СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИДРОФОБНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО ТЕРМОРАСШИРЕННОГО ГРАФИТА Российский патент 2025 года по МПК C04B35/536 C04B35/628 B01J20/20 

Область техники

Изобретение относится к области получения углеродных материалов, модифицированных кремнийорганическими соединениями с повышенной гидрофобностью, отличающихся улучшенными поверхностными характеристиками (высоким краевым углом смачивания водой, низким водопоглощением, высокой плавучестью) и может быть использовано в химической промышленности для изготовления низкоплотных углеродных сорбентов углеводородов с водной поверхности, и графитовой фольги, обладающей повышенной герметизирующей способностью к воде, пару и водным средам (растворам, эмульсиям, дисперсиями и т. д.).

Уровень техники

Под пенографитом (ПГ) или терморасширенным графитом (ТРГ) в уровне техники понимают низкоплотный пористый материал, который способен прессоваться без связующего в изделия различной формы и плотности от 0,01 до 2,0 г/см³ (RU2706103).

Для получения терморасширенного графита на первой стадии проводят интеркалирование природного чешуйчатого графита в концентрированных растворах азотной кислоты или серной кислоты в присутствии окислителя с образованием интеркалированного соединения графита (ИСГ). При химическом синтезе в качестве окислителя может выступать концентрированная азотная кислота, дихромат калия, перманганат калия, перекись, персульфат аммония и т.д. Также возможен электрохимический синтез ИСГ при котором не требуется использования окислителя, а интеркалирование осуществляется за счет анодного окисления графита электрическим током в растворе азотной или серной кислоты. С ростом количества добавленного окислителя или количества электричества при электрохимическом синтезе увеличивается количество внедренного интеркалята и снижается номер ступени ИСГ. Номер ступени ИСГ - количество графитовых слоев между двумя ближайшими слоями интеркалята, характеризует степень заполненности графитовой матрицы интеркалятом: чем меньше номер ступени, тем больше интеркалята внедрилось. После получения ИСГ они подвергаются промывке водой для удаления излишка кислоты, при этом образуется нестехиометрический аддукт интеркалированный графит (ИГ) или окисленный графит. Для получения терморасширенного графита осуществляется термообработка интеркалированного графита посредством термоудара при температурах до 1400°С.

Несколько публикаций указывают на то, что терморасширенный графит обладает ненулевой смачиваемостью водой и его краевой угол смачивания водой может варьироваться от 45° до 70°, что указывает на гидрофильные свойства поверхности материала из ТРГ (Kozbial A., Trouba C., Liu H., Li L. Characterization of the Intrinsic Water Wettability of Graphite Using Contact Angle Measurements: Effect of Defects on Static and Dynamic Contact Angles. // Langmuir. 2017. V. 33. P. 959-967). Также показано, что при снижении температуры вспенивания гидрофильность ТРГ сильно возрастает (Lutfullin M.A., Shornikova O.N., Vasiliev A.V., Pokholok K.V., Osadchaya V.A., Saidaminov M.I., Sorokina N.E., Avdeev V.V. Petroleum products and water sorption by expanded graphite enhanced with magnetic iron phases. // Carbon. 2014. V. 66. P. 417-425.).

При эксплуатации изделий из ТРГ большую роль играет проникновение жидкости в объем материала. В случае использования ТРГ и низкоплотных изделий как сорбента нефти и углеводородов большую роль играет низкое водопоглощение и плавучесть материала. Низкое водопоглощение обеспечивает селективность сорбции нефти и углеводородов с водной поверхности, т.е. сорбент должен сорбировать нефть (углеводороды), но при этом не впитывать воду. Также при постепенном заполнении пор сорбента водой, он начинает тонуть, что вызывает трудности с его удалением и утилизацией после процесса сорбции. При использовании ТРГ для изготовления уплотнительных материалов его гидрофильность может привести к набуханию и снижению герметизирующей способности по отношению к воде и водным средам, которые будут проникать через поры ТРГ и утекать во внешнюю среду.

Для повышения гидрофобности терморасширенного графита или материала на его основе используют два подхода к этой проблеме. Первый подход предусматривает получение терморасширенного графита со структурой, в которой наряду с высоким содержанием пористых частиц имеется строго ограниченное число частиц с закрытыми порами.

В патенте US5282975A раскрывается получение термически расширенного графита, обладающего особой гидрофобной и олеофильной вермикулярной структурой со свойством избирательно поглощать из водной среды большие количества нефтепродуктов. Этот терморасширенный графит характеризуется тремя основными свойствами: (а) удельная плотность в диапазоне 0,003-0,1 г/мл; (б) площадь поверхности в диапазоне 50-200 м2 г/мл; и (c) закрытые поры в диапазоне от 3% до 20%. Особая структура расширенного графита может использоваться в виде частиц, подушек, одеял, бонов или в качестве фильтрующего материала. Предпочтительные размеры частиц расширенного графита находятся в диапазоне от 0,5 до 3 мм.

Наиболее важной характеристикой данного терморасширенного графита, обладающего избирательным поглощением нефтепродуктов из водной среды, является наличие частиц графита с закрытыми порами в диапазоне от 3% до 20%. Такое количество закрытых пор обеспечивает плавучесть графита после поглощения нефтепродукта таким образом, что он не тонет в водной среде. Как известно, обычный графит имеет плотность 2,2 г/мл и тонет в воде. Однако расширенный графит, обладающий указанным выше узким диапазоном закрытых пор, обеспечивает оптимальное снижение удельной плотности указанного графита, но сохраняет высокую способность селективного поглощения нефтепродуктов.

Другой путь к улучшению гидрофобных свойств термически расширенного графита - это модифицирование частиц терморасширенного графита с помощью разного рода химических соединений.

