ГРАФЕНОВЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2021 года по МПК C08G63/183 C08G63/78 C08K7/18 C08K3/04 C08L67/02 C01B32/182 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к области композиционных материалов, в частности, к графеновому композиционному материалу, в том числе к графеновому/ПЭТ нанокомпозитному материалу, графеновому/полиэфирному композитному волокну для шнуров, графеновой/полиэфирной композитной ткани, графеновой/ПЭТ композитной пленке, графеновой/ПЭТ композитной плите, модифицированной графеном полиэфирной смесовой ткани и модифицированному графеном огнеупорному и УФ-стойкому полиэфирному волокну, а также способу их получения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Полиэтилентерефталат (ПЭТ) - очень важный полимерный материал, присутствующий вокруг людей в повседневной жизни в довольно большой степени. В частности, из него делают одноразовые бутылки для воды, упаковочные материалы, автомобильные пластмассы и прочее. ПЭТ может быть скручен для получения полиэфирной нити, широко используемой в одежде, то есть ПЭТ широко присутствует в нашей жизни. Дополнительное улучшение или расширение характеристик ПЭТ не только расширит сферу применения этого материала, но и повысит качество жизни человеческого общества. В последнее время свойства ПЭТ улучшали путем регулирования молекулярной структуры ПЭТ, проведения реакций сополимеризации, введения упрочняющей фазы для компаундирования, проектирования микроморфологий, в частности, островков, и контроля кристаллизации; это дало замечательные результаты.

[0003] Полиэфир важный вид синтетического волокна. Это волокно, изготовленное из полиэтилентерефталата (ПЭТ) после скручивания и последующей обработки. Благодаря своим постоянным химическим свойствам, высокой механической прочности, малой массе, хорошей термостойкости, хорошим гигиеническим характеристикам, высокой прозрачности и простоте обработки полиэфир широко используется в текстильных изделиях, в частности, одежде, постельном белье, различных декоративных тканях, а также специальных тканях для оборонной и военной промышленности и других промышленных продуктах из волокна. Технические нити из ПЭТ широко используются в автомобильных шинах, что обусловлено их низкой стоимостью и высокой прочностью. Для дальнейшего повышения прочности технических нитей ПЭТ применяются различные усовершенствования. Согласно патенту №201310043077.2 «Способ получения высокомодульной низкоусадочной полиэфирной технической нити, спряденной из расплава» высокомодульную низкоусадочную полиэфирную нить получают путем увеличения вязкости жидкой фазы и прямого формования (прядения) волокна из расплава, а также двухступенчатого вытягивания, что можно использовать при изготовлении шнуров или в другой области. Помимо улучшения процесса прядения волокна, можно увеличить прочность нити путем добавления упрочняющего материала, что позволит улучшить характеристики.

[0004] Введение упрочняющих материалов быстрый и экономичный способ. К традиционным упрочняющим материалам относятся металлические материалы (например, нанопровода и наночастицы), неорганические наполнители (например, монтмориллонит, диоксид титана, кремнезем, нитрид бора и т.д.) и углеродные материалы (например, сажа, графит и т.д.). Традиционные упрочняющие материалы имеют два основных недостатка. С одной стороны, для достижения удовлетворительного результата необходимо вводить большое количество такого материала, что, однако, сопровождается ухудшением других свойств и затрудняет комплексное улучшение характеристик. С другой стороны, эффект упрочнения часто достигается легко, а одновременное улучшение нескольких характеристик невозможно. Эти проблемы приводят к низкой стоимости традиционных упрочняющих материалов, не дающих удовлетворительных результатов. При введении упрочняющего материала во время прядения волокна необходимо учитывать влияние равномерности дисперсии на непрерывность нити. В противном случае очень высока вероятность излома и неоднородности нитей, что не способствует непрерывному производству.

[0005] Графен представляет собой двумерный материал с толщиной слоя в один атом. Он обладает чрезвычайно высокой удельной площадью поверхности, отличными механическими характеристиками, высокой электропроводностью, высокой теплопроводностью, а также высокими барьерными свойствами. Кроме того, добавление небольшого количества графена позволяет улучшить несколько свойств материала одновременно, благодаря чему графен имеет чрезвычайно высокую экономическую эффективность и широко применяется в композиционных материалах. Тем не менее, графен имеет склонность к агрегированию с повторным образованием сложной структуры графита, в результате чего упрочняющий эффект снижается. Несмотря на то, что добавление диспергирующего вещества или модификация поверхности может способствовать диспергированию и уменьшать количество слоев графена, эти методы увеличивают стоимость графена и количество ингредиентов. Согласно патенту №201510514154.7 «Способ получения ПЭТ-материала, модифицированного оксидом графена» оксид графена добавляют для получения водного раствора оксида графена перед этерификацией. С одной стороны, добавление воды влияет на этерификацию и поликонденсацию; с другой стороны, оксид графена восстанавливается на этапе этерификации, что может привести к увеличению слоев и снижению рабочих характеристик. Согласно патенту №201280033203.Х «Нанокомпозит из полиэтилентерефталата и графена» графеновые нанолисты добавляют в систему полимеризации ПЭТ. Многослойный графен требует высокой дозировки (2-15%), причем вследствие отсутствия функциональной группы графен в процессе полимеризации подвергается вторичному наслоению, образуя несовместимые точки дефектов. Согласно патенту №201610111707.9 «Графеновый композиционный материал на основе ПЭТ, способ его получения и аэростат» оксид графена модифицируют этиленгликолем, затем этерифицируют или переэтерифицируют ПЭТ-мономером, после чего подвергают поликонденсации для получения композиционного материала. Несмотря на то, что модификация повышает совместимость графена с системой полимеризации ПЭТ и позволяет осуществлять ковалентную привитую сополимеризацию графена и ПЭТ, наслоение оксида графена в процессе этерификации остается неизбежным, процесс получения - сложным, а общая себестоимость высокой, поэтому данный метод не подходит для фактического производства.

[0006] При непрерывном прядении волокна сильное агрегирование графена приводит к образованию дефектов в волокнах, следствием чего становится повышенная ломкость и мшистость нитей в процессе прядения волокна. Поэтому многие исследователи пытались подавить наслоение графена, например, путем полимеризации оксидом графена, модификации поверхности или добавлением диспергирующего вещества. Согласно патенту №201510680473.5 «Способ получения нанокомпозитного волокна из графена и полиэфира» графеновый порошок и ПЭТ расплавляют, смешивают, экструдируют, гранулируют, после чего формуют волокно. Тем не менее графеновый порошок традиционно получают из многослойного графена, и такое наслоение не может быть разделено за счет смешивания при экструзии через шнек, что серьезно влияет на формование волокна и его целостность. Согласно патенту №201510688803.5 «Способ получения противокапельного антистатического высокопрочного огнеупорного полиэфира военного назначения» оксид графена модифицируют и высушивают, после чего смешивают с ПЭТ, гранулируют и формуют волокно. Несмотря на то, что агрегирование эффективно снижается за счет модификации оксида графена, агрегат графена в модифицированном порошке после сушки не может быть разделен в процессе экструзии расплава, что приводит к засорению фильеры и излому нитей. Согласно патенту №201610757032.5 «Одиночная нить из графена и полиэфира» графен обрабатывают силановым связующим веществом, после чего смешивают и экструдируют с ПЭТ. Связующее вещество способно улучшить взаимодействие между графеном и ПЭТ, но не может изменить состояние многослойности графена, поэтому кардинально улучшить качество прядения волокна не удается. Таким образом, способы получения полиэфирных волокон на основе графена, известные из уровня техники, не могут окончательно решить проблему наслоения графена, существенно ограничивая высокоскоростное непрерывное прядение.

[0007] Кроме того, вышеописанные способы локальной полимеризации дисперсии оксида графена капролактамом для получения композиционного материала из графена и нейлона 6 основаны на использовании реактора периодического действия, причем в системе полимеризации присутствует большое количество воды. На большинстве промышленных линий по производству нейлона 6 для непрерывной полимеризации используются трубы VK, а требования к содержанию воды в системе полимеризации высоки. Высокое содержание воды существенно замедляет увеличение молекулярной массы и даже затрудняет полимеризацию, что крайне невыгодно для крупномасштабного производства графена/нейлона 6. Поэтому существует потребность в порошке оксида графена, который может быть диспергирован в системе полимеризации для получения композиционного материала.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] Учитывая недостатки, присущие уровню техники, задачей настоящего изобретения является разработка графенового композиционного материала, в частности, нанокомпозитного материала из графена/ПЭТ, композиционного волокна из графена/ПЭТ для шнуров, композиционной ткани из графена/ПЭТ, композиционной пленки из графена/ПЭТ, композиционной плиты из графена/ПЭТ, модифицированной графеном полиэфирной смесовой ткани и модифицированного графеном огнеупорного и УФ-стойкого полиэфирного волокна, а также способы их получения.

[0009] Настоящее изобретение основано на следующих технических решениях.

[0010] Решение I:

[0011] Нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ состоит из однослойных графеновых листов и ПЭТ, причем поверхность графенового листа и молекула ПЭТ соединены ковалентной связью.

[0012] Способ получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ содержит следующие этапы:

[0013] (1) сушка дисперсии однослойного оксида графена с размером листов в диапазоне от 1 до 50 мкм методом распылительной сушки с получением смятых шарообразных (смятых в шарообразную форму) микрогранул оксида графена, имеющего соотношение углерода и кислорода в диапазоне от 2,5 до 5;

[0014] (2) полное перемешивание 100 весовых частей терефталевой кислоты, от 48 до 67 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовых части ацетата натрия, с последующей этерификацией смеси при 250°С; и

[0015] (3) добавление к продукту этерификации, полученному на этапе (2), от 0,0117 до 5,85 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовой части катализатора, выдержка с перемешиванием в течение от 1 до 3 часов, нагрев до 285°С и откачивание газов для продолжения реакции до тех пор, пока отведение тепла из системы не прекратится, последующее гранулирование с охлаждением водой с целью получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[0016] Далее, температура распылительной сушки на этапе (1) составляет от 130 до 200°С. Скорость перемешивания на этапе (3) составляет от 140 до 200 об/мин. На этапе (3) используют катализатор на основе сурьмы, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение сурьмы. На этапе (3) используют катализатор на основе титана, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение титана. На этапе (3) используют катализатор на основе германия, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение германия.

[0017] Положительный эффект заключается в следующем. Согласно настоящему изобретению, смятые шарообразные микрогранулы оксида графена получают в первую очередь путем распылительной сушки. При правильном выборе соотношения углерода и кислорода, а также размера листов оксида графена, смятые шарообразные микрогранулы оксида графена после этерификации постепенно разворачиваются и диссоциируют с образованием хлопьевидного оксида графена в олигомере ПЭТ. Во время полимеризации ПЭТ гидроксильная и карбоксильная группы на поверхности оксида графена вступают в реакцию с молекулами ПЭТ в системе, в результате чего молекулы ПЭТ прививаются к поверхности графена. Это повышает их совместимость и способствует улучшению механических свойств и электрической проводимости. Добавление оксида графена после этерификации позволяет предотвратить влияние на процесс этерификации, благодаря чему способ становится более рациональным и эффективным, снижаются производственные издержки, а также предотвращается наслоение оксида графена с образованием скоплений на этапе этерификации. На протяжении всего процесса полимеризации ПЭТ не добавляются никакие иные материалы, кроме смятых шарообразных микрогранул оксида графена; терефталевая кислота, этиленгликоль, катализатор этерификации и катализатор поликонденсации используются в том же количестве, что и в простом процессе полимеризации ПЭТ, что сводит к минимуму влияние введенного графена на технологический процесс и оборудование. Таким образом, настоящее изобретение имеет широкую перспективу применения. Полученный композиционный материал из графена/ПЭТ обладает отличными механическими свойствами и электрической проводимостью и может использоваться в производстве функционализованного полиэфирного волокна.

[0018] Решение II:

[0019] Предложено графеновое/полиэфирное композиционное волокно для шнуров, получаемое из нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ путем сушки, предварительной кристаллизации, твердофазной поликонденсации, охлаждения и высокоскоростного формования из расплава (прядения из расплава). Нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ состоит из однослойных графеновых листов и ПЭТ, причем поверхность графенового листа и молекула ПЭТ соединены ковалентной связью. Температура сушки составляет от 170 до 180°С, температура предварительной кристаллизации от 175 до 185°С, температура твердофазной поликонденсации от 210 до 220°С, внутренняя вязкость после твердофазной поликонденсации - от 0,9 до 1,2, температура охлаждения - от 60 до 80°С, температура прядения волокна - от 270 до 290°С, скорость приема нити от 3000 до 5000 м/мин, коэффициент вытягивания от 1,5 до 4.

[0020] Далее, нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ получают с помощью процесса, содержащего следующие этапы:

[0021] (1) сушка дисперсии однослойного оксида графена с размером листов в диапазоне от 1 до 10 мкм методом распылительной сушки с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, имеющих соотношение углерода и кислорода в диапазоне от 2,5 до 5;

[0022] (2) полное перемешивание 100 весовых частей терефталевой кислоты, от 48 до 67 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия, с последующей этерификацией смеси при 250°С; и

[0023] (3) добавление к продукту этерификации, полученному на этапе (2), от 0,117 до 1,17 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовой части катализатора, выдержка с перемешиванием в течение от 1 до 3 часов, нагрев до 285°С и откачивание газов для продолжения реакции до тех пор, пока отведение тепла из системы не прекратится, последующее гранулирование с охлаждением водой с целью получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[0024] Далее, температура распылительной сушки на этапе (1) составляет от 130 до 200°С. Скорость перемешивания на этапе (3) составляет от 140 до 200 об/мин. На этапе (3) используют катализатор на основе сурьмы, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение сурьмы. На этапе (3) используют катализатор на основе титана, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение титана. На этапе (3) используют катализатор на основе германия, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение германия.

[0025] Положительный эффект заключается в следующем. (1) Смятые шарообразные микрогранулы оксида графена, добавляемые после этерификации, могут постепенно разворачиваться и диссоциировать с образованием однослойного хлопьевидного оксида графена. Во время полимеризации ПЭТ гидроксильная и карбоксильная группы на поверхности оксида графена вступают в реакцию с молекулами ПЭТ в системе, в результате чего молекулы ПЭТ прививаются к поверхности графена. Это улучшает их совместимость и значительно снижает количество добавляемого графена при одновременном уменьшении наслоения, в результате чего способ согласно настоящему изобретению характеризуется высокой экономической эффективностью. Напротив, добавление оксида графена на этапе этерификации вызывает термическое восстановление оксида графена. По мере протекания реакции графен, полученный после восстановления, будет постепенно агрегироваться с наслоением, что не способствует улучшению характеристик и приводит к сбоям непрерывного высокоскоростного прядения волокна вследствие наличия агрегатов. (2) Добавление оксида графена после этерификации позволяет предотвратить воздействие на процесс этерификации. Введение смятых шарообразных микрогранул оксида графена не оказывает явного влияния на процесс полимеризации, поэтому способ согласно данному изобретению более рационален и эффективен, а его себестоимость в практическом производстве ниже. (3) Графен способен увеличивать вязкость расплава ПЭТ. Выбрав соответствующее соотношение углерода и кислорода, а также размер листов и количество вводимого оксида графена, можно управлять вязкостью расплава в соответствующем диапазоне. (4) После добавления графена возможно непрерывное высокоскоростное формование композиционного материала, причем полученное волокно обладает высокой прочностью на разрыв и удлинением при разрыве, а также повышенной термостойкостью.

[0026] Решение III:

[0027] Предложена многофункциональная композитная ткань из графена/ПЭТ, которую получают путем смешивания 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ и от 0 до 10 весовых частей вспомогательного вещества, с последующим формованием (прядением) волокна, охлаждением, смазыванием, вытягиванием, текстурированием, сплетением, окрашиванием и отделкой. Нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ состоит из однослойных графеновых листов и ПЭТ, причем поверхность графенового листа и молекула ПЭТ соединены ковалентной связью.

