BR112019027930B1 - Método para preparar um material nanocompósito de grafenopoliéster - Google Patents

Método para preparar um material nanocompósito de grafenopoliéster Download PDF

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Abstract

a presente invenção revela um material compósito de grafeno e um método de preparação do mesmo. adicionando-se microesferas de óxido de grafeno pregueadas e um catalisador a um precursor, permite-se que as microesferas de óxido de grafeno pregueadas sejam altamente dispersas e gradualmente dissociadas em folhas de óxido de grafeno de camada única durante o processo de policondensação, em que as moléculas parcialmente esterificadas reagem com o grupo hidroxila e carboxila na superfície de folhas de óxido de grafeno para formar uma ligação química, e o óxido de grafeno é termicamente reduzido, para obter finalmente um material compósito que compreende pet e folhas de grafeno que têm pet enxertado à superfície. o método da presente invenção evita o empilhamento de óxido de grafeno no estágio de esterificação, economiza grandemente o custo e melhora a eficiência de produção. o grafeno obtido é bem disperso na matriz de polímero, e a formação de ligações covalentes entre os dois materiais melhora de modo eficaz as propriedades mecânicas, a condutividade elétrica e outros desempenhos do sistema. o processo de preparação envolvido na presente invenção é simples e eficaz, o custo é economizado de modo eficaz, e o material compósito obtido tem propriedades superiores, e é útil na preparação de panos de poliéster de alto desempenho.