В патенте RU2766081 раскрывается способ получения углеродного материала на основе графита, включающий приёмы смешения исходного графита с химическим реагентом и последующий термический нагрев. При этом в качестве химического реагента используют смесь, состоящую из жидкого аммиака и одного из соединений ацетиленидов щелочных металлов, имеющих общую структурную формулу: Ме-С≡С-R, где Ме - Na, K; R - H, -СхНу при х=1-6, y=2-13, где ацетилениды щелочных металлов используют в концентрации 1-5 мол.% по отношению к графиту, до нагрева графит выдерживают под слоем раствора в течение 15-60 минут, после чего его извлекают, сушат при комнатной температуре и далее подвергают нагреву при 500-800°С в режиме термоудара. Технический результат данного изобретения заключается в достижении показателей по насыпной плотности и по сорбционной емкости, обеспечивающих высокую реакционную способность целевого продукта. Продукты пиролиза ацетиленидов в пламене горелки (глобулы, углеродные волокна и нанотрубки) повышают гидрофобность материала, что обеспечивает более высокую избирательность сорбции нефти и нефтепродуктов из водно-нефтяных смесей.

К недостаткам данного технического решения, включающего получение ТРГ с большим объемом закрытых пор, является трудность технологического контроля таких пор, т.к. при получении ТРГ всегда стремятся получить полностью пористый ТРГ. Закрытые поры образуются преимущественно в ТРГ, который был недостаточно хорошо вспенен, т.е. недопенен и в нем содержатся включения недопененного интеркалированного графита, недоразложившейся кислоты и кислородных групп, что негативно сказывается на качестве и экологичности продукта. Кроме того, ацетилениды щелочных металлов бурно реагируют с водой с выделением легковоспламеняющихся газов, вызывают ожоги кожи и могут вызвать повреждения верхних дыхательных путей и легких.

В патенте CN116020421 (A), являющимся наиболее близким к заявляемому изобретению, раскрывается способ получения трехмерного пористого материала для разделения нефти и воды на основе термически расширенного графита. Материал представляет собой блочное трехмерное пористое губчатое тело, содержащее каркас из ТРГ и связующее - полидиметилсилоксан (ПДМС). Способ приготовления предусматривает следующие этапы: (А) растворение ПДМС в растворе гексана, (В) смешение раствора ПДМС с ТРГ, (С) низкотемпературную вулканизацию полученной смеси при 100°С с получением трехмерной губчатой структуры. На стадии (В) к смеси может быть факультативно добавлен порообразователь (NaCl), а после вулканизации порообразователь может быть удален путем вымачивания полученной на стадии (С) губчатой структуры. В данном техническом решении ПДМС обладает хорошей химической стабильностью и может снижать поверхностную энергию пористых материалов, дополнительно улучшая гидрофобность трехмерной пористой губки. Трехмерный пористый материал, раскрытый в патенте CN116020421, обладает высокой адсорбционной способностью по отношению к маслу/органическим растворителям и позиционируется как гидрофобный и липофильный материал. Дополнительное улучшение гидрофобных свойств достигается при распылении раствора со стадии (В) с добавленными в него частицами нанокремнезема на поверхность трехмерной губчатой структуры.

К недостаткам технического решения, включающего смешение раствора полидиметилсилоксана и частиц ТРГ, можно отнести большую трудоемкость и низкую производственную технологичность процесса: ТРГ представляет собой частицы с большим объемом и низкой насыпной плотностью, поэтому в ходе технологического процесса производительность получения материала будет крайне незначительна: ввиду низкой насыпной плотности ТРГ, за единицу времени можно пропитать малую массу. Также, как сама пропитка, так и последующее отделение ТРГ от раствора и его сушка могут значительно ухудшить пористость ТРГ - материал будет комкаться и подпрессовываться в ходе смешения и отделения. Это в свою очередь приведет к падению сорбционных свойств ТРГ и механических свойств материалов из него. Таким образом, способ, являющийся наиболее близким аналогом изобретения, только создает определенные технические проблемы, но их не решает.

Технической проблемой, решаемой заявляемым изобретением, является разработка способа изготовления гидрофобного материала на основе модифицированного терморасширенного графита, устраняющего перечисленные выше недостатки.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение гидрофобного терморасширенного графита, модифицированного кремнийорганическими соединениями, с улучшенными гидрофобными характеристиками при упрощении способа его получения. Заявленный способ характеризуется улучшенной производственной технологичностью, т.е. модифицированный графит на этапе производства может быть изготовлен с наименьшими затратами труда и средств, простым и технологичным способом.

Технический результат достигается способом изготовления гидрофобного материала на основе терморасширенного графита, модифицированного кремнийорганическими соединениями, включающим следующие стадии:

(А) пропитку интеркалированного графита составом, содержащим по меньшей мере одно кремнийорганическое соединение, выбранное из группы, включающей алкилзамещенные и фенилзамещенные силаны и полиалкил- и полифенилсилоксаны, водный раствор аммиака и приемлемый органический растворитель при следующем массовом соотношении компонентов, масс.ч.:

кремнийорганическое соединение 1

водный раствор аммиака 0,001-0,15

органический растворитель 1-10

и при соотношении массы интеркалированного графита к массе пропитывающего состава, масс.ч.: 1 : (0,02-5);

(Б) удаление избытка жидкой фазы;

(В) сушку смеси, полученной в соответствии со стадией (Б) до сыпучего состояния;

(Г) термическую обработку высушенной смеси со стадии (В) при температуре от 300 до 1000^°С с получением частиц терморасширенного графита, модифицированного кремнийорганическими соединениями.

В частных воплощения изобретения качестве кремний органического соединения на стадии (А) используют однозамещенные алкилсиланы R¹SiR³₃ и фенилсиланы: R²SiR³₃, двузамещенные алкил и фенил силаны: R¹₂SiR³₂, R²₂SiR³₂, R¹R²SiR³₂, полиалкил и полифенил силоксаны -[SiR¹₂ - O]_n -, -[SiR²₂ - O]_n-, -[SiR¹R² - O]_n -., где R¹= -С_nH_2n+1, R² = -C₆H₅, R³ = -OH, -Cl, -OC_nH_2n+1.

В частных воплощения изобретения после стадии (Г) проводят компактирование частиц терморасширенного графита, модифицированного кремнийорганическими соединениями до плотности от 0,01 г/см³ до 1,9 г/см³. В этом случае компактирование проводят путем прессования и/или прокатки.

В частных воплощения изобретения термическую обработку на стадии (Г) проводят при температуре 300-700°С на воздухе.

В частных воплощения изобретения термическую обработку на стадии (Г) проводят при температуре 600-1000°С в среде азота.

Осуществление изобретения

Сущность изобретения состоит в следующем.