[0028] Далее, нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ получают с помощью процесса, со держащего следующие этапы:

[0029] (1) сушка дисперсии однослойного оксида графена с размером листов в диапазоне от 1 до 50 мкм методом распылительной сушки с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, имеющих соотношение углерода и кислорода в диапазоне от 2,5 до 5;

[0030] (2) полное перемешивание 100 весовых частей терефталевой кислоты, 48-67 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия, с последующей этерификацией смеси при 250°С; и

[0031] (3) добавление к продукту этерификации, полученному на этапе (2), от 0,585 до 5,85 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовой части катализатора, выдержка с перемешиванием в течение от 1 до 3 часов, нагрев до 285°С и откачивание газов для продолжения реакции до тех пор, пока отведение тепла из системы не прекратится, последующее гранулирование с охлаждением водой с целью получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[0032] Далее, температура распылительной сушки на этапе (1) составляет от 130 до 200°С. Скорость перемешивания на этапе (3) составляет от 140 до 200 об/мин. На этапе (3) используют катализатор на основе сурьмы, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение сурьмы. На этапе (3) используют катализатор на основе титана, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение титана. На этапе (3) используют катализатор на основе германия, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение германия.

[0033] Вспомогательное вещество содержит одно или более веществ в любых пропорциях из следующих веществ: антиоксидант, неорганический наполнитель, упрочняющее вещество, средство для улучшения блеска.

[0034] Температура прядения волокна составляет от 270 до 290°С, скорость приема нити - от 3000 до 5000 м/мин, коэффициент вытягивания - от 1,5 до 4. Полученное волокно имеет число Денье от 30 до 600 ден. Метод сплетения заключается в использовании ткацкого станка с челноком или без него.

[0035] Положительный эффект заключается в следующем. (1) Смятые шарообразные микрогранулы оксида графена, добавляемые после этерификации, могут постепенно разворачиваться и диссоциировать с образованием однослойного хлопьевидного оксида графена. Во время полимеризации ПЭТ гидроксильная и карбоксильная группы на поверхности оксида графена вступают в реакцию с молекулами ПЭТ в системе, в результате чего молекулы ПЭТ прививаются к поверхности графена. Это улучшает их совместимость и значительно снижает количество добавляемого графена при одновременном уменьшении наслоения, в результате чего способ согласно настоящему изобретению характеризуется высокой экономической эффективностью. Напротив, добавление оксида графена на этапе этерификации вызывает термическое восстановление оксида графена. По мере протекания реакции графен, полученный после восстановления, будет постепенно агрегироваться с наслоением, что не способствует улучшению характеристик и приводит к сбоям непрерывного высокоскоростного прядения волокна вследствие наличия агрегатов. (2) Добавление оксида графена после этерификации позволяет предотвратить воздействие на процесс этерификации. Введение смятых шарообразных микрогранул оксида графена не оказывает явного влияния на процесс полимеризации, поэтому способ согласно данному изобретению более рационален и эффективен, а его себестоимость в практическом производстве ниже. (3) После добавления графена композиционный материал подвергают высокоскоростному непрерывному прядению волокна, а ткань, полученная сплетением волокон, обладает высокой стойкостью к ультрафиолетовому излучению и огнеупорными свойствами. Увеличение количества графена может значительно повысить электрическую проводимость ткани. Поэтому полученную ткань можно использовать как антистатическую ткань. (4) Ткань отличается высокой прочностью и сохраняет свои свойства после многократной стирки, воздействия солнечных лучей и трения. (5) Ткань можно использовать повторно, использованную ткань можно перерабатывать и восстанавливать стойкость к ультрафиолетовому излучению и огнеупорные свойства.

[0036] Решение IV:

[0037] Предложена композиционная пленка из графена/ПЭТ, получаемая путем совместного расплавления и литья 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ и от 0 до 10 весовых частей вспомогательного вещества с образованием пленки. Нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ состоит из однослойных графеновых листов и ПЭТ, причем поверхность графенового листа и молекула ПЭТ соединены ковалентной связью.

[0038] Способ получения композиционной пленки из графена/ПЭТ заключается в равномерном смешивании 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ и от 0 до 10 весовых частей вспомогательного вещества, расплавлении и литье с образованием многофункциональной композиционной пленки из графена/ПЭТ согласно настоящему изобретению. Вспомогательное вещество содержит одно или более веществ в любых пропорциях из следующих веществ: антиоксидант, неорганический наполнитель, упрочняющее вещество, средство для улучшения блеска. Температура плавления и литья пленки составляет от 250 до 280°С, частота вращения шнека - от 40 до 300 об/мин, скорость вытягивания от 1 до 50 м/мин.

[0039] Далее, нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ получают с помощью процесса, содержащего следующие этапы:

[0040] (1) сушка дисперсии однослойного оксида графена с размером листов в диапазоне от 1 до 50 мкм методом распылительной сушки с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, имеющих соотношение углерода и кислорода в диапазоне от 2,5 до 5;

[0041] (2) полное перемешивание 100 весовых частей терефталевой кислоты, от 48 до 67 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия, с последующей этерификацией смеси при 250°С; и

[0042] (3) добавление к продукту этерификации, полученному на этапе (2), от 0,0117 до 5,85 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовой части катализатора, выдержка с перемешиванием в течение от 1 до 3 часов, нагрев до 285°С и откачивание газов для продолжения реакции до тех пор, пока отведение тепла из системы не прекратится, последующее гранулирование с охлаждением водой с целью получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[0043] Далее, температура распылительной сушки на этапе (1) составляет от 130 до 200°С. Скорость перемешивания на этапе (3) составляет от 140 до 200 об/мин. На этапе (3) используют катализатор на основе сурьмы, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение сурьмы. На этапе (3) используют катализатор на основе титана, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение титана. На этапе (3) используют катализатор на основе германия, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение германия.

[0044] Положительный эффект заключается в следующем. (1) Смятые шарообразные микрогранулы оксида графена, добавляемые после этерификации, могут постепенно разворачиваться и разъединяться с образованием однослойного хлопьевидного оксида графена. Во время полимеризации ПЭТ гидроксильная и карбоксильная группы на поверхности оксида графена вступают в реакцию с молекулами ПЭТ в системе, в результате чего молекулы ПЭТ прививаются к поверхности графена. Это улучшает их совместимость и значительно снижает количество добавляемого графена при одновременном уменьшении наслоения, в результате чего способ согласно настоящему изобретению характеризуется высокой экономической эффективностью. Напротив, добавление оксида графена на этапе этерификации вызывает термическое восстановление оксида графена. По мере протекания реакции графен, полученный после восстановления, будет постепенно агрегироваться с наслоением, что не способствует улучшению характеристик и существенно влияет на однородность и формуемость материала. (2) Добавление оксида графена после этерификации позволяет предотвратить воздействие на процесс этерификации. Введение смятых шарообразных микрогранул оксида графена не оказывает явного влияния на процесс полимеризации, поэтому способ согласно данному изобретению более рационален и эффективен, а его себестоимость в практическом производстве ниже. (3) После добавления графена композиционная пленка отличается значительно улучшенной проницаемостью для кислорода и воды и стойкостью к ультрафиолетовому излучению, и может использоваться в качестве защитного и упаковочного материала. (4) При высокой дозировке композиционная пленка обладает значительно более высокой электропроводностью и может использоваться в качестве антистатического материала.

[0045] Решение V:

[0046] Предложена высокопрочная, устойчивая к капанию композиционная плита из графена/ПЭТ, получаемая путем совместного расплавления и экструдирования 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ и от 0 до 10 весовых частей вспомогательного вещества. Нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ состоит из однослойных графеновых листов и ПЭТ, причем поверхность графенового листа и молекула ПЭТ соединены ковалентной связью.

[0047] Способ получения композиционной плиты из графена/ПЭТ заключается в равномерном смешивании 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ и от 0 до 10 весовых частей вспомогательного вещества, расплавлении и экструдировании с образованием термостойкой устойчивой к капанию композиционной плиты из графена/ПЭТ согласно настоящему изобретению. Вспомогательное вещество содержит одно или более веществ в любых пропорциях из следующих веществ: антиоксидант, неорганический наполнитель, упрочняющее вещество, средство для улучшения блеска. Температура плавления и экструдирования плиты составляет от 230 до 260°С, частота вращения шнека от 30 до 90 об/мин, скорость вытягивания от 0,15 до 6 м/мин.

[0048] Далее, нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ получают с помощью процесса, содержащего следующие этапы:

[0049] (1) сушка дисперсии однослойного оксида графена с размером листов в диапазоне от 1 до 50 мкм методом распылительной сушки с получением смятых микросфер оксида графена, имеющих соотношение углерода и кислорода в диапазоне от 2,5 до 5;

[0050] (2) полное перемешивание 100 весовых частей терефталевой кислоты, от 48 до 67 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия, с последующей этерификацией смеси при 250°С; и

[0051] (3) добавление к продукту этерификации, полученному на этапе (2), от 0,0117 до 5,85 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовой части катализатора, выдержка с перемешиванием в течение от 1 до 3 часов, нагрев до 285°С и откачивание газов с целью продолжения реакции до тех пор, пока отведение тепла из системы не прекратится, последующее гранулирование с охлаждением водой с целью получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[0052] Далее, температура распылительной сушки на этапе (1) составляет от 130 до 200°С. Скорость перемешивания на этапе (3) составляет от 140 до 200 об/мин. На этапе (3) используют катализатор на основе сурьмы, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение сурьмы. На этапе (3) используют катализатор на основе титана, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение титана. На этапе (3) используют катализатор на основе германия, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение германия.

[0053] Положительный эффект заключается в следующем. (1) Небольшое количество смятых шарообразных микрогранул оксида графена добавляют для локальной полимеризации с ПЭТ-прекурсором, благодаря чему значительно повышается предел текучести и модуль упругости ПЭТ-плиты, а также предел текучести при высоких температурах. Это обусловлено тем, что смятые шарообразные микрогранулы оксида графена, добавляемые после этерификации, могут постепенно разворачиваться и диссоциировать с образованием хлопьевидного оксида графена. Во время полимеризации ПЭТ гидроксильная и карбоксильная группы на поверхности оксида графена вступают в реакцию с молекулами ПЭТ в системе, в результате чего молекулы ПЭТ прививаются к поверхности графена. Это улучшает их совместимость. Низкий уровень наслоения значительно снижает количество добавляемого графена, что повышает рентабельность способа согласно настоящему изобретению. (2) Добавление оксида графена после этерификации позволяет предотвратить воздействие на процесс этерификации. Введение оксида графена не оказывает явного влияния на процесс полимеризации, поэтому способ согласно данному изобретению более рационален и эффективен, а себестоимость в практическом производстве ниже. (3) Добавление графена снижает скорость стекания капель во время воздействия огня на плиту повышает сопротивляемость материала к стеканию капель. (4) При большом количестве оксида графена композиционная плита обладает значительно более высокой электропроводностью и может использоваться в качестве антистатического материала.

[0054] Решение VI:

[0055] Предложена модифицированная графеном полиэфирная смесовая ткань, получаемая путем смешивания от 40 до 60 весовых частей хлопчатобумажного волокна, от 30 до 50 весовых частей композиционного волокна из графена/ПЭТ и от 10 до 20 весовых частей других волокон. Композиционное волокно из графена/ПЭТ получают путем смешивания нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ и от 0 до 10 весовых частей вспомогательного вещества с последующим высокоскоростным прядением волокна из расплава, охлаждением, смазыванием, вытягиванием и текстурированием. Нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ состоит из однослойных графеновых листов и ПЭТ, причем поверхность графенового листа и молекула ПЭТ соединены ковалентной связью.

[0056] Далее, нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ получают с помощью процесса, содержащего следующие этапы:

[0057] (1) сушка дисперсии однослойного оксида графена с размером листов в диапазоне от 1 до 50 мкм методом распылительной сушки с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, имеющих соотношение углерода и кислорода от 2,5 до 5;

[0058] (2) полное перемешивание 100 весовых частей терефталевой кислоты, от 48 до 67 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия, с последующей этерификацией смеси при 250°С; и

[0059] (3) добавление к продукту этерификации, полученному на этапе (2), от 0,117 до 5,85 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовой части катализатора, выдержка с перемешиванием в течение от 1 до 3 часов, нагрев до 285°С и откачивание газов для продолжения реакции до тех пор, пока отведение тепла из системы не прекратится, последующее гранулирование с охлаждением водой с целью получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[0060] Далее, температура распылительной сушки на этапе (1) составляет от 130 до 200°С. Скорость перемешивания на этапе (3) составляет от 140 до 200 об/мин. На этапе (3) используют катализатор на основе сурьмы, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение сурьмы. На этапе (3) используют катализатор на основе титана, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение титана. На этапе (3) используют катализатор на основе германия, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение германия.

[0061] Вспомогательное вещество содержит одно или более веществ в любых пропорциях из следующих веществ: антиоксидант, неорганический наполнитель, упрочняющее вещество, средство для улучшения блеска.

[0062] Температура прядения волокна составляет от 270 до 290°С, скорость приема нити - от 3000 до 5000 м/мин, коэффициент вытягивания - от 1,5 до 4. Полученное волокно имеет число Денье от 30 до 400 ден.

[0063] Положительный эффект заключается в следующем. (1) Смятые шарообразные микрогранулы оксида графена, добавляемые после этерификации, могут постепенно разворачиваться и диссоциируют с образованием однослойного хлопьевидного оксида графена. Во время полимеризации ПЭТ гидроксильная и карбоксильная группы на поверхности оксида графена вступают в реакцию с молекулами ПЭТ в системе, в результате чего молекулы ПЭТ прививаются к поверхности графена. Это улучшает их совместимость и значительно снижает количество добавляемого графена при одновременном уменьшении наслоения, в результате чего способ согласно настоящему изобретению характеризуется высокой экономической эффективностью. Напротив, добавление оксида графена на этапе этерификации вызывает термическое восстановление оксида графена. По мере протекания реакции графен, полученный после восстановления, будет постепенно агрегироваться с наслоением, что не способствует улучшению характеристик и приводит к сбоям непрерывного высокоскоростного прядения волокна вследствие наличия агрегатов. (2) Добавление оксида графена после этерификации позволяет предотвратить воздействие на процесс этерификации. Введение смятых шарообразных микрогранул оксида графена не оказывает явного влияния на процесс полимеризации, поэтому способ согласно данному изобретению более рационален и эффективен, а его себестоимость в практическом производстве ниже. (3) После добавления графена композиционный материал можно непрерывно формовать с высокой скоростью и смешивать с традиционными натуральными (хлопок, лен, шерсть) и синтетическими тканями (нейлон, спандекс, арамид) и т.д., в результате чего изделие из смесовых тканей сохраняет комфорт, водостойкость, водопоглощение и воздухопроницаемость оригинальных тканей и приобретает стойкость к ультрафиолетовым лучам и огнеупорные свойства, характерные для графена. (4) Ткань отличается высокой прочностью и сохраняет свои свойства после многократной стирки, воздействия солнечных лучей и трения. (5) Ткань можно использовать повторно, использованную ткань можно перерабатывать и восстанавливать стойкость к ультрафиолетовому излучению и огнеупорные свойства.

[0064] Решение VII:

[0065] Предложено модифицированное графеном, стойкое к УФ-излучению и огнеупорное полиэфирное волокно, получаемое путем смешивания 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ и от 0 до 10 весовых частей вспомогательного вещества, с последующим прядением волокна, охлаждением, смазыванием, вытягиванием и намоткой. Нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ состоит из однослойных графеновых листов и ПЭТ, причем поверхность графенового листа и молекула ПЭТ соединены ковалентной связью.

[0066] Способ получения модифицированного графеном стойкого к УФ-излучению и огнеупорного полиэфирного волокна, содержащий этапы равномерного смешивания 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ и от 0 до 10 весовых частей вспомогательного вещества, с последующим прядением волокна, охлаждением, смазыванием, вытягиванием и намоткой. Нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ состоит из однослойных графеновых листов и ПЭТ, причем поверхность графенового листа и молекула ПЭТ соединены ковалентной связью.