Description

CAMPO DA TÉCNICA
[001] A presente invenção refere-se ao campo técnico de materiais compósitos e, particularmente, a um material compósito de grafeno, que inclui um material nanocompósito de grafeno/PET, uma fibra compósita de grafeno/poliéster para um cordão, um pano compósito de grafeno/poliéster, um filme compósito de grafeno/PET, uma placa compósita de grafeno/PET, um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno e uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV; e a um método de preparação dos mesmos.
FUNDAMENTOS
[002] Polietileno tereftalato (PET) é um material polimérico muito importante, que está presente em uma proporção bem grande na vida diária das pessoas, como garrafas de água descartáveis, materiais de embalagem e plásticos automotivos etc. O PET pode ser fiado para obter o poliéster comumente usado em roupas, assim, o PET está presente amplamente em nossas vidas. Se o desempenho do PET puder ser melhorado ainda mais ou novas propriedades puderem ser transmitidas ao PET, isso não apenas ampliará ainda mais o escopo do uso do PET, mas também trará mais comodidade à sociedade humana. Nos últimos anos, os pesquisadores melhoraram as propriedades do PET, ao regular a estrutura molecular do PET, conduzir reações de copolimerização, introduzir uma fase de reforço para composição, projetar micromorfologias como ilhas marinhas e controlar o comportamento de cristalização, e alcançaram resultados notáveis.
[003] O poliéster é um tipo importante de fibra sintética. O mesmo é uma fibra produzida a partir de polietileno tereftalato (PET) após fiação e pós-tratamento. Devido à sua propriedade química estável, alta resistibilidade mecânica, peso leve, boa estabilidade térmica, bom desempenho higiênico, alta transparência e processamento fácil, o poliéster é amplamente usado em produtos têxteis, como vestuário, roupas de cama, vários panos decorativos e panos especiais para indústria de defesa nacional e militar e outros produtos de fibra industrial. Os fios industriais de PET são amplamente usados em pneus de automóveis devido ao seu baixo custo e alta resistibilidade. A fim de adicionalmente aumentar ainda mais a resistibilidade dos fios industriais de PET, são empregados vários meios de aprimoramento. Na Patente no 201310043077.2 intitulada "Production method of melt-spun high-modulus low-shrinkage polyester industrial filament", é obtido um filamento de poliéster de alto módulo e baixo encolhimento por meio de aumento de viscosidade da fase líquida e fiação direta do material fundido, e estiramento em dois estágios, que pode ser usado em um cordão ou em outras áreas. Além de melhorar o processo de fiação, a resistibilidade do filamento pode ser aumentada por adicionando de um material de reforço para obter um melhor desempenho.
[004] A introdução de materiais de reforço é um método rápido e econômico. Materiais de reforço convencionais incluem materiais metálicos (por exemplo, nanofios e nanopartículas), cargas inorgânicas (por exemplo, montmorilonita, titânia, sílica e nitreto de boro, etc.) e materiais de carbono (por exemplo, negro de carbono, grafite, etc.). Existem duas desvantagens principais nos materiais de reforço convencionais. Por um lado, é exigida uma dosagem alta para alcançar um resultado satisfatório, mas a dosagem alta é acompanhada por declínios em outras propriedades, o que torna difícil alcançar uma melhoria abrangente nos desempenhos. Por outro lado, o efeito de reforço geralmente é simples e é impossível melhorar múltiplos desempenhos ao mesmo tempo. Esses problemas levam ao desempenho de baixo custo dos materiais de reforço convencionais e, portanto, os mesmos são insatisfatórios. Para a fiação, o impacto de uniformidade de dispersão na continuidade de fiação precisa ser levado em consideração quando o material de reforço é carregado. Caso contrário, é muito provável que ocorram filamentos quebrados e fios variáveis, o que não é favorável para a produção contínua.
[005] O grafeno é um material bidimensional com espessura atômica. O mesmo tem uma área de superfície específica extremamente alta, excelentes propriedades mecânicas, alta condutividade elétrica, alta condutividade térmica e alta propriedade de barreira. Além disso, a adição de uma pequena quantidade de grafeno pode melhorar muitas propriedades do material ao mesmo tempo, o que permite que o grafeno tenha um desempenho de custo extremamente alto e o torna amplamente estudado em materiais compósitos. No entanto, o grafeno tende a se agregar e formar novamente uma estrutura empilhada de grafite, o que reduz o efeito de reforço. Embora a adição de um dispersante ou modificação da superfície possa ser realizada para promover a dispersão e reduzir o empilhamento de grafeno, esses métodos aumentam o custo do grafeno e introduzem novos ingredientes. Na Patente no 201510514154.7 intitulada "Preparation method of graphene oxide modified PET material", óxido de grafeno é adicionado para dar uma solução aquosa de óxido de grafeno antes da esterificação. Por um lado, a adição de água tem influência na esterificação e policondensação e, por outro lado, o óxido de grafeno é reduzido no estágio de esterificação, o que pode provocar empilhamento e reduzir o desempenho. Na Patente no 201280033203.X intitulada "Polyethylene terephthalate-graphene nanocomposite", nanofolhas de grafeno são adicionadas a um sistema de polimerização de PET. O grafeno multicamada provoca uma dosagem alta (2 a 15%), e devido a não haver grupo funcional, o grafeno sofrerá empilhamento secundário durante o processo de polimerização, formando pontos de defeitos incompatíveis. Na Patente no 201610111707.9 intitulada "PET-based graphene composite material, preparation method thereof and aerostat", óxido de grafeno é modificado com etileno glicol, depois esterificado ou transesterificado com o monômero de PET e, por fim, policondensado para obter um material compósito. Embora a modificação melhore a compatibilidade de grafeno com o sistema de polimerização de PET e permita o enxerto covalente de grafeno e PET, o empilhamento de óxido de grafeno ainda ocorre inevitavelmente durante o processo de esterificação; e o processo de preparação é complicado, e o custo total de produção é alto, portanto, o método não é adequado para a produção real.