Более перспективным способом получения гидрофобного ТРГ, модифицированного кремнийорганическими соединениями по сравнению со способом, описанным в патенте CN116020421 является способ, предусматривающий введение кремнийорганических соединений не к ТРГ, а интеркалированному графиту. При вспенивании ИГ кремнийорганические соединения равномерно распределяются по поверхности и объему образовавшегося ТРГ и таким образом при изготовлении изделия гидрофобность увеличивается по всему объему материала из ТРГ. Кроме того, по сравнению с известным способом исключается ряд технологических операций и улучшается производственная технологичность получаемого модифицированного ТРГ: продукция на этапе производства изготавливается с наименьшими затратами труда и средств.

Способ осуществляется в следующем порядке.

Стадия (А).

Для получения гидрофобного ТРГ, модифицированного кремнийорганическим соединением, берут следующие компоненты: интеркалированный графит, водный раствор аммиака и приемлемый для кремнийорганических веществ растворитель.

Под интеркалированным графитом (ИГ) или окисленным графитом в уровне техники понимается нестехиометрический аддукт, образующийся при гидролизе интеркалированных соединений графита (ИСГ) с сохранением планарной структуры исходного графита, содержащий некоторое количество остаточного интеркалята, молекулы воды в межкристаллитном пространстве и кислородосодержащие функциональные группы на своей поверхности.

В свою очередь под ИСГ понимаются соединения внедрения графита, образующиеся при введении различных ионов или молекул в межплоскостное пространство графитовой матрицы, представляющие собой определенное количество графитовых слоев чередующиеся со слоем интеркалята. Номер ступени ИСГ - количество графитовых слоев между двумя ближайшими слоями интеркалята, характеризует степень заполненности графитовой матрицы интеркалятом: чем меньше номер ступени, тем больше интеркалята внедрилось.

В качестве интеркалированного графита может быть использован любой ИГ, в частности, полученный путем гидролиза следующих интеркалированных соединений графита:

• Переокисленный нитрат графита, полученный путем анодного переокисления графита в 50-98 % растворе азотной кислоты до достижения I ступени внедрения и последующего переокисления графита и внедрения избыточного количества азотной кислоты в расчёте на стехиометрическое получение интеркалированного соединения графита со структурной формулой [С_p⁺]NO₃^-(3HNO₃), p = 4-24. Переокисление позволяет вспенивать данный ИГ при пониженных температурах начиная с 300°С.

• Нитрат графита II ступени полученный путем химического взаимодействия графита с дымящей 98 % азотной кислотой в массовом соотношении графит : кислота 1 : (1-1,5) в расчёте на получение интеркалированного соединения графита со структурной формулой [С₄₈⁺]NO₃^-(3HNO₃). Химическое окисление дымящей азотной кислотой позволяет вспенивать ИГ при температурах, начиная с 500°С.

• Бисульфат графита I ступени и II ступени полученный путем взаимодействия графита с концентрированной 96-98 % серной кислотой в присутствии окислителя (HNO₃, K₂Cr₂O₇, KMnO₄, H₂O₂ и т.д.) в расчёте на стехиометрическое получение интеркалированного соединения графита со структурной формулой [С₂₄⁺]HSO₄^-(2H₂SO₄) и [С₄₈⁺]HSO₄^-(2H₂SO₄), соответственно для I ступени и II ступени. Данные типы ИГ на стадии терморасширения начинают вспениваться при температурах 400 и 500°С соответственно.

ИГ пропитывают составом, содержащим по меньшей мере одно кремнийорганическое соединение, выбранное из группы, включающей алкилзамещенные и фенилзамещенные силаны и полиалкил- и полифенилсилоксаны, водный раствор аммиака и приемлемый органический растворитель при следующем массовом соотношении компонентов:

кремнийорганическое соединение 1

водный раствор аммиака 0,001-0,15

органический растворитель 1-10.

Смешение кремнийорганического соединения с органическим растворителем приводит к более равномерному распределению силана или силоксана по интеркалированному графиту. При этом происходит конденсация кремнийорганических соединений друг с другом с образованием длинноцепочечных молекул силоксана с органическими (алкильными и фенильными) заместителями и конденсация силоксанов с кислородными группами под воздействием водного раствора аммиака, который выступает в качестве катализатора конденсации силанов и силоксанов и значительно ускоряет процесс конденсации.

Соотношение компонентов в пропитывающем составе выбрано в пределах, обеспечивающих полноту процесса гидролиза-конденсации кремнийорганических соединений и их нанесение на поверхность ИГ.

Состав получают обычным перемешиванием до получения однородной смеси, что обеспечивает его равномерное распределение по поверхности чешуек ИГ.

Соотношение массы ИГ к массе пропитывающего состава составляет 1:(0,02-5), что обеспечивает равномерность пропитки, т.к. жидкая смесь в таком количестве полностью покрывает частицы ИГ.

Понятие «кремнийорганическое соединение» включает силаны или силоксаны с органическими заместителями. Силаны представляют собой атом кремния, соединенный с четырьмя функциональными группами. Силоксаны представляют собой полимерную цепочку из атомов кремния с двумя функциональными группами и атомов кислорода В качестве кремнийорганических соединений в изобретении могут быть использованы соединения, выбранные из группы однозамещенных алкилсиланов R¹SiR³₃ и фенилсиланов R²SiR³₃ где R¹= -CH₃, -C₂H₅, -C₃H₇ и т.д. (в общем случае -С_nH_2n+1), R² = -C₆H₅ (фенильная группа), R³ = -Cl, -OC₂H₅, двузамещенные алкил и фенил силаны: R¹₂SiR³₂, R²₂SiR³₂, R¹R²SiR³₂. полиалкил и полифенил силоксаны-[SiR¹₂- O]_n-, -[SiR²₂ -O]_n -, -[SiR¹R² -O]_n-.

Алкильные и фенильные заместители R¹ и R² являются гидрофобными и таким образом являются основой гидрофобизующей модификацией. Хлорные и этокси- группы R³ являются связующими группами, с помощью которых силаны связываются с кислородными группами ИГ и удерживаются на его поверхности. В случае полисилоксанов в качестве таких групп выступают концевые -OH, -C₂H₅, группы, которые находятся на концах полимерных цепочек.