[0067] Далее, нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ получают с помощью процесса, содержащего следующие этапы:

[0068] (1) сушка дисперсии однослойного оксида графена с размером листов в диапазоне от 1 до 50 мкм методом распылительной сушки с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, имеющих соотношение углерода и кислорода в диапазоне от 2,5 до 5;

[0069] (2) полное перемешивание 100 весовых частей терефталевой кислоты, от 48 до 67 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия, с последующей этерификацией смеси при 250°С; и

[0070] (3) добавление к продукту этерификации, полученному на этапе (2), от 0,0117 до 5,85 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовой части катализатора, выдержка с перемешиванием в течение от 1 до 3 часов, нагрев до 285°С и откачивание газов для продолжения реакции до тех пор, пока отведение тепла из системы не прекратится, последующее гранулирование с охлаждением водой с целью получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[0071] Далее, температура распылительной сушки на этапе (1) составляет от 130 до 200°С. Скорость перемешивания на этапе (3) составляет от 140 до 200 об/мин. На этапе (3) используют катализатор на основе сурьмы, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение сурьмы. На этапе (3) используют катализатор на основе титана, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение титана. На этапе (3) используют катализатор на основе германия, включающий оксид, неорганическую соль и органическое соединение германия.

[0072] Вспомогательное вещество содержит одно или более веществ в любых пропорциях из следующих веществ: антиоксидант, неорганический наполнитель, упрочняющее вещество, средство для улучшения блеска.

[0073] Температура прядения волокна составляет от 270 до 290°С, скорость приема нити - от 3000 до 5000 м/мин.

[0074] Положительный эффект заключается в следующем. (1) Смятые микросферы оксида графена, добавляемые после этерификации, могут постепенно разворачиваться и разъединяться с образованием однослойного хлопьевидного оксида графена. Во время полимеризации ПЭТ гидроксильная и карбоксильная группы на поверхности оксида графена вступают в реакцию с молекулами ПЭТ в системе, в результате чего молекулы ПЭТ прививаются к поверхности графена. Это улучшает их совместимость и значительно снижает количество добавляемого графена при одновременном уменьшении наслоения, в результате чего способ согласно настоящему изобретению характеризуется высокой экономической эффективностью. Напротив, добавление оксида графена на этапе этерификации вызывает термическое восстановление оксида графена. По мере протекания реакции графен, полученный после восстановления, будет постепенно агрегироваться с наслоением, что не способствует улучшению характеристик и приводит к сбоям непрерывного высокоскоростного прядения волокна вследствие наличия агрегатов. (2) Добавление оксида графена после этерификации позволяет предотвратить воздействие на процесс этерификации. Введение смятых шарообразных микрогранул из оксида графена не оказывает явного влияния на процесс полимеризации, поэтому способ согласно данному изобретению более рационален и эффективен, а его себестоимость в практическом производстве ниже. (3) После добавления графена возможно непрерывное высокоскоростное формование композиционного материала, причем полученное волокно обладает высокой стойкостью к УФ-излучению и огнеупорными свойствами, а также электрической проводимостью.

[0075] Решение VIII:

[0076] Предложен нанокомпозиционный материал из графена/полиэфира, состоящий из полиэфира и однослойных графеновых листов, равномерно распределенных в полиэфире, причем поверхность графенового листа и молекула полиэфира соединены ковалентной связью; молекула полиэфира представляет собой одно или более веществ из группы: политриметилентерефталат (ПТТ), полибутилентерефталат (ПБТ) и поли(1,4-циклогександиметилтерефталат) (ПЦТ).

[0077] Способ получения нанокомпозиционного материала из графена/ полиэфира содержит следующие этапы:

[0078] (1) сушка дисперсии однослойного оксида графена с размером листов в диапазоне от 1 до 50 мкм методом распылительной сушки с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, имеющих соотношение углерода и кислорода в диапазоне от 2,5 до 5;

[0079] (2) полное перемешивание 100 весовых частей терефталевой кислоты, от 50 до 150 весовых частей диола и от 0,01 до 0,5 весовой части катализатора, с последующей этерификацией смеси при температуре в диапазоне от 200 до 260°С до прекращения выделения воды; и

[0080] (3) добавление к продукту этерификации, полученному на этапе (2), от 0,02 до 10 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и от 0,01 до 1 весовой части катализатора, выдержка с перемешиванием в течение от 1 до 3 часов, нагрев до температуры в диапазоне от 240 до 310°С и откачивание газов для продолжения реакции до тех пор, пока отведение тепла из системы не прекратится, последующее гранулирование с охлаждением водой с целью получения нанокомпозиционного материала из графена/полиэфира.

[0081] Далее, температура распылительной сушки на этапе (1) составляет от 130 до 200°С. Диол на этапе (2) представляет собой одно или более веществ из следующего: бутандиол, пропиленгликоль и 1,4-циклогександиметанол. Если диол на этапе (2) представляет собой бутандиол, он взят в количестве от 60 до 76,8 весовых частей. Если диол на этапе (2) представляет собой пропиленгликоль, он взят в количестве от 50 до 70 весовых частей. Если диол на этапе (2) представляет собой 1,4-циклогександиметанол, он взят в количестве от 121,4 до 147,5 весовых частей. Катализатор на этапе (2) представляет собой одно или несколько веществ из следующих: оксид, неорганическая соль, органическое соединение натрия, титана, свинца, олова. Катализатор на этапе (3) представляет собой одно или несколько веществ из следующих: оксид, неорганическая соль, органическое соединение сурьмы, свинца, олова.

[0082] Положительный эффект заключается в следующем. Смятые шарообразные микрогранулы оксида графена получают в первую очередь путем распылительной сушки. При правильном выборе соотношения углерода и кислорода, а также размера листов оксида графена, смятые шарообразные микрогранулы оксида графена постепенно разворачиваются и диссоциируют с образованием хлопьевидного оксида графена в различных олигомерах полиэфира. Во время полимеризации полиэфира гидроксильная и карбоксильная группы на поверхности оксида графена вступают в реакцию с молекулами полиэфира в системе, в результате чего молекулы полиэфира прививаются к поверхности графена. Это повышает их совместимость и способствует улучшению механических свойств, электрической проводимости и стойкости к УФ-излучению. Добавление оксида графена после этерификации позволяет предотвратить влияние на процесс этерификации, благодаря чему способ становится более рациональным и эффективным, снижаются производственные издержки, а также предотвращается наслоение оксида графена с образованием скоплений на этапе этерификации. На протяжении всего процесса полимеризации полиэфира в него не вводятся никакие материалы, кроме смятых шарообразных микрогранул оксида графена, что сводит к минимуму влияние введенного графена на процесс и оборудование. Таким образом, настоящее изобретение имеет широкую перспективу применения. Полученный композиционный материал из графена/полиэфира обладает отличными механическими свойствами и электрической проводимостью и может использоваться в производстве функционализованного полиэфирного волокна.

[0083] Решение IX:

[0084] Способ получения нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6 содержит следующие этапы:

[0085] (1) сушка дисперсии однослойного оксида графена с размером листов в диапазоне от 1 до 50 мкм методом распылительной сушки с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, имеющих соотношение углерода и кислорода в диапазоне от 2,5 до 5;

[0086] (2) добавление от 0,01 до 3,5 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена и от 1 до 3 весовых частей деионизированной воды к 100 весовым частям расплавленного капролактама и полное перемешивание при 80°С на высокой скорости (от 300 до 500 об/мин) с образованием дисперсии; и

[0087] (3) получение нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6 в реакторе периодического действия или трубе VK (VK - сокращение от «vereinfacht kontinuierlich», означает «упрощенный непрерывный»).

[0088] причем в реакторе периодического действия:

[0089] в азотной среде дисперсию добавляют в реактор поликонденсации, нагревают до температуры в диапазоне от 250 до 270°С и выдерживают для протекания реакции под давлением от 0,5 до 1 МПа в течение промежутка времени от 2 до 4 часов, затем под вакуумом в течение промежутка времени от 4 до 6 часов с получением расплава полимера; после этого расплав полимера гранулируют с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6; и

[0090] в трубе VK:

[0091] дисперсию непрерывно полимеризуют в трубе VK при температуре полимеризации 260°С в течение 20 часов; расплав полимера гранулируют с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6.

[0092] Далее, температура распылительной сушки на этапе (1) составляет от 130 до 160°С.

[0093] Положительный эффект заключается в следующем. (1) Большинство обычных графеновых порошков имеют многослойную графеновую структуру, не могут быть диспергированы в однослойный графен после добавления в систему полимеризации и даже могут подвергаться вторичному наслоению, что снижает общие эксплуатационные характеристики материала. Согласно настоящему изобретению, смятые шарообразные микрогранулы оксида графена получают в первую очередь путем распылительной сушки. Такая смятая структура шарообразных микрогранул значительно уменьшает наслоение между листами оксида графена. При правильном выборе соотношения углерода и кислорода, а также размера микрогранул оксида графена, смятые шарообразные микрогранулы оксида графена постепенно разворачиваются и диссоциируют в расплаве капролактама, одновременно термически восстанавливаясь с образованием однослойного хлопьевидного графена. В течение всего процесса полимеризации молекулы нейлона 6 постепенно прививаются к поверхности графена, что улучшает их совместимость. Превосходные механические свойства (в частности, прочность и пригодность для прядения) сохраняются при высокой дозировке; при этом в значительной степени проявляется эффект упрочнения, барьерные свойства, устойчивость к ультрафиолетовому излучению и другие преимущества графена. Кроме того, полученный материал имеет очень низкий порог просачивания. (2) Композиционный материал из графена/нейлона 6 получают локальной полимеризацией капролактама с использованием высококачественного однослойного оксида графена в качестве сырья. По сравнению с изделиями из нейлона 6 удалось улучшить различные эксплуатационные характеристики материала, в частности, механические свойства, устойчивость к высоким температурам и ультрафиолетовому старению и т.п. В то же время прочность материала остается прежней, а молекулярная масса полимера контролируется и не уменьшается по мере увеличения количества добавляемого графена. Графен одновременно выполняет функции модификатора и армирующего нано-наполнителя в полимерной матрице, а также способствует устойчивости к ультрафиолетовому излучению. (3) Графен хорошо диспергируется в полимерной матрице, а листы графена имеют большой поперечный размер, поэтому количество добавляемого графена невелико (менее 0,5%), а конечный продукт отличается высокой технологичностью и допускает многоточечное высокоскоростное промышленное прядение. (4) Процесс получения прост и эффективен, и не требует изменения существующего оборудования для полимеризации нейлона 6. Эта технология производства характеризуется высокой конкурентоспособностью. Благодаря исключению добавления воды можно проводить непрерывную полимеризацию в трубе VK.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0094] На ФИГ. 1 приведена фотография нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ, изготовленного согласно настоящему изобретению.

[0095] На ФИГ. 2 изображен снимок смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных согласно настоящему изобретению, выполненный под растровым электронным микроскопом.

[0096] На ФИГ. 3 приведена фотография композиционного волокна из графена/полиэфира для шнуров, изготовленного согласно настоящему изобретению.

[0097] На ФИГ. 4 приведена фотография многофункциональной композиционной ткани из графена/полиэфира, изготовленной согласно настоящему изобретению.

[0098] На ФИГ. 5 приведена фотография композиционной пленки из графена/ПЭТ, изготовленной согласно настоящему изобретению.

[0099] На ФИГ. 6 приведена фотография модифицированной графеном полиэфирной смесовой ткани.

[00100] На ФИГ. 7 приведена фотография нанокомпозиционного материала из графена/полиэфира, изготовленного согласно настоящему изобретению.

РАСКРЫТИЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[00101] Описанные примеры осуществления служат исключительно для иллюстрации предложенного изобретения и не могут быть интерпретированы как ограничивающие объем правовой охраны настоящего изобретения. Очевидно, что специалисты в данной области техники могут вносить некоторые несущественные изменения и корректировки в соответствии с идеей вышеуказанного изобретения, не выходя за пределы объема правовой охраны настоящего изобретения.

[00102] Пример 1-1:

[00103] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 1 до 3 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00104] (2) 1000 г терефталевой кислоты, 530 г этиленгликоля и 0,2 г ацетата натрия полностью смешали и полученную смесь этерифицировали при 250°С до прекращения выделения воды.

[00105] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 1,17 г смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,18 г этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой с целью получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00106] По завершении этих этапов получили нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ, как показано на ФИГ. 1. Изображение полученных смятых шарообразных микрогранул оксида графена, выполненное под растровым электронным микроскопом, приведено на ФИГ. 2. Специфические свойства композиционного материала приведены в таблице 1.

[00107] Пример 1-2:

[00108] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода 2,5.

[00109] (2) 1000 г терефталевой кислоты, 530 г этиленгликоля и 0,2 г ацетата натрия полностью смешали и полученную смесь этерифицировали при 250°С до прекращения выделения воды.

[00110] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 1,17 г смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,18 г этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00111] По завершении этих этапов получили нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблице 1.

[00112] Пример 1-3:

[00113] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 40 до 45 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00114] (2) 1000 г терефталевой кислоты, 530 г этиленгликоля и 0,2 г ацетата натрия полностью смешали и полученную смесь этерифицировали при 250°С до прекращения выделения воды.

[00115] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 1,17 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,18 г этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00116] По завершении этих этапов получили нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблице 1.

[00117] Пример 1-4:

[00118] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 160°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00119] (2) 1000 г терефталевой кислоты, 530 г этиленгликоля и 0,2 г ацетата натрия полностью смешали и полученную смесь этерифицировали при 250°С до прекращения выделения воды.

[00120] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 1,17 г смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,18 г этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00121] По завершении этих этапов получили нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблице 1.

[00122] Пример 1-5:

[00123] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода 2,5.

[00124] (2) 1000 г терефталевой кислоты, 530 г этиленгликоля и 0,2 г ацетата натрия полностью смешали и полученную смесь этерифицировали при 250°С до прекращения выделения воды.

[00125] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 11,7 г смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,18 г этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00126] По завершении этих этапов получили нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблице 1.

[00127] Пример 1-6:

[00128] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода 2,5.

[00129] (2) 1000 г терефталевой кислоты, 530 г этиленгликоля и 0,2 г ацетата натрия полностью смешали и полученную смесь этерифицировали при 250°С до прекращения выделения воды.

[00130] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 58,5 г смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,18 г этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

По завершении этих этапов получили нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблице 1.

[00131] Сравнительный пример 1-1:

[00132] ПЭТ получен способом, описанным в примере 1, за исключением того, что во время изготовления не добавлялись смятые шарообразные микрогранулы оксида графена. Характеристики приведены в таблице 1.

[00133] Сравнительный пример 1-2:

[00134] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 0,3 до 0,7 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00135] (2) 1000 г терефталевой кислоты, 530 г этиленгликоля и 0,2 г ацетата натрия полностью смешали и полученную смесь этерифицировали при 250°С до прекращения выделения воды.

[00136] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 1,17 г смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,18 г этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00137] По завершении этих этапов получили нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблице 1.

[00138] Сравнительный пример 1-3:

[00139] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 70 до 80 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00140] (2) 1000 г терефталевой кислоты, 530 г этиленгликоля и 0,2 г ацетата натрия полностью смешали и полученную смесь этерифицировали при 250°С до прекращения выделения воды.

[00141] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 1,17 г смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,18 г этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00142] По завершении этих этапов получили нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблице 1.

[00143] Сравнительный пример 1-4:

[00144] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 220°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода 10.

[00145] (2) 1000 г терефталевой кислоты, 530 г этиленгликоля и 0,2 г ацетата натрия полностью смешали и полученную смесь этерифицировали при 250°С до прекращения выделения воды.

[00146] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 1,17 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,18 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00147] По завершении этих этапов получили нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблице 1.

[00148] Сравнительный пример 1-5:

[00149] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С для получения шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода 2,5.

[00150] (2) 1000 г терефталевой кислоты, 530 г этиленгликоля и 0,2 г ацетата натрия полностью смешали и полученную смесь этерифицировали при 250°С до прекращения выделения воды.

[00151] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 93,6 г смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,18 г этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00152] По завершении этих этапов получили нанокомпозиционный материал из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблице 1.

[00153] Анализ сравнительного примера 1-1, сравнительного примера 1-2, примера 1-1, примера 1-2, примера 1-3 и сравнительного примера 1-3 показывает, что при сохранении соотношения углерода и кислорода в оксиде графена и количества добавленного оксида графена выбор оксида графена, размер листа которого укладывается в необходимый диапазон, позволяет получить композиционный материал с оптимальными эксплуатационными характеристиками. В сравнительном примере 1-2 размер листов оксида графена слишком мал, поэтому оксид графена сам по себе не может быть эффективным упрочняющим материалом; в сравнительном примере 1-3 размер листов оксида графена слишком велик, его нельзя эффективно диссоциировать до образования хлопьевидного оксида графена после добавления в систему полимеризации и можно использовать только в качестве смятого в шарообразную форму наполнителя для армирования композиционного материала, что приводит к небольшому увеличению прочности на разрыв и модуля растяжения, а также незначительному уменьшению удлинения при разрыве. Если размер листов составляет от 1 до 50 мкм, то с увеличением этого размера упрочняющее действие оксида графена может усиливаться.

