧瓶中加入石墨烯原液、十六碳脂肪酸甲酯、有机酸盐，在800r/min的转速下搅拌1h，至混合均匀，其中石墨烯原液、十六碳脂肪酸甲酯、有机酸盐的质量比为1:20:6。
2)控制反应温度为130℃，然后开始滴加双氧水，30min内滴加完毕，控制双氧水与十六碳脂肪酸甲酯的质量比为0.1：1，反应1h后分液，除去水层，得到油层。
3)将油层用碱液洗涤，再用蒸馏水洗涤至中性，最后减压蒸馏除去100℃以下的低沸点物质，得到纯净物质，即可。
实施例3：
一种石墨烯原液改性不饱和脂肪酸或酯的环氧化产物制备方法，包括如下步骤：
1)在装有冷凝管、温度计的四口烧瓶中加入石墨烯原液、亚麻酸、有机酸盐，在800r/min的转速下搅拌1h，至混合均匀，其中石墨烯原液、亚麻酸、有机酸盐的质量比为1:50:0.5。
2)控制反应温度为25℃，然后开始滴加双氧水，30min内滴加完毕，控制双氧水与亚麻酸的质量比为1.5：1，反应24h后分液，除去水层，得到油层。
3)将油层用碱液洗涤，再用蒸馏水洗涤至中性，最后减压蒸馏除去100℃以下的低沸点物质，得到纯净物质，即可。
实施例4：
一种石墨烯原液改性不饱和脂肪酸或酯的环氧化产物制备方法，包括如下步骤：
1)在装有冷凝管、温度计的四口烧瓶中加入石墨烯原液、十六碳脂肪酸乙酯、有机酸盐，在800r/min的转速下搅拌1h，至混合均匀，其中石墨烯原液、十六碳脂肪酸乙酯、有机酸盐的质量比为1:40:5。
2)控制反应温度为70℃，然后开始滴加双氧水，30min内滴加完毕，控制双氧水与十六碳脂肪酸乙酯的质量比为0.8：1，反应8h后分液，除去水层，得到油层。
3)将油层用碱液洗涤，再用蒸馏水洗涤至中性，最后减压蒸馏除去100℃以下的低沸点物质，得到纯净物质，即可。
实施例5：
一种石墨烯原液改性不饱和脂肪酸或酯的环氧化产物制备方法，包括如下步骤：
1)在装有冷凝管、温度计的四口烧瓶中加入石墨烯原液、花生四烯酸、有机酸盐，在800r/min的转速下搅拌1h，至混合均匀，其中石墨烯原液、花生四烯酸、有机酸盐的质量比为1:25:3。
2)控制反应温度为70℃，然后开始滴加双氧水，30min内滴加完毕，控制双氧水与花生四烯酸的质量比为1.2：1，反应8h后分液，除去水层，得到油层。
3)将油层用碱液洗涤，再用蒸馏水洗涤至中性，最后减压蒸馏除去100℃以下的低沸点物质，得到纯净物质，即可。
实施例6：
一种石墨烯原液改性不饱和脂肪酸或酯的环氧化产物的制备方法，包括如下步骤：
1)在装有冷凝管、温度计的四口烧瓶中加入石墨烯原液、十八碳脂肪酸乙酯、有机酸盐，在800r/min的转速下搅拌1h，至混合均匀，其中石墨烯原液、十八碳脂肪酸乙酯、有机酸盐的质量比为1:30:5。
2)控制反应温度为70℃，然后开始滴加双氧水，30min内滴加完毕，控制双氧水与十八碳脂肪酸乙酯的质量比为1：1，反应8h后分液，除去水层，得到油层。
3)将油层用碱液洗涤，再用蒸馏水洗涤至中性，最后减压蒸馏除去100℃以下的低沸点物质，得到纯净物质，即可。
实施例7：
一种石墨烯原液改性不饱和脂肪酸或酯的环氧化产物的制备方法，包括如下步骤：
1)在装有冷凝管、温度计的四口烧瓶中加入石墨烯原液、亚油酸、有机酸盐，在800r/min的转速下搅拌1h，至混合均匀，其中石墨烯原液、亚油酸、有机酸盐的质量比为1:30:5。
2)控制反应温度为70℃，然后开始滴加双氧水，30min内滴加完毕，控制双氧水与亚油酸的质量比为1：1，反应8h后分液，除去水层，得到油层。
3)将油层用碱液洗涤，再用蒸馏水洗涤至中性，最后减压蒸馏除去100℃以下的低沸点物质，得到纯净物质，即可。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。