Приемлемые растворители для кремнийорганических соединений также широко представлены в предшествующем уровне техники, причем, отмечается, что практически любой органический растворитель может быть использован для этих целей. К органическим растворителям для кремнийорганических соединений относятся такие растворители, как спирты, кетоны или алканы, простые эфиры, включая метанол, этанол, пентан, гексан, циклогексан или толуол и другие.

Водный раствор аммиака используется в качестве катализатора процессов гидролиза и межмолекулярной сшивки силанов/силоксанов, что приводит к образованию более крупных цепочек полисилоксанов, которые конденсируются на матрице ИГ. Для этих целей может быть использован водный раствор аммиака, соответствующий требованиям ГОСТа 9-92 «Аммиак водный технический». Катализатор значительно ускоряет данные процессы, которые без катализатора длятся несколько дней. Водный раствор аммиака является наиболее подходящим для проведения данных процессов, т.к. он содержит и аммиак, который катализирует процесс, и воду, которая непосредственно участвует в гидролизе. При этом аммиак легко удаляется на стадии сушки и не остается в ИГ и далее в ТРГ в качестве примеси.

Приемлемые растворители для кремнийорганических соединений широко представлены в предшествующем уровне техники, причем, в представленном уровне техники отмечается, что практически любой органический растворитель может быть использован для этих целей. К органическим растворителям для кремнийорганических соединений относятся такие растворители, как спирты, кетоны или алканы, простые эфиры, включая метанол, этанол, пентан, гексан, циклогексан или толуол и другие.

Стадия (Б)

На стадии (Б) осуществляют фильтрование избытка жидкости смеси от интеркалированого графита при этом на поверхности частиц ИГ остаются сконденсированные частицы силоксанов.

Стадия (В)

При сушке на стадии (В) происходит удаление легколетучих органических растворителей с поверхности частиц ИГ, при этом сушка осуществляется до сыпучего состояния. Сушка проводится при температурах от комнатной и выше. Понятно, что более высокая температура сокращает время сушки, однако в данной ситуации следует избегать температур, при которых ИГ начинает разлагаться, что может привести к худшему вспениванию на стадии термического расширения.

Стадия (Г)

На стадии (Г) осуществляют термическую обработку ИГ с конденсированными силоксанами на его поверхности. Термообработка проходит в режиме термоудара (скорости нагрева могут достигать 400-600°/с). Температура термообработки составляет от 300 до 1000°С. При этом наиболее желательной температурой вспенивания ИГ на основе электрохимически окисленного ИСГ с азотной кислотой является 300-700°С, ИГ на основе нитрата графита II ступени, полученного химическим способом - 500-700°С, ИГ на основе бисульфата графита I ступени - 400-700°С, ИГ на основе бисульфата графита II ступени 500-700°С. В данных диапазонах происходит эффективное терморасширение образованием ТРГ с низкой насыпной плотностью 3-7 г/л, которая позволяет прессовать из ТРГ материалы и компакты различной плотности начиная с 0,01 г/см3. При терморасширении ИГ образуется ТРГ, содержащий частицы силоксанов с алкильными и фенильными заместителями. Данные силаны концентрируются на остаточных кислородных группах в структуре ТРГ, на дефектах в объеме и на поверхности ТРГ и таким образом образуются C-O-Si-R связи в которых на поверхности находится алкильный или фенильный заместитель R с гидрофобной природой, что приводит к увеличению гидрофобности ТРГ.

При этом силоксаны, которые находятся на поверхности ИГ практически не разлагаются ввиду большой прочности связи между кремнием и алкильным или фенильным заместителем.

При температурах термической обработки до 700°С достигаются наилучшие результаты, т.е. образуется ТРГ с максимальной гидрофобностью, т.е. минимальным углом смачивания водой и минимальным водопоглощением. При температурах от 700 до 1000°С начинается разложение силоксанов и снижение гидрофобности, однако образцы ТРГ полученные при данной температуре обладают приемлемой гидрофобностью, превышающей гидрофобность немодифицированных образцов. Выше 1000°С вспенивание нецелесообразно, т.к. при данной температуре начинается активное окисление графита и значительно уменьшается выход ТРГ.

После стадии (Г) возможно компактирование полученного гидрофобного ТРГ в компакты различной формы путем прессования или прокатки. Плотность 0,01 г/см³ является минимальной, при которой компакт обладает механической прочностью и целостностью, плотность 1,9 г/см³ - максимальная плотность до которой можно докатать ТРГ.

Низкоплотный модифицированный кремнийорганическими соединениями ТРГ от плотности ТРГ в виде порошка до плотности 0,5 г/см³ может использоваться как гидрофобный сорбент для селективной сорбции нефти, жидких углеводородов и органических веществ из воды. При этом ТРГ будет сорбировать нефть, углеводороды и органические вещества и не сорбировать воду. Компактированные материалы на основе ТРГ с плотностью выше 0,5 г/см³ могут быть получены путем прессования или прокатки в фольгу. Графитовая фольга относится к перспективным уплотнительным материалам и обладает такими уникальными свойствами как термическая стабильность в широком диапазоне температур (до 450°С), высокой химической устойчивостью, механической прочностью, упругостью, восстанавливаемостью. Модификация ТРГ для увеличения гидрофобности и уменьшения водопоглощения улучшает герметизацию изделий из ТРГ из-за уменьшенного проникновения жидкости в поры материала, что будет положительно сказываться на уплотнительной способности материала по отношению к водным средам: воде, пару, водным растворам.

Примеры осуществления изобретения

Пример 1

Использовали интеркалированный графит, полученный путем электрохимического окисления природного чешуйчатого графита в 60 % растворе азотной кислоты. Образец ИГ из электрохимического нитрата графита обозначен как НГ-Э в таблице 1.

Приготавливали смесь, состоящую из 2 мл дихлорметилфенилсилана, растворенного в 30 мл изопропропилового спирта, далее к полученному раствору с помощью пипетки добавлялся 60 мкл водного раствора аммиака (данные, пересчитанные на массу реагентов, приведены в таблице 1, см. столбец 3). В емкость со смесью добавляли 10 г ИГ, ИГ пропитывали в растворе около 30 минут. Затем ИГ отфильтровывали на стеклянном пористом фильтре и высушивали в течение 6 часов на воздухе.