[00154] Анализ сравнительного примера 1-1, примера 1-2, примера 1-4 и сравнительного примера 1-4 показывает, что с увеличением соотношения углерода и кислорода эксплуатационные характеристики композиционного материала улучшаются. Это связано с тем, что с увеличением соотношения углерода и кислорода количество дефектов в графене уменьшается, а эксплуатационные характеристики, повышающие качество композиционного материала, улучшаются. Однако отношение углерода к кислороду не может быть слишком высоким; в противном случае связь между листами оксида графена становится слишком прочной и оксид графена не может быть диссоциирован во время полимеризации и, следовательно, не может эффективно увеличивать или даже может значительно уменьшать удлинение при разрыве (сравнительный пример 4).

[00155] Анализ сравнительного примера 1-1, примера 1-2, примера 1-5, примера 1-6 и сравнительного примера 1-5 показывает, что увеличение количества оксида графена улучшает механические свойства и значительно повышает электрическую проводимость материала. После добавления избыточного количества оксида графена, несмотря на дальнейшее повышение электрической проводимости, механические свойства материала ухудшаются. Это обусловлено наслоением избыточного графена, что снижает упрочняющий эффект (сравнительный пример 1-5)

[00156] Пример 1-7:

[00157] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 200°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 40 до 50 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00158] (2) 1000 г терефталевой кислоты, 530 г этиленгликоля и 0,2 г ацетата натрия полностью смешали и полученную смесь этерифицировали при 250°С до прекращения выделения воды.

[00159] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 58,5 г смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,18 г этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 140 об/мин в течение 3 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ. Испытания нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ показали хорошие механические и электрические свойства.

[00160] Пример 1-8:

[00161] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 200°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 40 до 50 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00162] (2) 1000 г терефталевой кислоты, 530 г этиленгликоля и 0,2 г ацетата натрия полностью смешали и полученную смесь этерифицировали при 250°С до прекращения выделения воды.

[00163] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 г смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,18 г этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 200 об/мин в течение 1 часа, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой с целью получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ. Испытания нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ показали хорошие механические и электрические свойства.

[00164] Пример 2-1:

[00165] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 1 до 3 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00166] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00167] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых микросфер оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00168] (4) Полученный на этапе (3) композиционный материал высушили, подвергли предварительной кристаллизации и твердофазной поликонденсации, охладили и подвергли прядению из расплава с высокой скоростью. Температура сушки составила 175°С, температура предварительной кристаллизации - 180°С, температура твердофазной поликонденсации 215°С, внутренняя вязкость после твердофазной поликонденсации 1,1, температура охлаждения 70°С, температура прядения волокна 290°С, скорость приема нити 4000 м/мин, коэффициент вытягивания - 3.

[00169] По завершении этих этапов получили композиционное волокно из графена/полиэфира для шнура, показанное на ФИГ. 3. Специфические свойства приведены в таблице 2.

[00170] Пример 2-2:

[00171] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 6 до 10 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00172] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00173] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых микросфер оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00174] (4) Полученный на этапе (3) композиционный материал высушили, подвергли предварительной кристаллизации и твердофазной поликонденсации, охладили и подвергли прядению из расплава с высокой скоростью. Температура сушки составила 175°С, температура предварительной кристаллизации - 180°С, температура твердофазной поликонденсации - 215°С, внутренняя вязкость после твердофазной поликонденсации - 1,1, температура охлаждения - 70°С, температура прядения волокна - 290°С, скорость приема нити - 4000 м/мин, коэффициент вытягивания 3.

[00175] По завершении этих этапов получили композиционное волокно из графена/полиэфира для шнура. Специфические свойства приведены в таблице 2.

[00176] Пример 2-3:

[00177] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 160°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 6 до 10 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00178] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00179] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили ОД 17 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00180] (4) Полученный на этапе (3) композиционный материал высушили, подвергли предварительной кристаллизации и твердофазной поликонденсации, охладили и подвергли прядению из расплава с высокой скоростью. Температура сушки составила 175°С, температура предварительной кристаллизации - 180°С, температура твердофазной поликонденсации - 215°С, внутренняя вязкость после твердофазной поликонденсации - 1,1, температура охлаждения - 70°С, температура прядения волокна - 290°С, скорость приема нити - 4000 м/мин, коэффициент вытягивания - 3.

[00181] По завершении этих этапов получили композиционное волокно из графена/полиэфира для шнура. Специфические свойства приведены в таблице 2.

[00182] Пример 2-4:

[00183] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 6 до 10 мкм, а соотношение углерода и кислорода 2,5.

[00184] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00185] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,585 весовых частей смятых микросфер оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00186] (4) Полученный на этапе (3) композиционный материал высушили, подвергли предварительной кристаллизации и твердофазной поликонденсации, охладили и подвергли прядению из расплава с высокой скоростью. Температура сушки составила 175°С, температура предварительной кристаллизации 180°С, температура твердофазной поликонденсации 215°С, внутренняя вязкость после твердофазной поликонденсации - 1,12, температура охлаждения - 70°С, температура прядения волокна - 290°С, скорость приема нити - 4000 м/мин, коэффициент вытягивания - 3.

[00187] По завершении этих этапов получили композиционное волокно из графена/полиэфира для шнура. Специфические свойства приведены в таблице 2.

[00188] Пример 2-5:

[00189] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 6 до 10 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00190] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00191] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 1,17 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы с целью продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой с целью получения композиционного материала из графена/ПЭТ.

[00192] (4) Полученный на этапе (3) композиционный материал высушили, подвергли предварительной кристаллизации и твердофазной поликонденсации, охладили и подвергли прядению из расплава с высокой скоростью. Температура сушки составила 175°С, температура предварительной кристаллизации 180°С, температура твердофазной поликонденсации 215°С, внутренняя вязкость после твердофазной поликонденсации 1,14, температура охлаждения 70°С, температура прядения волокна 290°С, скорость приема нити 4000 м/мин, коэффициент вытягивания - 3.

[00193] По завершении этих этапов получили композиционное волокно из графена/полиэфира для шнура. Специфические свойства приведены в таблице 2.

[00194] Сравнительный пример 2-1:

[00195] ПЭТ получен способом, описанным в примере 1, за исключением того, что во время изготовления не добавлялись смятые шарообразные микрогранулы оксида графена. Характеристики приведены в таблице 2.

[00196] Сравнительный пример 2-2:

[00197] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 0,3 до 0,7 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00198] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00199] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00200] (4) Полученный на этапе (3) композиционный материал высушили, подвергли предварительной кристаллизации и твердофазной поликонденсации, охладили и подвергли прядению из расплава с высокой скоростью. Температура сушки составила 175°С, температура предварительной кристаллизации 180°С, температура твердофазной поликонденсации 215°С, внутренняя вязкость после твердофазной поликонденсации - 1,1, температура охлаждения - 70°С, температура прядения волокна - 290°С, скорость приема нити - 4000 м/мин, коэффициент вытягивания - 3.

[00201] По завершении этих этапов получили композиционное волокно из графена/полиэфира для шнура. Специфические свойства приведены в таблице 2.

[00202] Сравнительный пример 2-3:

[00203] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 40 до 45 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00204] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00205] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых микросфер оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы с целью продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой с целью получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00206] (4) Полученный на этапе (3) композиционный материал высушили, подвергли предварительной кристаллизации и твердофазной поликонденсации, охладили и подвергли прядению из расплава с высокой скоростью. Температура сушки составила 175°С, температура предварительной кристаллизации - 180°С, температура твердофазной поликонденсации - 215°С, внутренняя вязкость после твердофазной поликонденсации - 1,31, температура охлаждения - 70°С, температура прядения волокна - 290°С, скорость приема нити - 4000 м/мин, коэффициент вытягивания - 3.

По завершении вышеописанных этапов полученный расплав имеет слишком большую вязкость и малопригоден для непрерывного прядения волокна.

[00207] Сравнительный пример 2-4:

[00208] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 220°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 6 до 10 мкм, а соотношение углерода и кислорода 10.

[00209] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00210] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых микросфер оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы с целью продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой с целью получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00211] (4) Полученный на этапе (3) композиционный материал высушили, подвергли предварительной кристаллизации и твердофазной поликонденсации, охладили и подвергли прядению из расплава с высокой скоростью. Температура сушки составила 175°С, температура предварительной кристаллизации 180°С, температура твердофазной поликонденсации - 215°С, внутренняя вязкость после твердофазной поликонденсации - 1,1, температура охлаждения - 70°С, температура прядения волокна - 290°С, скорость приема нити - 4000 м/мин, коэффициент вытягивания 3.

[00212] По завершении вышеописанных этапов оказалось, что фильера засорена, непрерывность нити недостаточна, а частота излома нитей высока.

[00213] Сравнительный пример 2-5:

[00214] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 6 до 10 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00215] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00216] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 5,85 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения композиционного материала из графена/ПЭТ.

[00217] (4) Полученный на этапе (3) композиционный материал высушили, подвергли предварительной кристаллизации и твердофазной поликонденсации, охладили и подвергли прядению из расплава с высокой скоростью. Температура сушки составила 175°С, температура предварительной кристаллизации - 180°С, температура твердофазной поликонденсации - 215°С, внутренняя вязкость после твердофазной поликонденсации - 1,37, температура охлаждения - 70°С, температура прядения волокна - 290°С, скорость приема нити - 4000 м/мин, коэффициент вытягивания - 3.

[00218] По завершении вышеописанных этапов оказалось, что вязкость расплава слишком высока, прядение волокна затруднено, а непрерывность нити недостаточна.

[00219] Анализ сравнительного примера 2-1, сравнительного примера 2-2, примера 2-1, примера 2-2, примера 2-3 и сравнительного примера 2-3 показывает, что при сохранении соотношения углерода и кислорода в оксиде графена и количества добавленного оксида графена увеличение размера листов оксида графена в пределах необходимого диапазона позволяет эффективно увеличить предел прочности волокна на разрыв. В сравнительном примере 2-2 размер листов оксида графена слишком мал, поэтому оксид графена сам по себе не может быть эффективным упрочняющим материалом. В сравнительном примере 2-3 размер листов оксида графена слишком велик, и после добавления в систему полимеризации наблюдается увеличение вязкости; клейкость расплава повышается на этапе твердофазной поликонденсации, поэтому вязкость дополнительно увеличивается, что затрудняет прядение волокна и не способствует непрерывному производству. Таким образом, оптимальный размер листов определен как находящийся в диапазоне от 1 до 10 мкм, и в этом случае упрочняющее действие оксида графена может усиливаться.

[00220] Анализ сравнительного примера 2-1, примера 2-2, примера 2-3 и сравнительного примера 2-4 показывает, что с увеличением соотношения углерода и кислорода эксплуатационные характеристики композиционного волокна улучшаются. Это связано с тем, что с увеличением соотношения углерода и кислорода количество дефектов в графене уменьшается, а эксплуатационные характеристики, повышающие качество композиционного материала, улучшаются. Однако отношение углерода к кислороду не может быть слишком высоким; в противном случае связь между листами оксида графена становится слишком прочной, оксид графена во время полимеризации останется многослойным и засорит фильеру, что затруднит непрерывное производство (сравнительный пример 2-4).

[00221] Анализ сравнительного примера 2-1, примера 2-2, примера 2-4, примера 2-5 и сравнительного примера 2-5 показывает, что увеличение количества оксида графена позволяет значительно повысить прочность композиционного волокна на разрыв, что можно отнести на счет упрочняющего эффекта графена. После добавления избыточного количества оксида графена вязкость системы чрезмерно увеличивается, а способность к формованию из расплава после повышения клейкости значительно снижается, что затрудняет непрерывное производство (сравнительный пример 2-5).

[00222] Пример 2-6:

[00223] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 3 до 5 мкм, а соотношение углерода и кислорода 2,5.

[00224] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00225] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,95 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 140 об/мин в течение 3 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения композиционного материала из графена/ПЭТ.

[00226] (4) Полученный на этапе (3) композиционный материал высушили, подвергли предварительной кристаллизации и твердофазной поликонденсации, охладили и подвергли прядению из расплава с высокой скоростью. Температура сушки составила 170°С, температура предварительной кристаллизации - 175°С, температура твердофазной поликонденсации - 210°С, внутренняя вязкость после твердофазной поликонденсации - 0,9, температура охлаждения - 60°C, температура прядения волокна - 290°С, скорость приема нити - 5000 м/мин, коэффициент вытягивания - 4.

[00227] Испытания полученного композиционного волокна из графена/полиэфира для шнура показали высокие механические и электрические свойства.

[00228] Пример 2-7:

[00229] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 200°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 3 до 5 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00230] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00231] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,95 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 200 об/мин в течение 1 часа, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения композиционного материала из графена/ПЭТ.

[00232] (4) Полученный на этапе (3) композиционный материал высушили, подвергли предварительной кристаллизации и твердофазной поликонденсации, охладили и подвергли прядению из расплава с высокой скоростью. Температура сушки составила 180°С, температура предварительной кристаллизации - 185°С, температура твердофазной поликонденсации - 220°С, внутренняя вязкость после твердофазной поликонденсации - 1,2, температура охлаждения - 80°С, температура прядения волокна - 270°С, скорость приема нити - 3000 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5.

[00233] Испытания полученного композиционного волокна из графена/полиэфира для шнура показали высокие механические и электрические свойства.

[00234] Пример 3-1:

[00235] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 1 до 3 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00236] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00237] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,585 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00238] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание, текстурирование, сплетение, окрашивание и отделку с получением многофункциональной композиционной ткани из графена/полиэфира. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден. Для изготовления ткани использовался челночный ткацкий станок.

[00239] По завершении этих этапов получили многофункциональную композиционную ткань из графена/полиэфира. Фотография композиционной ткани из графена/полиэфира приведена на ФИГ. 4. Специфические свойства приведены в таблицах 3 и 4.

[00240] Пример 3-2:

[00241] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода 2,5.

[00242] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00243] (3) к продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,585 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой с целью получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00244] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание, текстурирование, сплетение, окрашивание и отделку с получением многофункциональной композиционной ткани из графена/полиэфира. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден. Для изготовления ткани используется челночный ткацкий станок.

[00245] По завершении этих этапов получили многофункциональную композиционную ткань из графена/полиэфира. Специфические свойства приведены в таблицах 3 и 4.

[00246] Пример 3-3:

[00247] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 40 до 45 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00248] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00249] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,585 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали при перемешивании со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00250] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание, текстурирование, сплетение, окрашивание и отделку с получением многофункциональной композиционной ткани из графена/полиэфира. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден. Для изготовления ткани использовался челночный ткацкий станок.

[00251] По завершении этих этапов получили многофункциональную композиционную ткань из графена/полиэфира. Специфические свойства приведены в таблицах 3 и 4.

[00252] Пример 3-4:

[00253] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 160°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода 5.

[00254] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00255] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,585 весовых частей смятых микросфер оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00256] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,4 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание, текстурирование, сплетение, окрашивание и отделку с получением многофункциональной композиционной ткани из графена/полиэфира. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден. Для изготовления ткани использовался челночный ткацкий станок.

[00257] По завершении этих этапов получили многофункциональную композиционную ткань из графена/полиэфира. Специфические свойства приведены в таблицах 3 и 4.

[00258] Пример 3-5:

[00259] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00260] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00261] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 1,17 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00262] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,3 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание, текстурирование, сплетение, окрашивание и отделку с получением многофункциональной композиционной ткани из графена/полиэфира. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден. Для изготовления ткани использовался челночный ткацкий станок.

По завершении этих этапов получили многофункциональную композиционную ткань из графена/полиэфира. Специфические свойства приведены в таблицах 3 и 4.