Процесс терморасширения ИГ проводили в воздушной атмосфере при температуре 300°С. Затем ТРГ прессовали до плотностей 0,01; 0,03; 0,05; 0,07, 0,1 г/см³ в виде цилиндра высотой 4 мм и диаметром 20 мм. Также ТРГ прессовали в плоские пластинки с плотностью 0,5; 1,0; 1,5; 1,9 г/см³ и с высотой 50 мм, шириной 10 мм и толщиной 0,5 мм.

Также ИГ вспенивали при температурах 400, 500°С и прессовали до плотности 0,03 г/см³.

Угол смачивания водой, октаном и глицерином определяли силовым методом при помощи тензиометра Attension Sigma. Силовой тензиометр измеряет вес, когда образец твердого тела приводится в контакт с испытательной жидкостью. Затем рассчитывали краевой угол с помощью уравнения:

F = γ⋅P⋅cosθ

где γ - коэффициент поверхностного натяжения жидкости, Р - периметр образца, θ - динамический угол смачивания. Погрешность измерения угла составляла ± 2.

В результате измеряли угол «погружения» (θ_ADV) и угол «извлечения» (θ_REC), получаемые при опускании образца в жидкость и извлечении обратно, соответственно. Косинус равновесного краевого угла смачивания водой cosθ_EQU был рассчитан как:

cosθ_EQU = 0,5⋅(cosθ_ADV + cosθ_REC)

После чего θ_EQU рассчитывали из арккосинуса от значения cosθ_EQU.

Водопоглощение ТРГ измеряли как отношение сорбированного вещества к массе сорбента. Для исследования предварительно взвешенные материалы из ТРГ помещали в сито с отверстиями 1 мм, которое погружалось в исследуемую жидкость на 15 минут. Далее сито с материалом извлекали и измеряли массу материала с сорбированной жидкостью. Сорбционная емкость (S, г/г) определялась по формуле:

S_{жидкость} = (m₂ − m₁)/m₁,

где m₁ - масса ТРГ до сорбции, m₂ - масса ТРГ после сорбции.

Равновесный угол смачивания водой для модифицированного образца с плотностью 0,03 г/см³ составил 92°, а водопоглощение 0,45 г/г (таблица 1 № 1.2), что в 30 раз больше чем у немодифицированного образца такой же плотности, для которого водопоглощение составило 15 г/г.

Водопоглощение модифицированных образцов№ 1.1-1.9 снижалось от 0,53 до 0,02 г/г с ростом плотности от 0,01 до 1,9 г/см³ (таблица 1 № 1.1-1.9). При этом угол смачивания образцов № 1.1-1.9 был выше 90°, что говорит о их гидрофобности.

Образцы спрессованного ТРГ с плотностью 0,03 г/см³ при температуре получения ТРГ 400 и 500°С обладали водопоглощением 0,48 и 0,51 г/г (№ 1.10 и 1.11 в таблице 1).

Пример 2.

Для получения модифицированного кремнийорганическими соединениями ТРГ использовали бисульфат графита I ступени, полученный путем взаимодействия природного чешуйчатого графита массой 50 г с бихроматом калия (8,5 г) и серной кислотой (100 мл). Образец ИГ из бисульфата графита I ступени обозначен как БСГ-I в таблице 1.

Приготавливали смесь, состоявшую из 2 мл дихлорметилфенилсилана, растворенного в 30 мл растворителя (изопропиловый спирт, ацетон, гептан), далее к полученному раствору с помощью пипетки добавляли 60 мкл 25 % водного раствора аммиака. В емкость со смесью добавляли 0,7 г ИГ. ИГ пропитывали в растворе около 30 минут. Затем ИГ отфильтровывали на стеклянном пористом фильтре и высушивали в течение 6 часов на воздухе.

Процесс терморасширения ИГ проводили в воздушной атмосфере при температуре 400°С. Затем ТРГ прессовали до плотности 0,03 г/см³ в виде цилиндра высотой 4 мм и диаметром 20 мм и прокатывали до плотности 0,5 г/см³ в виде пластинки высотой 50 мм, шириной 10 мм и толщиной 0,5 мм.

Угол смачивания водой, октаном и глицерином определяли силовым методом при помощи тензиометра Attension Sigma, водопоглощение ТРГ измерялась как отношение сорбированного вещества к массе сорбента, как описано в примере 1.

Компакты ТРГ на основе БСГ-I с плотностью 0,03 и 0,5 г/см³ без модификации обладают водопоглощением 16 и 6,5 г/г и углом смачивания водой 43 и 56°. Компакты ТРГ, полученные из ИГ, пропитанном в изопропаноловом, ацетоновом и гептановом растворах силана, обладают водопоглощением 0,04-0,3 г/г и 0,001-0,006 г/г соответственно для плотностей 0,03 и 0,5 г/см³ (№2.1-2.6 в таблице 1). При этом угол смачивания водой составляет 91-95 и 92-102° для данных плотностей.

Пример 3.

Для получения модифицированного кремнийорганическими соединениями ТРГ использовали интеркалированный графит, полученный путем взаимодействия природного чешуйчатого графита с дымящей азотной кислотой в массовом соотношении m(графит):m(HNO3) = 1:1,4. Образец ИГ из нитрата графита II ступени обозначен как НГ-II в таблице 1.

Приготавливали смесь, состоявшую из 2 мл силана (дихлордиметилсилана, дихлордифенилсилана, дихлорметилфенилсилана или трихлорметилсилана), растворенного в 30 мл изопропилового спирта, далее к соответствующим растворам силанов с помощью пипетки добавляли 85, 45, 60 и 70 мкл 25 % водного раствора аммиака. Также готовили смесь, состоявшую из 2 мл трихлорметилсилана с 1,55 мл водного раствора аммиака в 120 мл изопропилового спирта, с 250 мкл водного раствора аммиака в 50 мл изопропилового спирта, с 20 мкл водного раствора аммиака в 20 мл изопропилового спирта В емкость с каждой смесью добавляли 10 г ИГ. ИГ пропитывали в растворе около 30 минут. Затем ИГ отфильтровывали на стеклянном пористом фильтре и высушивали в течение 6 часов на воздухе.

Процесс терморасширения ИГ проводили в воздушной атмосфере при температуре 500°С. Затем ТРГ прессовали до плотности 0,03 г/см³ в виде цилиндра высотой 4 мм и диаметром 20 мм.

Угол смачивания водой, октаном и глицерином определяли силовым методом при помощи тензиометра Attension Sigma, водопоглощение ТРГ измеряли как отношение сорбированного вещества к массе сорбента, как описано в примере 1.

Компакты ТРГ плотностью 0,03 г/см3 на основе НГ-II без модификации обладали водопоглощением 12 г/г. Компакты ТРГ (плотность 0,03 г/см3) на основе НГ-II, который был пропитан в изопропанововом растворе дихлорметилфенилсилана, дихлордиметилсилана, дихлордифенилсилана обладали водопоглощением 0,37; 0,11; 0,13 г/г (№3.1-3.4 в таблице 1) и углами смачивания 92-98°. Образцы из НГ-II пропитанного в растворах трихлорметилсилана в изопропаноле обладали водопоглощением 0,085-0,18 г/г (№3.5-3.7 в таблице 1).

Пример 4.

Для пропитки растворами силоксанов использовались образцы интеркалированного графита (НГ-Э, НГ-II, БСГ-I), полученные в соответствии с примерами 1-3, а также ИГ на основе бисульфата графита II ступени (обозначен как БСГ-II), полученным по методике, аналогичной методике получения бисульфата I ступени (пример 2), но с использованием 4,25 г дихромата калия для внедрения серной кислоты в 50 г графита.

Приготавливали смесь, состоявшую из 2 мл силоксана (диметилсилоксана и метилфенилсилоксана), растворенного в 30 мл диэтилового эфира, далее к соответствующим растворам силоксанов с помощью пипетки добавлялся 10 мкл 25 % водного раствора аммиака. В емкость с каждой смесью добавляли 3 г ИГ. Также смесь на основе диметилсилоксана смешивали с ИГ (НГ-II) в пропорции m(НГ-II):m(состав) = 1:0,02 и 1:5. ИГ пропитывался в растворе около 60 минут. Затем ИГ отфильтровывали на стеклянном пористом фильтре и высушивали в течение 6 часов при температуре 40°С.

Процесс терморасширения ИГ проводили в воздушной атмосфере. Интеркалированный графит НГ-Э, вспенивали при 300°С, НГ-II - при 500°С, БСГ-I при 400°С и 600С, БСГ-II - при 500°С. Затем ТРГ прессовали до плотности 0,03 г/см³ в виде цилиндра высотой 4 мм и диаметром 20 мм.

Угол смачивания водой, октаном и глицерином определяли силовым методом при помощи тензиометра Attension Sigma, водопоглощение ТРГ измеряли как отношение сорбированного вещества к массе сорбента, как описано в примере 1.

Спрессованный ТРГ из НГ-Э, НГ-II, БСГ-II, БСГ-I, пропитанных в растворе диметилсилоксана и полученные при температурах 300, 500, 500, 400°С соответственно, обладали водопоглощением 1,8; 2,1; 2,3; 1,9 г/г (№ 4.1-4.4 в таблице 1). Спрессованный ТРГ из БСГ-I, пропитанного в растворе диметилсилоксана и полученный при температуре 600°С, обладал чуть большим водопоглощением 2,8 г/г (№ 4.5 в таблице 1). Спрессованный ТРГ из БСГ-I, пропитанный в растворе метилфенилсилана и полученный при температуре 400 и 600°С, обладал чуть большим водопоглощением 2,1 и 3,4 г/г, соответственно (№ 4.6, 4.7 в таблице 1). Образцы спрессованного до 1 г/см³ терморасширенного графита из НГ-II, пропитанного в смеси с соотношением m(НГ-II):m(состав) = 1:0,02 и 1:5 обладали водопоглощением 0,12 и 0,086 г/г (№ 4.7, 4.8 в таблице 1).

Образцы спрессованного ТРГ (плотность 0,03 г/см³) из НГ-Э, НГ-II, БСГ-II без модификации, полученных при тех же температурах обладали водопоглощением 15, 12, 17 г/г. Образцы спрессованного ТРГ (плотность 0,03 г/см³) из БСГ-I без модификации, полученных при 400 и 600°С обладали водопоглощенимем 18 и 10 г/г.

Как следует из приведенных данных, материал на основе модифицированного кремнийорганическими соединениями ТРГ, полученный в соответствии с изобретением, обладает хорошими гидрофобными характеристиками и может быть легко реализован в промышленном производстве, т.е. может быть изготовлен с наименьшими затратами труда и средств простым и технологичным способом.