[00263] Пример 3-6:

[00264] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00265] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00266] (3) к продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 5,85 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00267] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,5 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание, текстурирование, сплетение, окрашивание и отделку с получением многофункциональной композиционной ткани из графена/полиэфира. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден. Для изготовления ткани использовался челночный ткацкий станок.

[00268] По завершении этих этапов получили многофункциональную композиционную ткань из графена/полиэфира. Специфические свойства приведены в таблицах 3 и 4.

[00269] Сравнительный пример 3-1:

[00270] ПЭТ получен способом, описанным в примере 1, за исключением того, что во время изготовления не добавлялись смятые шарообразные микрогранулы оксида графена. Характеристики приведены в таблицах 3 и 4.

[00271] Сравнительный пример 3-2:

[00272] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 0,3 до 0,7 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00273] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00274] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,585 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00275] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,3 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание, текстурирование, сплетение, окрашивание и отделку с получением многофункциональной композиционной ткани из графена/полиэфира. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден. Для изготовления ткани использовался челночный ткацкий станок.

[00276] По завершении этих этапов получили композиционную ткань из графена/полиэфира. Специфические свойства приведены в таблицах 3 и 4.

[00277] Сравнительный пример 3-3:

[00278] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 70 до 80 мкм, а соотношение углерода и кислорода 2,5.

[00279] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00280] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,585 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00281] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание, текстурирование, сплетение, окрашивание и отделку с получением многофункциональной композиционной ткани из графена/полиэфира. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден. Для изготовления ткани использовался челночный ткацкий станок.

[00282] По завершении вышеописанных этапов оказалось, что фильера засорена, непрерывность нити недостаточна, а частота излома нитей высока.

[00283] Сравнительный пример 3-4:

[00284] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 220°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 10.

[00285] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00286] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,585 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00287] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание, текстурирование, сплетение, окрашивание и отделку с получением многофункциональной композиционной ткани из графена/полиэфира. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден. Для изготовления ткани использовался челночный ткацкий станок.

[00288] По завершении вышеописанных этапов оказалось, что фильера засорена, непрерывность нити недостаточна, а частота излома нитей высока.

[00289] Сравнительный пример 3-5:

[00290] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00291] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00292] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00293] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание, текстурирование, сплетение, окрашивание и отделку с получением многофункциональной композиционной ткани из графена/полиэфира. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число денье - 100 ден. Для изготовления ткани использовался челночный ткацкий станок.

В результате получена композиционная ткань из графена/полиэфира.

Специфические свойства приведены в таблицах 3 и 4.

[00294] Сравнительный пример 3-6:

[00295] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00296] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00297] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 9,36 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы с целью продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой с целью получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00298] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание, текстурирование, сплетение, окрашивание и отделку с получением многофункциональной композиционной ткани из графена/полиэфира. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден. Для изготовления ткани использовался челночный ткацкий станок.

По завершении вышеописанных этапов оказалось, что фильера засорена, непрерывность нити недостаточна, а частота излома нитей высока.

[00299] Анализ сравнительного примера 3-1, сравнительного примера 3-2, примера 3-1, примера 3-2, примера 3-3 и сравнительного примера 3-3 показывает, что при сохранении соотношения углерода и кислорода в оксиде графена и количества добавленного оксида графена выбор оксида графена, размер листов которого укладывается в необходимый диапазон, позволяет получить функциональную ткань с оптимальными эксплуатационными характеристиками. В сравнительном примере 3-2 размер листов оксида графена слишком мал, что приводит к снижению электрической проводимости, стойкости к УФ-излучению и огнеупорных свойств; в сравнительном примере 3 размер листов оксида графена слишком велик, его нельзя эффективно диссоциировать в хлопьевидный оксид графена после добавления в систему полимеризации и можно использовать только в качестве смятого в шарообразную форму наполнителя для армирования композиционного материала, что приводит к существенному ухудшению пригодности для прядения и целостности материала. Если размер составляет от 1 до 50 мкм, то с увеличением размера упрочняющее действие оксида графена может усиливаться.

[00300] Анализ сравнительного примера 3-1, примера 3-2, примера 3-4 и сравнительного примера 3-4 показывает, что с увеличением соотношения углерода и кислорода эксплуатационные характеристики ткани улучшаются. Это связано с тем, что с увеличением соотношения углерода и кислорода количество дефектов в графене уменьшается, а эксплуатационные характеристики, повышающие качество композиционного материала, улучшаются. Однако отношение углерода к кислороду не может быть слишком высоким; в противном случае связь между листами оксида графена становится слишком прочной, оксид графена во время полимеризации останется многослойным и засорит фильеру, что затруднит непрерывное производство (сравнительный пример 3-4).

[00301] Анализ сравнительного примера 3-1, сравнительного примера 3-5, примера 3-2, примера 3-5, примера 3-6 и сравнительного примера 3-6 показывает, что увеличение количества оксида графена повышает огнеупорные свойства и значительно повышает электрическую проводимость и стойкость материала к УФ-излучению. При дозировке графен не может эффективно формировать электропроводящую сетку, в результате чего характеристики ткани не могут соответствовать требованиям к огнеупорным и антистатическим свойствам (сравнительный пример 3-5). После добавления избыточного количества оксида графена происходит интенсивное наслоение графена в процессе восстановления с образованием агрегатов, что снижает пригодность для прядения (сравнительный пример 3-6). Поэтому необходимо разумно выбирать количество оксида графена.

[00302] Пример 3-7:

[00303] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 200°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 20 до 30 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00304] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00305] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 3,25 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 140 об/мин в течение 3 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00306] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ подвергли формованию (прядению) волокна, охлаждению, смазыванию, вытягиванию, текстурированию, сплетению, окрашиванию и отделке с получением многофункциональной композиционной ткани из графена/полиэфира. Температура прядения волокна составила 270°С, скорость прядения - 5000 м/мин, коэффициент вытягивания - 4. Полученное волокно имело число Денье 30 ден. Метод сплетения заключался в использовании ткацкого станка без челнока.

[00307] По завершении этих этапов получили многофункциональную композиционную ткань из графена/полиэфира с хорошими эксплуатационными характеристиками.

[00308] Пример 3-8:

[00309] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 20 до 30 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00310] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00311] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 3,25 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 200 об/мин в течение 1 часа, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00312] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 10 весовыми частями антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание, текстурирование, сплетение, окрашивание и отделку с получением многофункциональной композиционной ткани из графена/полиэфира. Температура прядения волокна составила 290°С, скорость прядения - 3000 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5. Полученное волокно имело число Денье 600 ден. Метод сплетения заключался в использовании ткацкого станка без челнока.

[00313] По завершении этих этапов получили многофункциональную композиционную ткань из графена/полиэфира с хорошими эксплуатационными характеристиками.

[00314] Пример 4-1:

[00315] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 1 до 3 мкм, а соотношение углерода и кислорода 2,5.

[00316] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00317] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00318] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, расплавили и отлили с получением композиционной пленки из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 260°С, частота вращения шнека - 100 об/мин, скорость вытягивания - 8 м/мин.

[00319] По завершении этих этапов получили композиционную пленку из графена/ПЭТ, которая показана на ФИГ. 5. Специфические свойства композиционной пленки приведены в таблицах 5 и 6.

[00320] Пример 4-2:

[00321] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода 2,5.

[00322] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00323] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00324] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной пленки из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 260°С, частота вращения шнека 100 об/мин, скорость вытягивания 8 м/мин.

[00325] По завершении этих этапов получили композиционную пленку из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблицах 5 и 6.

[00326] Пример 4-3:

[00327] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 40 до 45 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00328] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00329] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00330] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной пленки из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 260°С, частота вращения шнека - 100 об/мин, скорость вытягивания - 8 м/мин.

[00331] По завершении этих этапов получили композиционную пленку из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблицах 5 и 6.

[00332] Пример 4-4:

[00333] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 160°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00334] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00335] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00336] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,4 весовой части антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной пленки из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 260°С, частота вращения шнека - 100 об/мин, скорость вытягивания - 8 м/мин.

[00337] По завершении этих этапов получили композиционную пленку из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблицах 5 и 6.

[00338] Пример 4-5:

[00339] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода 2,5.

[00340] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00341] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 1,17 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00342] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,3 весовой части антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной пленки из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 260°С, частота вращения шнека - 100 об/мин, скорость вытягивания - 8 м/мин.

[00343] По завершении этих этапов получили композиционную пленку из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблицах 5 и 6.

[00344] Пример 4-6:

[00345] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00346] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00347] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 5,85 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения композиционного материала из графена/ПЭТ.

[00348] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,5 весовой части антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной пленки из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 260°С, частота вращения шнека - 100 об/мин, скорость вытягивания - 8 м/мин.

[00349] По завершении этих этапов получили композиционную пленку из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблицах 5 и 6.

[00350] Сравнительный пример 4-1:

[00351] ПЭТ получен способом, описанным в примере 1, за исключением того, что во время изготовления не добавлялись смятые шарообразные микрогранулы оксида графена. Характеристики приведены в таблицах 5 и 6.

[00352] Сравнительный пример 4-2:

[00353] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 0,3 до 0,7 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00354] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00355] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00356] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной пленки из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 260°С, частота вращения шнека - 100 об/мин, скорость вытягивания - 8 м/мин.

[00357] По завершении этих этапов получили композиционную пленку из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблицах 5 и 6.

[00358] Сравнительный пример 4-3:

[00359] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 70 до 80 мкм, а соотношение углерода и кислорода 2,5.

[00360] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00361] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00362] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной пленки из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 260°С, частота вращения шнека 100 об/мин, скорость вытягивания 8 м/мин.

[00363] По завершении этих этапов получили композиционную пленку из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблицах 5 и 6.

[00364] Сравнительный пример 4-4:

[00365] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 220°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода 10.

[00366] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00367] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы с целью продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой с целью получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00368] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной пленки из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 260°С, частота вращения шнека - 100 об/мин, скорость вытягивания - 8 м/мин.

[00369] По завершении этих этапов получили композиционную пленку из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблицах 5 и 6.

[00370] Сравнительный пример 4-5:

[00371] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°C с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00372] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00373] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 9,36 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения композиционного материала из графена/ПЭТ.

[00374] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной пленки из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 260°С, частота вращения шнека - 100 об/мин, скорость вытягивания - 8 м/мин.

[00375] По завершении этих этапов получили композиционную пленку из графена/ПЭТ. Во время формирования пленки существует тенденция к образованию разрывов, однородность пленки недостаточна, и на поверхности пленки появляются небольшие отверстия. Специфические свойства приведены в таблицах 5 и 6. Проницаемость для кислорода и воды была определена в соответствии с GB/T 19789-2005. Характеристики УФ-защиты измерялись в соответствии с GB/T 18830-2009. Электропроводность измерялась прибором высокого сопротивления.

[00376] Анализ сравнительного примера 4-1, сравнительного примера 4-2, примера 4-1, примера 4-2, примера 4-3 и сравнительного примера 4-3 показывает, что при сохранении соотношения углерода и кислорода в оксиде графена и количества добавленного оксида графена выбор оксида графена, размер листов которого укладывается в необходимый диапазон, позволяет получить композиционный материал с оптимальными эксплуатационными характеристиками. В сравнительном примере 4-2 размер листов оксида графена слишком мал, поэтому эффект упрочнения не достигается; в сравнительном примере 4-3 размер листов оксида графена слишком велик, его нельзя эффективно диссоциировать в хлопьевидный оксид графена после добавления в систему полимеризации и можно использовать только в качестве смятого в шарообразную форму наполнителя для армирования композиционного материала, что несколько улучшает стойкость к УФ-излучению и барьерные свойства. Если размер листов составляет от 1 до 50 мкм, то с увеличением размера листов упрочняющее действие оксида графена может усиливаться.

[00377] Анализ сравнительного примера 4-1, примера 4-2, примера 4-4 и сравнительного примера 4-4 показывает, что с увеличением соотношения углерода и кислорода эксплуатационные характеристики композиционного материала улучшаются. Это связано с тем, что с увеличением соотношения углерода и кислорода количество дефектов в графене уменьшается, а барьерные свойства композиционного материала улучшаются. Тем не менее, соотношение углерода и кислорода не может быть слишком высоким; в противном случае связь между листами оксида графена оказывается слишком прочной, и оксид графена во время полимеризации не может разворачиваться в композиционную пленку в виде хлопьевидного графена, что не позволяет блокировать воду и кислород и защищать от УФ-излучения, и даже в значительной мере влияет на непрерывность пленкообразования (сравнительный пример 4-4).

[00378] Анализ сравнительного примера 4-1, примера 4-2, примера 4-5, примера 4-6 и сравнительного примера 4-5 показывает, что увеличение количества оксида графена улучшает барьерные свойства и значительно повышает стойкость к УФ-излучению и электрическую проводимость композиционной пленки. В случае добавления избыточного количества оксида графена появляется возможность дополнительного повышения электрической проводимости благодаря наслоению графена, однако растворитель пленки разрушается в процессе литья, и однородность пленки значительно снижается, в результате чего образуются определенные микропоры, затрудняющие достижение барьерного эффекта (сравнительный пример 4-5).

[00379] Пример 4-7:

[00380] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 200°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 20 до 30 мкм, а соотношение углерода и кислорода 5.

[00381] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00382] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,0117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 200 об/мин в течение 1 часа, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения композиционного материала из графена/ПЭТ.

[00383] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ расплавили и экструдировали с получением композиционной пленки из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 250°С, частота вращения шнека - 40 об/мин, скорость вытягивания - 1 м/мин.

По завершении этих этапов получили композиционную пленку из графена/ПЭТ с хорошими эксплуатационными свойствами.

[00384] Пример 4-8:

[00385] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 200°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 20 до 30 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00386] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00387] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,0117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 140 об/мин в течение 3 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения композиционного материала из графена/ПЭТ.

[00388] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ расплавили и экструдировали с получением композиционной пленки из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 280°С, частота вращения шнека - 300 об/мин, скорость вытягивания - 50 м/мин.

[00389] По завершении этих этапов получили композиционную пленку из графена/ПЭТ с хорошими эксплуатационными свойствами.

[00390] Пример 5-1

[00391] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 1 до 3 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00392] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00393] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00394] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной плиты из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 240°С, частота вращения шнека 70 об/мин, скорость вытягивания - 4 м/мин.

[00395] По завершении этих этапов получили композиционную плиту из графена/ПЭТ. Специфические свойства композиционной плиты приведены в таблицах 7 и 8.

[00396] Пример 5-2:

[00397] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00398] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00399] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00400] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной плиты из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 240°С, частота вращения шнека - 70 об/мин, скорость вытягивания - 4 м/мин.

[00401] По завершении этих этапов получили композиционную плиту из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблицах 7 и 8.

[00402] Пример 5-3:

[00403] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 40 до 45 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00404] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00405] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00406] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной плиты из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 240°С, частота вращения шнека - 70 об/мин, скорость вытягивания - 4 м/мин.

[00407] По завершении этих этапов получили композиционную плиту из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблицах 7 и 8.

[00408] Пример 5-4:

[00409] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 160°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00410] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00411] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°C и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00412] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,4 весовой части антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной плиты из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 240°С, частота вращения шнека - 70 об/мин, скорость вытягивания - 4 м/мин.

[00413] По завершении этих этапов получили композиционную плиту из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблицах 7 и 8.

[00414] Пример 5-5:

[00415] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00416] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00417] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 1,17 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00418] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,3 весовой части антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной плиты из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 240°С, частота вращения шнека - 70 об/мин, скорость вытягивания - 4 м/мин.

[00419] По завершении этих этапов получили композиционную плиту из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблицах 7 и 8.

[00420] Пример 5-6:

[00421] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00422] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00423] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 5,85 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения композиционной плиты из графена/ПЭТ.

[00424] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,5 весовой части антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной плиты из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 240°С, частота вращения шнека - 70 об/мин, скорость вытягивания - 4 м/мин.

[00425] По завершении этих этапов получили композиционную плиту из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблицах 7 и 8.

[00426] Сравнительный пример 5-1:

[00427] ПЭТ получен способом, описанным в примере 1, за исключением того, что во время изготовления не добавлялись смятые шарообразные микрогранулы оксида графена. Характеристики приведены в таблицах 7 и 8.