Таблица 1

№ Силан/силоксан Состав смеси Температура вспенивания, °С Плотность,
г/см³ Угол смачивания водой, ° Водопоглощение,
г/г 1.1 Дихлорметил фенил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн. р-р NH₃H₂O) = 1:1,3:0,006;
m(Э-НГ):m(состав) = 1:0,75 300 0,01 90 0,53 1.2 Дихлорметил фенил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн. р-р NH₃H₂O) = 1:1,3:0,006;
m(Э-НГ):m(состав) = 1:0,75 300 0,03 92 0,45 1.3 Дихлорметил фенил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:1,3:0,006;
m(Э-НГ):m(состав) = 1:0,75 300 0,05 94 0,32 1.4 Дихлорметил фенил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:1,3:0,006;
m(Э-НГ):m(состав) = 1:0,75 300 0,07 96 0,24 1.5 Дихлорметил фенил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:1,3:0,006;
m(Э-НГ):m(состав) = 1:0,75 300 0,1 96 0,18 1.6 Дихлорметил фенил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:1,3:0,006;
m(Э-НГ):m(состав) = 1:0,75 300 0,5 97 0,10 1.7 Дихлорметил фенил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:1,3:0,006;
m(Э-НГ):m(состав) = 1:0,75 300 1,0 97 0,059 1.8 Дихлорметил фенил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:1,3:0,006;
m(Э-НГ):m(состав) = 1:0,75 300 1,5 98 0,045 1.9 Дихлорметил фенил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:1,3:0,006;
m(Э-НГ):m(состав) = 1:0,75 300 1,9 98 0,020 1.10 Дихлорметил фенил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:1,3:0,006;
m(Э-НГ):m(состав) = 1:0,75 400 0,03 93 0,48 1.11 Дихлорметил фенил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:1,3:0,006;
m(Э-НГ):m(состав) = 1:0,75 500 0,03 39 0,51 2.1 Дихлорметил фенил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:2,5:0,006;
m(БСГ-I):m(состав) = 1:5 400 0,03 91 0,3 2.2 Дихлорметил фенил силан m(силан):m(ацетон):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:2,4:0,006;
m(БСГ-I):m(состав) = 1:5 400 0,03 93 0,04 2.3 Дихлорметил фенил силан m(силан):m(гептан):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:2,6:0,006;
m(БСГ-I):m(состав) = 1:5 400 0,03 95 0,1 2.4 Дихлорметил фенил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:2,5:0,006;
m(БСГ-I):m(состав) = 1:5 400 0,5 92 0,012 2.5 Дихлорметил фенил силан m(силан):m(ацетон):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:2,4:0,006;
m(БСГ-I):m(состав) = 1:5 400 0,5 100 0,001 2.6 Дихлорметил фенил силан m(силан):m(гептан):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:2,6:0,006;
m(БСГ-I):m(состав) = 1:5 400 0,5 102 0,006 3.1 Дихлорметил фенил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:2,5:0,006;
m(НГ-II):m(состав) = 1:0,35 500 0,03 93 0,37 3.2 Дихлордиметил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:2,6:0,006;
m(НГ-II):m(состав) = 1:0,36 500 0,03 98 0,11 3.3 Дихлордифенил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:2,5:0,004;
m(НГ-II):m(состав) = 1:0,35 500 0,03 100 0,13 3.4 Трихлорметил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:9,9:0,15;
m(НГ-II):m(состав) = 1:1,1 500 0,03 90 0,16 3.5 Трихлорметил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:4,0:0,018;
m(НГ-II):m(состав) = 1:0,5 500 0,03 93 0,085 3.6 Трихлорметил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:2,5:0,007;
m(НГ-II):m(состав) = 1:0,35 500 0,03 91 0,098 3.7 Трихлорметил силан m(силан):m(изопропанол):
(25 % водн.р-рNH₃H₂O) = 1:1,7:0,002;
m(НГ-II):m(состав) = 1:0,27 500 0,03 90 0,18 4.1 Диметил силоксан m(силоксан):m(диэтиловый эфир): (25 % водн.р-р NH₃H₂O) = 1:2,5:0,001;
m(НГ-Э):m(состав) = 1:1,2 300 0,03 95 1,8 4.2 Диметил силоксан m(силоксан):m(диэтиловый эфир): (25 % водн.р-р NH₃H₂O) = 1:2,5:0,001;
m(НГ-II):m(состав) = 1:1,2 500 0,03 94 2,1 4.3 Диметил силоксан m(силоксан):m(диэтиловый эфир): (25 % водн.р-р NH₃H₂O) = 1:2,5:0,001;
m(БСГ-II):m(состав) = 1:1,2 500 0,03 95 2,3 4.4 Диметил силоксан m(силоксан):m(диэтиловый эфир):(25 % водн.р-р NH₃H₂O) = 1:2,5:0,001;
m(БСГ-I):m(состав) = 1:1,2 400 0,03 96 1,9 4.5 Диметил силоксан m(силоксан):m(диэтиловый эфир):(25 % водн.р-р NH₃H₂O) = 1:2,5:0,001;
m(БСГ-I):m(состав) = 1:1,2 600 0,03 90 2,8 4.6 Метилфенил силоксан m(силоксан):m(диэтиловый эфир): (25 % водн.р-р NH₃H₂O) = 1:2,5:0,001;
m(БСГ-I):m(состав) = 1:1,2 400 0,03 96 2,1 4.7 Метилфенил силоксан m(силоксан):m(диэтиловый эфир): (25 % водн.р-р NH₃H₂O) = 1:2,5:0,001;
m(БСГ-I):m(состав) = 1:1,2 600 0,03 91 3,4 4.8 Диметил силоксан m(силоксан):m(диэтиловый эфир):(25 % водн.р-р NH₃H₂O) = 1:2,5:0,001;
m(НГ-II):m(состав) = 1:0,02 500 1,0 90 0,120 4.9 Диметил силоксан m(силоксан):m(диэтиловый эфир):(25 % водн.р-р NH₃H₂O) = 1:2,5:0,001;
m(НГ-II):m(состав) = 1:5 500 1,0 97 0,086

Технической проблемой, решаемой заявляемым изобретением, является разработка способа изготовления гидрофобного материала на основе модифицированного терморасширенного графита, устраняющего перечисленные выше недостатки.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение гидрофобного терморасширенного графита, модифицированного кремнийорганическими соединениями, с улучшенными гидрофобными характеристиками при упрощении способа его получения. Заявленный способ характеризуется улучшенной производственной технологичностью, т.е. модифицированный графит на этапе производства может быть изготовлен с наименьшими затратами труда и средств, простым и технологичным способом.

Технический результат достигается способом изготовления гидрофобного материала на основе терморасширенного графита, модифицированного кремнийорганическими соединениями, включающим следующие стадии:

(А) пропитку интеркалированного графита составом, содержащим по меньшей мере одно кремнийорганическое соединение, выбранное из группы, включающей алкилзамещенные и фенилзамещенные силаны и полиалкил- и полифенилсилоксаны, водный раствор аммиака и приемлемый органический растворитель при следующем массовом соотношении компонентов, масс.ч.:

кремнийорганическое соединение 1

водный раствор аммиака 0,001-0,15

органический растворитель 1-10

и при соотношении массы интеркалированного графита к массе пропитывающего состава, масс.ч.: 1 : (0,02-5);

(Б) удаление избытка жидкой фазы;

(В) сушку смеси, полученной в соответствии со стадией (Б) до сыпучего состояния;

(Г) термическую обработку высушенной смеси со стадии (В) при температуре от 300 до 1000°С с получением частиц терморасширенного графита, модифицированного кремнийорганическими соединениями.

В частных воплощения изобретения в качестве кремний органического соединения на стадии (А) используют алкилсиланы R¹SiR³₃ и фенилсиланы: R₂SiR³₃, алкил и фенил силаны: R¹₂SiR³₂, R²₂SiR³₂, R¹R²SiR³₂, полиалкил и полифенил силоксаны -[SiR¹₂ - O]_n -, -[SiR²₂ - O]_n-, -[SiR¹R² - O]_n -., где R¹= -С_nH_2n+1, R² = -C₆H₅, R³ = -OH, -Cl, -OC_nH_2n+1.

Смешение кремнийорганического соединения с органическим растворителем приводит к более равномерному распределению силана или силоксана по интеркалированному графиту. При этом происходит конденсация кремнийорганических соединений друг с другом с образованием длинноцепочечных молекул силоксана с органическими (алкильными и фенильными) заместителями и конденсация силоксанов с кислородными группами под воздействием водного раствора аммиака, который выступает в качестве катализатора конденсации силанов и силоксанов и значительно ускоряет процесс конденсации.

Соотношение компонентов в пропитывающем составе выбрано в пределах, обеспечивающих полноту процесса гидролиза-конденсации кремнийорганических соединений и их нанесение на поверхность ИГ.

Состав получают обычным перемешиванием до получения однородной смеси, что обеспечивает его равномерное распределение по поверхности чешуек ИГ.

Соотношение массы ИГ к массе пропитывающего состава составляет 1:(0,02-5), что обеспечивает равномерность пропитки, т.к. жидкая смесь в таком количестве полностью покрывает частицы ИГ.

Понятие «кремнийорганическое соединение» включает силаны или силоксаны с органическими заместителями. Силаны представляют собой атом кремния, соединенный с четырьмя функциональными группами. Силоксаны представляют собой полимерную цепочку из атомов кремния с двумя функциональными группами и атомов кислорода. В качестве кремнийорганических соединений в изобретении могут быть использованы соединения, выбранные из группы алкилсиланов R¹SiR³₃ и фенилсиланов R²SiR³₃ где R¹= -CH₃, -C₂H₅, -C₃H₇ и т.д. (в общем случае -С_nH_2n+1), R² = -C₆H₅ (фенильная группа), R³ = -Cl, -OC₂H₅, алкил и фенил силаны: R¹₂SiR³₂, R²₂SiR³₂, R¹R²SiR³₂. полиалкил и полифенил силоксаны-[SiR¹₂- O]_n-, -[SiR²₂ -O]_n -, -[SiR¹R² -O]_n-.

Алкильные и фенильные заместители R¹ и R² являются гидрофобными и таким образом являются основой гидрофобизующей модификацией. Хлорные и этокси- группы R³ являются связующими группами, с помощью которых силаны связываются с кислородными группами ИГ и удерживаются на его поверхности. В случае полисилоксанов в качестве таких групп выступают концевые -OH, -OC₂H₅ группы, которые находятся на концах полимерных цепочек.

Приемлемые растворители для кремнийорганических соединений также широко представлены в предшествующем уровне техники, причем, отмечается, что практически любой органический растворитель может быть использован для этих целей.

Изобретение относится к области получения углеродных материалов, модифицированных кремнийорганическими соединениями с повышенной гидрофобностью, и может быть использовано в химической промышленности для изготовления низкоплотных углеродных сорбентов углеводородов с водной поверхности, и графитовой фольги, обладающей повышенной герметизирующей способностью к воде, пару и водным средам (растворам, эмульсиям, дисперсиями и т.д.). Способ изготовления гидрофобного материала на основе терморасширенного графита, модифицированного кремнийорганическими соединениями, предусматривает проведение следующих стадий: (А) пропитку интеркалированного графита составом, содержащим по меньшей мере одно кремнийорганическое соединение, выбранное из группы, включающей алкилзамещенные и фенилзамещенные силаны и полиалкил- и полифенилсилоксаны, водный раствор аммиака и органический растворитель при следующем массовом соотношении компонентов, масс. ч.: кремнийорганическое соединение 1, водный раствор аммиака 0,001-0,15, органический растворитель 1-10 и при соотношении массы интеркалированного графита к массе пропитывающего состава, равном 1:(0,02-5), (Б) удаление избытка жидкой фазы; (В) сушку смеси, полученной в соответствии со стадией (Б), до сыпучего состояния и (Г) термическую обработку высушенной смеси со стадии (В) при температуре от 300 до 1000°С с получением частиц терморасширенного графита, модифицированного кремнийорганическими соединениями. Технический результат - получение гидрофобного терморасширенного графита с улучшенными гидрофобными характеристиками. Модифицированный графит на этапе производства может быть изготовлен с наименьшими затратами труда и средств простым и технологичным способом. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 пр.

1. Способ изготовления гидрофобного материала на основе терморасширенного графита, модифицированного кремнийорганическими соединениями, включающий следующие стадии:

(А) пропитку интеркалированного графита составом, содержащим по меньшей мере одно кремнийорганическое соединение, выбранное из группы, включающей алкилзамещенные и фенилзамещенные силаны и полиалкил- и полифенилсилоксаны, водный раствор аммиака и приемлемый органический растворитель при следующем массовом соотношении компонентов, масс. ч.:

кремнийорганическое соединение 1 водный раствор аммиака 0,001-0,15 органический растворитель 1-10

и при соотношении массы интеркалированного графита к массе пропитывающего состава, масс. ч.: 1:(0,02-5);

(Б) удаление избытка жидкой фазы;

(В) сушку смеси, полученной в соответствии со стадией (Б), до сыпучего состояния;

(Г) термическую обработку высушенной смеси со стадии (В) при температуре от 300 до 1000°С с получением частиц терморасширенного графита, модифицированного кремнийорганическими соединениями.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в качестве кремнийорганического соединения на стадии (А) используют алкилсиланы R¹SiR³₃ и фенилсиланы R²SiR³₃, алкил- и фенилсиланы: R¹₂SiR³₂, R²₂SiR³₂, R¹R²SiR³₂, полиалкил- и полифенилсилоксаны -[SiR¹₂-O]_n-, -[SiR²₂-O]_n-, -[SiR¹R²-O]_n-, где R¹ = -С_nH_2n+1, R² = -C₆H₅, R³ = -OH, -Cl, -OC_nH_2n+1.

3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что после стадии (Г) проводят компактирование частиц терморасширенного графита, модифицированного кремнийорганическими соединениями до плотности от 0,01 до 1,9 г/см³.

4. Способ по п. 3, характеризующийся тем, что компактирование проводят путем прессования и/или прокатки.

5. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что термическую обработку на стадии (Г) проводят при температуре 300-700°С на воздухе.

6. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что термическую обработку на стадии (Г) проводят при температуре 600-1000°С в среде азота.