[00428] Сравнительный пример 5-2:

[00429] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 0,3 до 0,7 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00430] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00431] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00432] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной плиты из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 240°С, частота вращения шнека - 70 об/мин, скорость вытягивания - 4 м/мин.

[00433] По завершении этих этапов получили композиционную плиту из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблицах 7 и 8.

[00434] Сравнительный пример 5-3:

[00435] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 70 до 80 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00436] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00437] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00438] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной плиты из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 240°С, частота вращения шнека - 70 об/мин, скорость вытягивания - 4 м/мин.

[00439] По завершении этих этапов получили композиционную плиту из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблицах 7 и 8.

[00440] Сравнительный пример 5-4:

[00441] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 220°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 10.

[00442] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00443] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00444] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной плиты из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 240°С, частота вращения шнека - 70 об/мин, скорость вытягивания - 4 м/мин.

[00445] По завершении этих этапов получили композиционную плиту из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблицах 7 и 8.

Сравнительный пример 5-5:

[00446] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00447] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00448] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 9,36 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения композиционной плиты из графена/ПЭТ.

[00449] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной плиты из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 240°С, частота вращения шнека - 70 об/мин, скорость вытягивания - 4 м/мин.

По завершении этих этапов получили композиционную плиту из графена/ПЭТ. Специфические свойства приведены в таблицах 7 и 8. Температура тепловой деформации измерялась в соответствии с GB/T 1634.1-2004. Предел прочности на растяжение и модуль текучести при растяжении измерялись в соответствии с GB/T 1040.1-2006. Испытание на огнеупорные свойства проводились в соответствии с методом испытания горением в горизонтальном и вертикальном положении UL94.

[00450] Анализ сравнительного примера 5-1, сравнительного примера 5-2, примера 5-1, примера 5-2, примера 5-3 и сравнительного примера 5-3 показывает, что при сохранении соотношения углерода и кислорода в оксиде графена и количества добавленного оксида графена выбор оксида графена, размер листов которого укладывается в необходимый диапазон, позволяет получить композиционный материал с оптимальными эксплуатационными характеристиками. В сравнительном примере 5-2 размер листов оксида графена слишком мал, поэтому оксид графена сам по себе не может быть эффективным упрочняющим материалом; в сравнительном примере 5-3 размер листов оксида графена слишком велик, его нельзя эффективно диссоциировать в хлопьевидный оксид графена после добавления в систему полимеризации и можно использовать только в качестве смятого в шарообразную форму наполнителя для армирования композиционного материала, что приводит к небольшому увеличению прочности на разрыв и модуля растяжения, а также незначительному уменьшению удлинения при разрыве. Если размер листов составляет от 1 до 50 мкм, то с увеличением размера листов упрочняющее действие оксида графена может усиливаться.

[00451] Анализ сравнительного примера 5-1, примера 5-2, примера 5-4 и сравнительного примера 5-4 показывает, что с увеличением соотношения углерода и кислорода эксплуатационные характеристики композиционного материала улучшаются. Это связано с тем, что с увеличением соотношения углерода и кислорода количество дефектов в графене уменьшается, а эксплуатационные характеристики, повышающие качество композиционного материала, улучшаются. Однако отношение углерода к кислороду не может быть слишком высоким; в противном случае связь между листами оксида графена становится слишком прочной и оксид графена не может быть развернут во время полимеризации; и, следовательно, не может эффективно увеличивать или даже может значительно уменьшать удлинение при разрыве (сравнительный пример 5-4).

[00452] Анализ сравнительного примера 5-1, примера 5-2, примера 5-5, примера 5-6 и сравнительного примера 5-5 показывает, что увеличение количества оксида графена улучшает механические свойства, существенно снижает скорость стекания капель и значительно повышает электрическую проводимость материала. После добавления избыточного количества оксида графена, несмотря на дальнейшее повышение огнеупорных свойств и электрической проводимости, механические свойства материала ухудшаются. Это обусловлено наслоением избыточного графена, что снижает упрочняющий эффект и повышает хрупкость материала (сравнительный пример 5-5)

[00453] Пример 5-7:

[00454] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 200°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 20 до 30 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00455] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00456] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,0117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 200 об/мин в течение 1 часа, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения композиционной пленки из графена/ПЭТ.

[00457] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 10 весовыми частями антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной плиты из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 230°С, частота вращения шнека 30 об/мин, скорость вытягивания - 0,15 м/мин.

[00458] По завершении этих этапов получили композиционную плиту из графена/ПЭТ с хорошими эксплуатационными свойствами.

[00459] Пример 5-8:

[00460] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 20 до 30 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00461] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00462] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,0117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 140 об/мин в течение 3 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения композиционной пленки из графена/ПЭТ.

[00463] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 10 весовыми частями антиоксиданта, расплавили и экструдировали с получением композиционной плиты из графена/ПЭТ. Температура экструдирования составляет 260°С, частота вращения шнека - 90 об/мин, скорость вытягивания - 6 м/мин.

По завершении этих этапов получили композиционную плиту из графена/ПЭТ с хорошими эксплуатационными свойствами.

[00464] Пример 6-1:

[00465] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 1 до 3 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00466] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00467] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,234 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00468] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и текстурирование для получения композиционного волокна из графена/ПЭТ. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден.

[00469] (5) 55 частей хлопкового волокна, 40 частей композиционного волокна из графена/ПЭТ и 15 частей спандексного волокна смешали для получения модифицированной графеном полиэфирной смесовой ткани.

[00470] По завершении этих этапов получили модифицированную графеном полиэфирную смесовую ткань, показанную на ФИГ. 6.

[00471] Пример 6-2:

[00472] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00473] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00474] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,234 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00475] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,4 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и текстурирование для получения композиционного волокна из графена/ПЭТ. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден.

[00476] (5) 55 частей хлопкового волокна, 40 частей композиционного волокна из графена/ПЭТ и 15 частей спандексного волокна смешали для получения модифицированной графеном полиэфирной смесовой ткани.

[00477] По завершении этих этапов получили модифицированную графеном полиэфирную смесовую ткань. Специфические свойства приведены в таблице 9.

[00478] Пример 6-3:

[00479] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 40 до 45 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00480] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00481] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,234 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00482] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,3 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и текстурирование для получения композиционного волокна из графена/ПЭТ. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден.

[00483] (5) 55 частей хлопкового волокна, 40 частей композиционного волокна из графена/ПЭТ и 15 частей спандексного волокна смешали для получения модифицированной графеном полиэфирной смесовой ткани.

[00484] По завершении этих этапов получили модифицированную графеном полиэфирную смесовую ткань. Специфические свойства приведены в таблице 9.

[00485] Пример 6-4:

[00486] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 160°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00487] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00488] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,234 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00489] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,6 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и текстурирование для получения композиционного волокна из графена/ПЭТ. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден.

[00490] (5) 55 частей хлопкового волокна, 40 частей композиционного волокна из графена/ПЭТ и 15 частей спандексного волокна смешали для получения модифицированной графеном полиэфирной смесовой ткани. По завершении этих этапов получили модифицированную графеном полиэфирную смесовую ткань. Специфические свойства приведены в таблице 9.

[00491] Пример 6-5:

[00492] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00493] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00494] (3) к продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 1,17 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00495] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,8 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и текстурирование для получения композиционного волокна из графена/ПЭТ. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден.

[00496] (5) 55 частей хлопкового волокна, 40 частей композиционного волокна из графена/ПЭТ и 15 частей спандексного волокна смешали для получения модифицированной графеном полиэфирной смесовой ткани.

[00497] По завершении этих этапов получили модифицированную графеном полиэфирную смесовую ткань. Специфические свойства приведены в таблице 9.

[00498] Пример 6-6:

[00499] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00500] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00501] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 5,85 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00502] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,5 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и текстурирование для получения композиционного волокна из графена/ПЭТ. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден.

[00503] (5) 55 частей хлопкового волокна, 40 частей композиционного волокна из графена/ПЭТ и 15 частей спандексного волокна смешали для получения модифицированной графеном полиэфирной смесовой ткани.

[00504] По завершении этих этапов получили модифицированную графеном полиэфирную смесовую ткань. Специфические свойства приведены в таблице 9.

[00505] Сравнительный пример 6-1:

[00506] ПЭТ получен способом, описанным в примере 1, за исключением того, что во время изготовления не добавлялись смятые шарообразные микрогранулы оксида графена. Характеристики приведены в таблице 9.

[00507] Сравнительный пример 6-2:

[00508] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 0,3 до 0,7 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00509] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00510] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,234 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00511] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и текстурирование для получения композиционного волокна из графена/ПЭТ. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден.

[00512] (5) 55 частей хлопкового волокна, 40 частей композиционного волокна из графена/ПЭТ и 15 частей спандексного волокна смешали для получения модифицированной графеном полиэфирной смесовой ткани.

[00513] По завершении этих этапов получили композиционную ткань из графена/полиэфира. Специфические свойства приведены в таблице 9.

[00514] Сравнительный пример 6-3:

[00515] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 70 до 80 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00516] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00517] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,234 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00518] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и текстурирование для получения композиционного волокна из графена/ПЭТ. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден.

[00519] По завершении вышеописанных этапов оказалось, что фильера засорена, непрерывность нити недостаточна, а частота излома нитей высока.

[00520] Сравнительный пример 6-4:

[00521] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 220°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 10.

[00522] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00523] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,234 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00524] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и текстурирование для получения композиционного волокна из графена/ПЭТ. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден.

[00525] По завершении вышеописанных этапов оказалось, что фильера засорена, непрерывность нити недостаточна, а частота излома нитей высока.

[00526] Сравнительный пример 6-5:

[00527] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00528] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00529] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,0585 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00530] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,5 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и текстурирование для получения композиционного волокна из графена/ПЭТ. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден.

[00531] (5) 55 частей хлопкового волокна, 40 частей композиционного волокна из графена/ПЭТ и 15 частей спандексного волокна смешали для получения модифицированной графеном полиэфирной смесовой ткани.

По завершении этих этапов получили композиционную ткань из графена/полиэфира. Специфические свойства приведены в таблице 9.

[00532] Сравнительный пример 6-6:

[00533] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00534] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00535] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 9,36 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00536] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,5 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и текстурирование для получения композиционного волокна из графена/ПЭТ. Температура прядения волокна составила 280°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 100 ден.

[00537] По завершении вышеописанных этапов оказалось, что фильера засорена, непрерывность нити недостаточна, а частота излома нитей высока.

[00538] Огнеупорные свойства проверяются по скорости горения в направлении 45°. Коэффициент стойкости к УФ-излучению получают путем измерения УФ-спектрофотометром и вычисления.

[00539] Анализ сравнительного примера 6-1, сравнительного примера 6-2, примера 6-1, примера 6-2, примера 6-3 и сравнительного примера 3 показывает, что при сохранении соотношения углерода и кислорода в оксиде графена и количества добавленного оксида графена выбор оксида графена, размер листов которого укладывается в необходимый диапазон, позволяет получить смесовую ткань с оптимальными эксплуатационными характеристиками. В сравнительном примере 6-2 размер листов оксида графена слишком мал, что приводит к снижению электрической проводимости, стойкости к УФ-излучению и огнеупорных свойств; в сравнительном примере 6-3 размер листов оксида графена слишком велик, его нельзя эффективно диссоциировать в хлопьевидный оксид графена после добавления в систему полимеризации и можно использовать только в качестве смятого в шарообразную форму наполнителя для армирования композиционного материала, что приводит к существенному ухудшению пригодности для прядения и целостности материала. Если размер листов составляет от 1 до 50 мкм, то с увеличением размера листов упрочняющее действие оксида графена может усиливаться.

[00540] Анализ сравнительного примера 6-1, примера 6-2, примера 6-4 и сравнительного примера 6-4 показывает, что с увеличением соотношения углерода и кислорода эксплуатационные характеристики ткани улучшаются. Это связано с тем, что с увеличением соотношения углерода и кислорода количество дефектов в графене уменьшается, а эксплуатационные характеристики, повышающие качество композиционного материала, улучшаются. Однако отношение углерода к кислороду не может быть слишком высоким; в противном случае связь между листами оксида графена становится слишком прочной, оксид графена во время полимеризации останется многослойным и засорит фильеру, что затруднит непрерывное производство (сравнительный пример 6-4).

[00541] Анализ сравнительного примера 6-1, сравнительного примера 6-5, примера 6-2, примера 6-5, примера 6-6 и сравнительного примера 6-6 показывает, что увеличение количества оксида графена повышает огнеупорные свойства и значительно повышает стойкость ткани к УФ-излучению. При низкой дозировке графен неэффективен (сравнительный пример 6-5). Однако при слишком высокой дозировке графен восстанавливается и во время полимеризации подвергается интенсивному наслоению с образованием агрегатов, что снижает пригодность для прядения (сравнительный пример 6-6). Поэтому необходимо разумно выбирать количество оксида графена.

[00542] Таким образом, регулируя количество смятых шарообразных микрогранул оксида графена, соотношение углерода и кислорода, а также размер листов оксида графена в разумном диапазоне, можно получить смесовую ткань, отличающуюся высокой стойкостью к ультрафиолетовому излучению и огнеупорными свойствами.

[00543] Пример 6-7:

[00544] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 200°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 20 до 30 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00545] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00546] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 140 об/мин в течение 3 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00547] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 10 весовыми частями антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и текстурирование для получения композиционного волокна из графена/ПЭТ. Температура прядения волокна составила 270°С, скорость прядения - 3000 м/мин, коэффициент вытягивания - 1,5, число Денье - 400 ден.

[00548] (5) 40 частей хлопкового волокна, 30 частей композиционного волокна из графена/ПЭТ и 10 частей спандексного волокна смешали для получения модифицированной графеном полиэфирной смесовой ткани.

[00549] По завершении этих этапов получили модифицированную графеном полиэфирную смесовую ткань с хорошими эксплуатационными характеристиками.

[00550] Пример 6-8:

[00551] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 20 до 30 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00552] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00553] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 5,85 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 200 об/мин в течение 1 часа, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00554] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ подвергли формованию волокна, охлаждению, смазыванию, вытягиванию и текстурированию для получения композиционного волокна из графена/ПЭТ. Температура прядения волокна составила 285°С, скорость прядения - 3600 м/мин, коэффициент вытягивания - 4, число Денье - 30 ден.

[00555] (5) 60 частей хлопкового волокна, 50 частей композиционного волокна из графена/ПЭТ и 20 частей спандексного волокна смешали для получения модифицированной графеном полиэфирной смесовой ткани.

[00556] По завершении этих этапов получили модифицированную графеном полиэфирную смесовую ткань с хорошими эксплуатационными характеристиками.

[00557] Пример 7-1:

[00558] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 1 до 3 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00559] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00560] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00561] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и намотку для получения модифицированного графеном стойкого к УФ-излучению и огнеупорного полиэфирного волокна. Температура экструдирования составляет 280°С, скорость приема нити - 3600 м/мин.

[00562] По завершении вышеописанных этапов получили модифицированное графеном стойкое к УФ-излучению и огнеупорное полиэфирное волокно. Специфические свойства приведены в таблицах 10 и 11.

[00563] Пример 7-2:

[00564] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00565] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00566] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых микросфер оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00567] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и намотку для получения модифицированного графеном стойкого к УФ-излучению и огнеупорного полиэфирного волокна. Температура экструдирования составляет 280°С, скорость приема нити - 3600 м/мин.

[00568] По завершении вышеописанных этапов получают модифицированное графеном стойкое к УФ-излучению и огнеупорное полиэфирное волокно. Специфические свойства приведены в таблицах 10 и 11.

[00569] Пример 7-3:

[00570] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 40 до 45 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00571] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00572] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00573] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и намотку для получения модифицированного графеном стойкого к УФ-излучению и огнеупорного полиэфирного волокна. Температура экструдирования составляет 280°С, скорость приема нити - 3600 м/мин.

[00574] По завершении вышеописанных этапов получают модифицированное графеном стойкое к УФ-излучению и огнеупорное полиэфирное волокно. Специфические свойства приведены в таблицах 10 и 11.

[00575] Пример 7-4:

[00576] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 160°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00577] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00578] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00579] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,4 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и намотку для получения модифицированного графеном стойкого к УФ-излучению и огнеупорного полиэфирного волокна. Температура экструдирования составляет 280°С, скорость приема нити - 3600 м/мин.

[00580] По завершении вышеописанных этапов получают модифицированное графеном стойкое к УФ-излучению и огнеупорное полиэфирное волокно. Специфические свойства приведены в таблицах 10 и 11.

[00581] Пример 7-5:

[00582] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00583] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00584] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 1,17 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00585] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,3 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и намотку для получения модифицированного графеном стойкого к УФ-излучению и огнеупорного полиэфирного волокна. Температура экструдирования составляет 280°С, скорость приема нити - 3600 м/мин.

[00586] По завершении вышеописанных этапов получают модифицированное графеном стойкое к УФ-излучению и огнеупорное полиэфирное волокно. Специфические свойства приведены в таблицах 10 и 11.

[00587] Пример 7-6:

[00588] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00589] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00590] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 5,85 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения композиционной плиты из графена/ПЭТ.

[00591] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,5 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и намотку для получения модифицированного графеном стойкого к УФ-излучению и огнеупорного полиэфирного волокна. Температура экструдирования составляет 280°С, скорость приема нити - 3600 м/мин.

[00592] По завершении вышеописанных этапов получают модифицированное графеном стойкое к УФ-излучению и огнеупорное полиэфирное волокно. Специфические свойства приведены в таблицах 10 и 11.

[00593] Сравнительный пример 7-1:

[00594] ПЭТ получен способом, описанным в примере 1, за исключением того, что во время изготовления не добавлялись смятые шарообразные микрогранулы оксида графена. Характеристики приведены в таблицах 10 и 11.

Сравнительный пример 7-2:

[00595] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 0,3 до 0,7 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00596] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00597] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00598] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,3 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и намотку для получения модифицированного графеном стойкого к УФ-излучению и огнеупорного полиэфирного волокна. Температура экструдирования составляет 280°С, скорость приема нити - 3600 м/мин.

[00599] По завершении вышеописанных этапов получают модифицированное графеном стойкое к УФ-излучению и огнеупорное полиэфирное волокно. Специфические свойства приведены в таблицах 10 и 11.

Сравнительный пример 7-3:

[00600] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 70 до 80 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00601] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00602] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00603] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и намотку для получения модифицированного графеном стойкого к УФ-излучению и огнеупорного полиэфирного волокна. Температура экструдирования составляет 280°С, скорость приема нити - 3600 м/мин.

[00604] По завершении вышеописанных этапов оказалось, что фильера засорена, непрерывность нити недостаточна, а частота излома нитей высока.

[00605] Сравнительный пример 7-4:

[00606] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 220°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 10.

[00607] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00608] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00609] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и намотку для получения модифицированного графеном стойкого к УФ-излучению и огнеупорного полиэфирного волокна. Температура экструдирования составляет 280°С, скорость приема нити - 3600 м/мин.

[00610] По завершении вышеописанных этапов оказалось, что фильера засорена, непрерывность нити недостаточна, а частота излома нитей высока.

Сравнительный пример 7-5:

[00611] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 10 до 15 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00612] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00613] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 9,36 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 160 об/мин в течение 2 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения композиционной плиты из графена/ПЭТ.

[00614] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 0,2 весовой части антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и намотку для получения модифицированного графеном стойкого к УФ-излучению и огнеупорного полиэфирного волокна. Температура экструдирования составляет 280°С, скорость приема нити - 3600 м/мин.

[00615] По завершении вышеописанных этапов оказалось, что фильера засорена, непрерывность нити недостаточна, а частота излома нитей высока.

[00616] Анализ сравнительного примера 7-1, сравнительного примера 7-2, примера 7-1, примера 7-2, примера 7-3 и сравнительного примера 7-3 показывает, что при сохранении соотношения углерода и кислорода в оксиде графена и количества добавленного оксида графена выбор оксида графена, размер листов которого укладывается в необходимый диапазон, позволяет получить композиционное волокно с оптимальными эксплуатационными характеристиками. В сравнительном примере 7-2 размер листов оксида графена слишком мал, поэтому оксид графена сам по себе не может быть эффективным упрочняющим материалом; в сравнительном примере 3 размер листов оксида графена слишком велик, его нельзя эффективно диссоциировать в хлопьевидный оксид графена после добавления в систему полимеризации и можно использовать только в качестве смятого в шарообразную форму наполнителя для армирования композиционного материала, что приводит к существенному ухудшению пригодности для прядения и целостности материала. Если размер листов составляет от 1 до 50 мкм, то с увеличением размера листов упрочняющее действие оксида графена может усиливаться.

[00617] Анализ сравнительного примера 7-1, примера 7-2, примера 7-4 и сравнительного примера 7-4 показывает, что с увеличением соотношения углерода и кислорода эксплуатационные характеристики композиционного волокна улучшаются. Это связано с тем, что с увеличением соотношения углерода и кислорода количество дефектов в графене уменьшается, а эксплуатационные характеристики, повышающие качество композиционного материала, улучшаются. Однако отношение углерода к кислороду не может быть слишком высоким; в противном случае связь между листами оксида графена становится слишком прочной, оксид графена во время полимеризации останется многослойным и засорит фильеру, что затруднит непрерывное производство (сравнительный пример 7-4).

[00618] Анализ сравнительного примера 7-1, примера 7-2, примера 7-5, примера 7-6 и сравнительного примера 7-5 показывает, что увеличение количества оксида графена существенно улучшает механические свойства, а также стойкость композиционного волокна к УФ-излучению и огнеупорные свойства. После добавления избыточного количества оксида графена происходит интенсивное наслоение графена в процессе восстановления с образованием агрегатов, что снижает пригодность для прядения (сравнительный пример 7-5).

[00619] Пример 7-7:

[00620] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 200°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 20 до 30 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00621] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00622] (3) к продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,0117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 200 об/мин в течение 1 часа, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00623] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ равномерно смешали с 10 весовыми частями антиоксиданта, после чего выполнили формование волокна, охлаждение, смазывание, вытягивание и намотку для получения модифицированного графеном стойкого к УФ-излучению и огнеупорного полиэфирного волокна. Температура экструдирования составляет 280°С, скорость приема нити - 3000 м/мин.

[00624] По завершении вышеописанных этапов получают модифицированное графеном стойкое к УФ-излучению и огнеупорное полиэфирное волокно с хорошими эксплуатационными характеристиками.

[00625] Пример 7-8:

[00626] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 200°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 20 до 30 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00627] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 53 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 250°С до прекращения выделения воды.

[00628] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,0117 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,018 весовых частей этиленгликоля с сурьмой, смесь выдержали с перемешиванием со скоростью 140 об/мин в течение 3 часов, нагрели до 285°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

[00629] (4) 100 весовых частей нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ подвергли формованию волокна, охлаждению, смазыванию, вытягиванию и намотке для получения модифицированного графеном стойкого к УФ-излучению и огнеупорного полиэфирного волокна. Температура экструдирования составляет 285°С, скорость приема нити - 4800 м/мин.

[00630] По завершении вышеописанных этапов получают модифицированное графеном стойкое к УФ-излучению и огнеупорное полиэфирное волокно с хорошими эксплуатационными характеристиками.

[00631] Пример 8-1:

[00632] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 180°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 40 до 50 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00633] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 72 весовых части бутандиола и 0,02 весовой части тетрабутилтитаната полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 235°С до прекращения выделения воды.

[00634] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 8 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,02 весовых части тетрабутилтитаната, смесь выдержали с перемешиванием в течение 3 часов, нагрели до 255°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПБТ (полибутилентерефталат).

[00635] По завершении этих этапов получили нанокомпозиционный материал из графена/ПБТ, как показано на ФИГ. 7.

[00636] Кроме того, по результатам большого количества сравнительных испытаний было установлено, что размер листов оксида графена (от 1 до 50 мкм), соотношение углерода и кислорода (от 2,5 до 5), температура распылительной сушки (от 130 до 200°С) и доля оксида графена в системе в целом представляют собой все существенные условия для получения композиционного материала из графена/ПБТ, отличающегося равномерной дисперсией и хорошими эксплуатационными характеристиками. По сравнению с чистым ПБТ прочность на растяжение увеличивается более чем на 5%, модуль растяжения увеличивается более чем на 10%, удельное сопротивление составляет от 10⁷ до 10³ Ом⋅метр, а коэффициент стойкости к УФ-излучению после формования волокна и сплетения в ткань превышает 40. Этот пример показывает только следующий предпочтительный результат. Прочность на растяжение и модуль растяжения на 25% и 45% превышают соответствующие показатели чистого ПБТ, удельное сопротивление составляет 10³ Ом⋅метр, а коэффициент стойкости к УФ-излучению после формования волокна и сплетения в ткань превышает 130.

[00637] Пример 8-2:

[00638] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 140°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 40 до 50 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 3.

[00639] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 63 весовых части пропандиола и 0,02 весовой части тетрабутилтитаната полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 240°С до прекращения выделения воды.

[00640] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 8 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,02 весовых части тетраизобутилтитаната, смесь выдержали с перемешиванием в течение 3 часов, нагрели до 260°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПБТ.

[00641] По завершении этих этапов получили нанокомпозиционный материал из графена/ПТТ (политриметилентерефталат).

[00642] Кроме того, по результатам большого количества сравнительных испытаний было установлено, что размер листов оксида графена (от 1 до 50 мкм), соотношение углерода и кислорода (от 2,5 до 5), температура распылительной сушки (от 130 до 200°С) и доля оксида графена в системе в целом представляют собой все существенные условия для получения композиционного материала из графена/ПТТ, отличающегося равномерной дисперсией и хорошими эксплуатационными характеристиками. По сравнению с чистым ПТТ прочность на растяжение увеличивается более чем на 5%, модуль растяжения увеличивается более чем на 8%, удельное сопротивление составляет от 10⁷ до 10³ Ом⋅метр, а коэффициент стойкости к УФ-излучению после формования волокна и сплетения в ткань превышает 40. Этот пример показывает только следующий предпочтительный результат. Прочность на растяжение и модуль растяжения на 20% и 50% превышают соответствующие показатели чистого ПЭТ, удельное сопротивление составляет 10³ Ом⋅метр, а коэффициент стойкости к УФ-излучению после формования волокна и сплетения в ткань превышает 140.

[00643] Пример 8-3:

[00644] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 180°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 40 до 50 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00645] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 132 весовых части 1,4-циклогександиметанола и 0,01 весовой части тетрабутилтитаната полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 220°С до прекращения выделения воды.

[00646] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 7 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,03 весовой части тетрабутилтитаната, смесь выдержали с перемешиванием в течение 3 часов, нагрели до 290°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЦТ (полициклогександиметилентерефталат).

По завершении этих этапов получили нанокомпозиционный материал из графена/ПЦТ.

[00647] Кроме того, по результатам большого количества сравнительных испытаний было установлено, что размер листов оксида графена (от 1 до 50 мкм), соотношение углерода и кислорода (от 2,5 до 5), температура распылительной сушки (от 130 до 200°С) и доля оксида графена в системе в целом представляют собой все существенные условия для получения композиционного материала из графена/ПЦТ, отличающегося равномерной дисперсией и хорошими эксплуатационными характеристиками. По сравнению с чистым ПЦТ прочность на растяжение увеличивается более чем на 5%, модуль растяжения увеличивается более чем на 10%, удельное сопротивление составляет от 10⁷ до 10³ Ом⋅метр, а коэффициент стойкости к УФ-излучению после формования волокна и сплетения в ткань превышает 40. Этот пример показывает только следующий предпочтительный результат. Прочность на растяжение и модуль растяжения на 18% и 39% превышают соответствующие показатели чистого ПЦТ, удельное сопротивление составляет 10³ Ом⋅метр, а коэффициент стойкости к УФ-излучению после формования волокна и сплетения в ткань превышает 145.

[00648] Пример 8-4:

[00649] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 180°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 40 до 50 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00650] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 40 весовых частей бутандиола, 36 весовых частей пропандиола и 0,02 весовой части тетрабутилтитаната полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 240°С до прекращения выделения воды.

[00651] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 8 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,03 весовой части тетрабутилтитаната, смесь выдержали с перемешиванием в течение 3 часов, нагрели до 260°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой с целью получения нанокомпозиционного материала из графена/ПБТ.

[00652] По завершении этих этапов получили нанокомпозиционный материал из графена/ПБТ/ПТТ.

[00653] Кроме того, по результатам большого количества сравнительных испытаний было установлено, что размер листов оксида графена (от 1 до 50 мкм), соотношение углерода и кислорода (от 2,5 до 5), температура распылительной сушки (от 130 до 200°С) и доля оксида графена в системе в целом представляют собой все существенные условия для получения композиционного материала из графена/ПБТ/ПТТ, отличающегося равномерной дисперсией и хорошими эксплуатационными характеристиками. По сравнению с ПБТ/ПТТ без графена прочность на растяжение увеличивается более чем на 8%, модуль растяжения увеличивается более чем на 12%, удельное сопротивление составляет 10⁷-10³ Ом⋅метр, а коэффициент стойкости к УФ-излучению после формования волокна и сплетения в ткань превышает 30. Этот пример показывает только следующий предпочтительный результат. Прочность на растяжение и модуль растяжения на 27% и 50% превышают соответствующие показатели чистого ПБТ, удельное сопротивление составляет 10³ Ом⋅метр, а коэффициент стойкости к УФ-излучению после формования волокна и сплетения в ткань превышает 130.

[00654] Пример 8-5:

[00655] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 1 до 5 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 2,5.

[00656] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 125 весовых частей 1,4-циклогександиметанола и 0,02 весовой части тетрабутилтитаната полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 220°С до прекращения выделения воды.

[00657] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,5 весовой части смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,1 весовой части тетрабутилтитаната, смесь выдержали с перемешиванием в течение 3 часов, нагрели до 290°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЦТ.

[00658] По завершении этих этапов получили нанокомпозиционный материал из графена/ПЦТ. Прочность на растяжение и модуль растяжения на 10% и 15% превышают соответствующие показатели чистого ПЦТ, удельное сопротивление составляет 10⁶ Ом⋅метр, а коэффициент стойкости к УФ-излучению после формования волокна и сплетения в ткань превышает 50.

[00659] Пример 8-6:

[00660] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 200°С с получением шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 40 до 50 мкм, а соотношение углерода и кислорода - 5.

[00661] (2) 100 весовых частей терефталевой кислоты, 76 весовых частей бутандиола и 0,03 весовой части тетрабутилтитаната полностью перемешали с последующей этерификацией смеси при 235°С до прекращения выделения воды.

[00662] (3) К продукту этерификации, полученному на этапе (2), добавили 0,1 весовой части смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и 0,05 весовой части тетрабутилтитаната, смесь выдержали с перемешиванием в течение 3 часов, нагрели до 255°С и откачивали газы для продолжения реакции до прекращения отведения тепла из системы, затем гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПБТ.

[00663] По завершении этих этапов получили нанокомпозиционный материал из графена/ПБТ. Прочность на растяжение и модуль растяжения на 15% и 25% превышают соответствующие показатели чистого ПБТ, удельное сопротивление составляет 10⁷ Ом⋅метр, а коэффициент стойкости к УФ-излучению после формования волокна и сплетения в ткань превышает 40.

[00664] Пример 9-1:

[00665] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 0,3 до 5 мкм, при этом его среднее значение составило 1 мкм, соотношение углерода и кислорода - 5, а содержание влаги - менее 0,1%.

[00666] (2) 3,5 весовых части смятых шарообразных микрогранул оксида графена и 2 весовых частей деионизированной воды добавили к 100 весовым частям расплавленного капролактама и полностью перемешали при 80°С на высокой скорости (400 об/мин) с образованием дисперсии.

[00667] (3) В азотной среде дисперсию добавили в реактор поликонденсации, нагрели до температуры в диапазоне от 250 до 270°С и выдержали для протекания реакции под давлением в диапазоне от 0,5 до 1 МПа в течение 3 часов, затем под вакуумом в течение 4 часов с получением расплава полимера; после этого расплав полимера гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6.

[00668] Этот материал был сформован на высокой скорости с получением рулона нити. Благодаря повышенному содержанию графена нить обладает высокой устойчивостью к УФ-излучению и очень низким порогом просачивания.

[00669] Свойства полученного композиционного материала из графена/ нейлона 6 приведены в таблице 12.

[00670] Пример 9-2:

[00671] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 1 до 20 мкм, при этом его среднее значение составило 10 мкм, соотношение углерода и кислорода - 4,2, а содержание влаги - менее 0,1%.

[00672] (2) 2 весовых части смятых шарообразных микрогранул оксида графена и 2 весовых частей деионизированной воды добавили к 100 весовым частям расплавленного капролактама и полностью перемешали при 80°С на высокой скорости (400 об/мин) с образованием дисперсии.

[00673] (3) В азотной среде дисперсию добавили в реактор поликонденсации, нагрели до температуры диапазоне от 250 до 270°С и выдержали для протекания реакции под давлением в диапазоне от 0,5 до 1 МПа в течение 3 часов, затем под вакуумом в течение 4 часов с получением расплава полимера; после этого расплав полимера гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6.

[00674] Свойства полученного композиционного материала из графена/ нейлона 6 приведены в таблице 12.

[00675] Пример 9-3:

[00676] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 1 до 40 мкм, при этом его среднее значение составило 20 мкм, соотношение углерода и кислорода - 3,9, а содержание влаги - менее 0,1%.

[00677] (2) 0,5 весовой части смятых шарообразных микрогранул оксида графена и 2 весовых части деионизированной воды добавили к 100 весовым частям расплавленного капролактама и полностью перемешали при 80°С на высокой скорости (400 об/мин) с образованием дисперсии.

[00678] (3) В азотной среде дисперсию добавили в реактор поликонденсации, нагрели до температуры диапазоне от 250 до 270°С и выдержали для протекания реакции под давлением в диапазоне от 0,5 до 1 МПа в течение 3 часов, затем под вакуумом в течение 4 часов с получением расплава полимера; после этого расплав полимера гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6.

[00679] Свойства полученного композиционного материала из графена/ нейлона 6 приведены в таблице 12.

[00680] Пример 9-4:

[00681] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 150°С с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 20 до 50 мкм, при этом его среднее значение составило 40 мкм, соотношение углерода и кислорода - 3, а содержание влаги менее - 0,1%.

[00682] (2) 0,2 весовой части смятых шарообразных микрогранул оксида графена и 1,5 весовых части деионизированной воды добавили к 100 весовым частям расплавленного капролактама и полностью перемешали при 80°С на высокой скорости (400 об/мин) с образованием дисперсии.

[00683] (3) В азотной среде дисперсию добавили в реактор поликонденсации, нагрели до температуры диапазоне от 250 до 270°С и выдержали для протекания реакции под давлением в диапазоне от 0,5 до 1 МПа в течение 3 часов, затем под вакуумом в течение 4 часов с получением расплава полимера; после этого расплав полимера гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6.

[00684] Свойства полученного композиционного материала из графена/ нейлона 6 приведены в таблице 12.

[00685] Пример 9-5:

[00686] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 160°С с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, причем средний размер листов оксида графена составил 50 мкм, соотношение углерода и кислорода - 2,5, а содержание влаги - менее 0,1%.

[00687] (2) 0,01 весовой части смятых шарообразных микрогранул оксида графена и 1 весовую часть деионизированной воды добавили к 100 весовым частям расплавленного капролактама и полностью перемешали при 80°С на высокой скорости (400 об/мин) с образованием дисперсии.

[00688] (3) В азотной среде дисперсию добавили в реактор поликонденсации, нагрели до температуры диапазоне от 250 до 270°С и выдержали для протекания реакции под давлением в диапазоне от 0,5 до 1 МПа в течение 3 часов, затем под вакуумом в течение 4 часов с получением расплава полимера; после этого расплав полимера гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6.

[00689] Свойства полученного композиционного материала из графена/ нейлона 6 приведены в таблице 12.

[00690] Пример 9-6:

[00691] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением смятых в диапазоне от оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 1 до 20 мкм, при этом его среднее значение составило 15 мкм, соотношение углерода и кислорода - 3,9, а содержание влаги - менее 0,1%.

[00692] (2) 0,005 весовой части смятых шарообразных микрогранул оксида графена и 1 весовую часть деионизированной воды добавили к 100 весовым частям расплавленного капролактама и полностью перемешали при 80°С на высокой скорости (400 об/мин) с образованием дисперсии.

[00693] (3) В азотной среде дисперсию добавили в реактор поликонденсации, нагрели до температуры диапазоне от 250 до 270°С и выдержали для протекания реакции под давлением в диапазоне от 0,5 до 1 МПа в течение 3 часов, затем под вакуумом в течение 4 часов с получением расплава полимера; после этого расплав полимера гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6.

[00694] Свойства полученного нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6 приведены в таблице 13.

[00695] Пример 9-7:

[00696] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 1 до 20 мкм, при этом его среднее значение составило 15 мкм, соотношение углерода и кислорода - 3,9, а содержание влаги менее - 0,1%.

[00697] (2) 4 весовые части смятых шарообразных микрогранул оксида графена и 3 весовые части деионизированной воды добавили к 100 весовым частям расплавленного капролактама и полностью перемешали при 80°С на высокой скорости (400 об/мин) с образованием дисперсии.

[00698] (3) В азотной среде дисперсию добавили в реактор поликонденсации, нагрели до температуры диапазоне от 250 до 270°С и выдержали для протекания реакции под давлением в диапазоне от 0,5 до 1 МПа в течение 3 часов, затем под вакуумом в течение 4 часов с получением расплава полимера; после этого расплав полимера гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6.

[00699] Свойства полученного нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6 приведены в таблице 13.

[00700] Пример 9-8:

[00701] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 0,1 до 0,8 мкм, при этом его среднее значение составило 0,5 мкм, соотношение углерода и кислорода - 3,9, а содержание влаги - менее 0,1%.

[00702] (2) 0,2 весовой части смятых шарообразных микрогранул оксида графена и 1 весовую часть деионизированной воды добавили к 100 весовым частям расплавленного капролактама и полностью перемешали при 80°С на высокой скорости (400 об/мин) с образованием дисперсии.

[00703] (3) В азотной среде дисперсию добавили в реактор поликонденсации, нагрели до температуры диапазоне от 250 до 270°С и выдержали для протекания реакции под давлением в диапазоне от 0,5 до 1 МПа в течение 3 часов, затем под вакуумом в течение 4 часов с получением расплава полимера; после этого расплав полимера гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6.

[00704] Свойства полученного нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6 приведены в таблице 13.

[00705] Пример 9-9:

[00706] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 80 до 120 мкм, при этом его среднее значение составило 100 мкм, соотношение углерода и кислорода - 3,9, а содержание влаги - менее 0,1%.

[00707] (2) 0,2 весовой части смятых шарообразных микрогранул оксида графена и 2 весовые части деионизированной воды добавили к 100 весовым частям расплавленного капролактама и полностью перемешали при 80°С на высокой скорости (400 об/мин) с образованием дисперсии.

[00708] (3) в азотной среде дисперсию добавили в реактор поликонденсации, нагрели до температуры диапазоне от 250 до 270°С и выдержали для протекания реакции под давлением в диапазоне от 0,5 до 1 МПа в течение 3 часов, затем под вакуумом в течение 4 часов с получением расплава полимера; после этого расплав полимера гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6.

[00709] Свойства полученного нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6 приведены в таблице 13.

[00710] Пример 9-10:

[00711] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 0,1 до 0,8 мкм, при этом его среднее значение составило 15 мкм, соотношение углерода и кислорода - 1,7, а содержание влаги менее - 0,1 %.

[00712] (2) 0,2 весовой части смятых шарообразных микрогранул оксида графена и 2 весовые части деионизированной воды добавили к 100 весовым частям расплавленного капролактама и полностью перемешали при 80°С на высокой скорости (400 об/мин) с образованием дисперсии.

[00713] (3) В азотной среде дисперсию добавили в реактор поликонденсации, нагрели до температуры диапазоне от 250 до 270°С и выдержали для протекания реакции под давлением в диапазоне от 0,5 до 1 МПа в течение 3 часов, затем под вакуумом в течение 4 часов с получением расплава полимера; после этого расплав полимера гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6.

[00714] Свойства полученного нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6 приведены в таблице 13.

[00715] Пример 9-11:

[00716] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, причем размер листов оксида графена составил от 0,1 до 0,8 мкм, при этом его среднее значение составило 15 мкм, соотношение углерода и кислорода - 6,5, а содержание влаги - менее 0,1 %.

[00717] (2) 0,2 весовой части смятых шарообразных микрогранул оксида графена и 2 весовые части деионизированной воды добавили к 100 весовым частям расплавленного капролактама и полностью перемешали при 80°С на высокой скорости (400 об/мин) с образованием дисперсии.

[00718] (3) В азотной среде дисперсию добавили в реактор поликонденсации, нагрели до температуры диапазоне от 250 до 270°С и выдержали для протекания реакции под давлением в диапазоне от 0,5 до 1 МПа в течение 3 часов, затем под вакуумом в течение 4 часов с получением расплава полимера; после этого расплав полимера гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6.

[00719] Свойства полученного нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6 приведены в таблице 13.

[00720] Чтобы объяснить улучшение комплексных характеристик нанокомпозиционных материалов из графена/нейлона 6, полученных согласно настоящему изобретению, по сравнению с материалами из чистого нейлона 6, в таблице 12 перечислены механические свойства, термостойкость и стойкость к УФ-излучению композиционных материалов, полученных в примерах от 9-1 до 9-5. В таблице 13 сравниваются характеристики нанокомпозиционных материалов из графена/нейлона 6 (примеры от 9-6 до 9-11), полученных с использованием графена, свойства которого выходят за рамки технических параметров графена согласно настоящему изобретению, с композиционным материалом (пример 9-3), полученным с улучшенным составом.

[00721] Пример 9-12:

[00722] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, причем средний размер листов оксида графена составил 5 мкм, соотношение углерода и кислорода - 3,9, а содержание влаги - менее 0,1%.

[00723] (2) 0,2 весовой части смятых шарообразных микрогранул оксида графена и 2 весовые части деионизированной воды добавили к 100 весовым частям расплавленного капролактама и полностью перемешали при 80°С на высокой скорости (400 об/мин) с образованием дисперсии.

[00724] (3) Дисперсию непрерывно полимеризовали в трубе VK при температуре полимеризации 260°С в течение 20 часов; расплав полимера гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6.

[00725] Полученный нанокомпозиционный материал из графена/нейлона 6 обладает хорошими эксплуатационными характеристиками.

[00726] Пример 9-13:

[00727] (1) Однослойную дисперсию оксида графена высушили методом распылительной сушки при температуре 130°С с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, причем средний размер листов оксида графена составил 3 мкм, соотношение углерода и кислорода - 2,5, а содержание влаги - менее 0,1%.

[00728] (2) 1 весовую часть смятых шарообразных микрогранул оксида графена и 2 весовые части деионизированной воды добавили к 100 весовым частям расплавленного капролактама и полностью перемешали при 80°С на высокой скорости (400 об/мин) с образованием дисперсии.

[00729] (3) Дисперсию непрерывно полимеризовали в трубе VK при температуре полимеризации 260°С в течение 20 часов; расплав полимера гранулировали с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/нейлона 6.

[00730] Полученный нанокомпозиционный материал из графена/нейлона 6 обладает хорошими эксплуатационными характеристиками.

Изобретение относится к графеновым композиционным материалам. Предложен способ получения нанокомпозиционного материала из графена и ПЭТ, содержащий этапы 1) распылительной сушки дисперсии однослойного оксида графена с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, 2) перемешивания смеси терефталевой кислоты и этиленгликоля с добавлением ацетата натрия с последующей этерификацией смеси и 3) добавления к продукту этерификации с этапа (2) полученных на этапе (1) микрогранул оксида графена и катализатора, выдержки с перемешиванием в течение 1-3 часов, нагрева до 285°С и откачивания газов для продолжения реакции до тех пор, пока отведение тепла из системы не прекратится, и последующего гранулирования с охлаждением водой. При добавлении в прекурсор смятых шарообразных микрогранул оксида графена и катализатора смятые шарообразные микрогранулы оксида графена легко диспергируются и постепенно диссоциируются в однослойные листы оксида графена в процессе поликонденсации, частично этерифицированные молекулы вступают в реакцию с гидроксильной и карбоксильной группами на поверхности листов оксида графена с образованием химической связи, и оксид графена термически восстанавливается, причем в конечном итоге получается композиционный материал, состоящий из ПЭТ и листов графена, к поверхности которых привит ПЭТ. Способ, предложенный настоящим изобретением, позволяет избежать наслоения оксида графена на этапе этерификации, значительно снижает затраты и повышает эффективность производства. Полученный графен легко диспергируется в полимерной матрице, а образование ковалентных связей между двумя материалами эффективно улучшает механические свойства, электрическую проводимость и другие характеристики системы. Технический результат – предложенный способ получения нанокомпозиционного материала прост, эффективен и экономичен, а полученный композиционный материал обладает превосходными свойствами и может использоваться в изготовлении высококачественных полиэфирных тканей. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил., 13 табл., 9 пр.

1. Способ получения нанокомпозиционного материала, при этом нанокомпозиционный материал состоит из графена и ПЭТ, а способ содержит следующие этапы:

(1) сушка дисперсии однослойного оксида графена с размером листов от 1 до 50 мкм методом распылительной сушки с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, имеющих соотношение углерода и кислорода в диапазоне от 2,5 до 5, при этом температура распылительной сушки составляет от 130 до 200°С;

(2) полное перемешивание 100 весовых частей терефталевой кислоты, от 48 до 67 весовых частей этиленгликоля и 0,02 весовой части ацетата натрия, с последующей этерификацией смеси при 250°С; и

(3) добавление к продукту этерификации, полученному на этапе (2), от 0,0117 до 5,85 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученного на этапе (1), и 0,018 весовой части катализатора, выдержка с перемешиванием в течение промежутка времени от 1 до 3 часов, нагрев до 285°С и откачивание газов для продолжения реакции до тех пор, пока отведение тепла из системы не прекратится, последующее гранулирование с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/ПЭТ.

2. Способ по п. 1, в котором скорость перемешивания на этапе (3) составляет от 140 до 200 об/мин.

3. Способ по п. 1, в котором на этапе (3) используют катализатор на основе сурьмы, включающий оксид, неорганическую соль или органическое соединение сурьмы; катализатор на основе титана, включающий оксид, неорганическую соль или органическое соединение титана; или катализатор на основе германия, включающий оксид, неорганическую соль или органическое соединение германия.

4. Способ получения нанокомпозиционного материала, при этом нанокомпозиционный материал состоит из графена и полиэфира, а способ содержит следующие этапы:

(1) сушка дисперсии однослойного оксида графена с размером листов от 1 до 50 мкм методом распылительной сушки с получением смятых шарообразных микрогранул оксида графена, имеющих соотношение углерода и кислорода в диапазоне от 2,5 до 5; при этом температура распылительной сушки составляет от 130 до 200°С;

(2) полное перемешивание 100 весовых частей терефталевой кислоты, от 50 до 150 весовых частей диола и от 0,01 до 0,5 весовой части катализатора, с последующей этерификацией смеси при температуре в диапазоне от 200 до 260°С до прекращения выделения воды; и

(3) добавление к продукту этерификации, полученному на этапе (2), от 0,02 до 10 весовых частей смятых шарообразных микрогранул оксида графена, полученных на этапе (1), и от 0,01 до 1 весовой части катализатора, выдержка с перемешиванием в течение промежутка времени от 1 до 3 часов, нагрев до температуры в диапазоне от 240 до 310°С и откачивание газов для продолжения реакции до тех пор, пока отведение тепла из системы не прекратится, последующее гранулирование с охлаждением водой для получения нанокомпозиционного материала из графена/полиэфира.

5. Способ по п. 4, в котором диол на этапе (2) представляет собой бутандиол в количестве от 60 до 76,8 весовых частей, пропиленгликоль в количестве от 50 до 70 весовых частей; или 1,4-циклогександиметанол в количестве от 121,4 до 147,5 весовых частей.

6. Способ по п. 4, в котором катализатор на этапе (2) представляет собой одно или более из следующих веществ: оксид, неорганическая соль, органическое соединение натрия, титана, свинца и олова.

7. Способ по п. 4, в котором катализатор на этапе (3) представляет собой одно или более из следующих веществ: оксид, неорганическая соль, органическое соединение сурьмы, титана, свинца и олова.