[006] Para fiação contínua, a forte agregação de grafeno resultará em defeitos nas fibras, provocando maior quebra e má qualidade dos filamentos no processo de fiação. Portanto, muitos pesquisadores têm tentado suprimir o empilhamento de grafeno, por exemplo, por polimerização com óxido de grafeno, modificação de superfície ou adição de um dispersante. Na Patente no 201510680473.5 intitulada "Method for preparing graphene-polyester nanocomposite fibers", um pó de grafeno e PET são fundidos, mesclados, extrudados, granulados e depois fiados. No entanto, o pó de grafeno convencional é formado de grafeno empilhado de múltiplas camadas e essa pilha não pode ser separada pelo efeito de mistura de extrusão através do parafuso, o que afeta seriamente a fiabilidade e continuidade. Na Patente no 201510688803.5 intitulada "Method for preparing military anti-dripping antistatic high-strength flame-retardant polyester", óxido de grafeno é modificado e seco e, então, mesclado com PET, granulado e fiado. Embora a agregação seja reduzida de modo eficaz pela modificação do óxido de grafeno, o agregado de grafeno no pó modificado após a secagem não pode ser dissociado no processo de extrusão por fusão, o que provoca entupimento da fieira e filamentos quebrados. Na Patente no 201610757032.5 intitulada "Graphene- polyester single filament", o grafeno é tratado com um agente de acoplamento de silano e, então, mesclado e extrudado com PET. O agente de acoplamento pode melhorar a interação entre o grafeno e o PET, mas não pode mudar o estado de empilhamento de grafeno, portanto, o efeito na fiação ainda não é bom. Em resumo, a preparação atual das fibras de poliéster à base de grafeno não pode resolver fundamentalmente o problema do empilhamento de grafeno, desse modo, limitando muito a fiação contínua de alta velocidade.
[007] Além disso, os métodos relatados até agora para a polimerização in situ de uma dispersão de óxido de grafeno com caprolactama para preparar um material compósito de grafeno/nylon 6 têm como base um processo de reator de batelada, e uma grande quantidade de água está presente no sistema de polimerização. Na indústria, a maioria das linhas de produção de nylon 6 usa tubos VK para polimerização contínua e eleva uma alta exigência para o teor de água no sistema de polimerização. O alto teor de água inibe seriamente o aumento do peso molecular e até mesmo dificulta a polimerização, o que é extremamente desvantajoso para a preparação em larga escala de grafeno/nylon 6. Portanto, há uma necessidade de óxido de grafeno em pó que possa ser disperso em um sistema de polimerização para preparar um material compósito.
SUMÁRIO
[008] Em vista das desvantagens existentes na técnica anterior, um objetivo da presente invenção é fornecer um material compósito de grafeno, que inclui um material nanocompósito de grafeno/PET, uma fibra compósita de grafeno/poliéster para cordões, um pano compósito de grafeno/poliéster, um filme compósito de grafeno/PET, uma placa compósita de grafeno/PET, um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno e uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV e um método de preparação dos mesmos.
[009] As soluções técnicas a seguir são adotadas na presente invenção.
[010] SOLUÇÃO I:
[011] Um material nanocompósito de grafeno/PET compreende folhas de grafeno de camada única e PET, em que a superfície da folha de grafeno e a molécula de PET são conectadas por uma ligação covalente.
[012] Um método para preparar um material nanocompósito de grafeno/PET compreende as seguintes etapas:
[013] (1) secar uma dispersão de óxido de grafeno de camada única com um tamanho de 1 a 50 μm por secagem por atomização para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas que têm uma razão carbono/oxigênio de 2,5 a 5;
[014] (2) misturar completamente 100 partes em peso de ácido tereftálico, 48 a 67 partes em peso de etileno glicol e 0,02 g de acetato de sódio por agitação, e submeter a mistura a uma reação de esterificação a 250 °C; e
[015] (3) adicionar 0,0117 a 5,85 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de um catalisador ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubar com agitação por 1 a 3 h, aquecer a 285 °C e evacuar para permitir que a reação avance até nenhum calor ser liberado do sistema e, então, granular com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[016] Ademais, a temperatura de secagem por atomização na Etapa (1) é 130 a 200 °C. A velocidade de agitação na Etapa (3) é 140 a 200 rpm. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de antimônio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de antimônio. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de titânio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de titânio. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de germânio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de germânio.
[017] Os efeitos benéficos são como se segue. Na presente invenção, microesferas de óxido de grafeno pregueadas são obtidas primeiro por secagem por atomização. Por escolha acertada da razão carbono/oxigênio e do tamanho de óxido de grafeno, as microesferas de óxido de grafeno pregueadas são deixadas para se desdobrar e se dissociar gradualmente em óxido de grafeno semelhante a flocos no oligômero PET após a esterificação. Durante a polimerização de PET, o grupo hidroxila e o grupo carboxila na superfície de óxido de grafeno reagem com as moléculas de PET no sistema, para que as moléculas PET são enxertadas à superfície de grafeno. Isso melhora a compatibilidade entre os mesmos, e contribui para a melhoria das propriedades mecânicas e da condutividade elétrica. Adicionando-se óxido de grafeno após a esterificação, o impacto no processo de esterificação é evitado, de modo que o método é mais razoável e eficiente, e tem custo inferior em processo prático de produção, e também impede que o óxido de grafeno se empilhe para formar um agregado durante o estágio de esterificação. Durante todo o processo de polimerização de PET, nenhum outro material é introduzido, exceto as microesferas de óxido de grafeno pregueado; e o ácido tereftálico, etileno glicol, o catalisador de esterificação e o catalisador de policondensação são todos usados em uma quantidade que é a mesma que aquela do processo de polimerização simples do PET, o que minimiza o impacto da introdução de grafeno no processo e no equipamento. Assim, a presente invenção tem uma ampla perspectiva de aplicação. O material compósito de grafeno/PET obtido tem excelentes propriedades mecânicas e condutividade elétrica e pode ser usado na produção de fibras de poliéster funcionalizadas.
[018] SOLUÇÃO II:
[019] É fornecida uma fibra compósita de grafeno/poliéster para um cordão, que é obtido a partir de um material nanocompósito de grafeno/PET por secagem, pré-cristalização, policondensação em fase sólida, resfriamento, e fiação por fusão de alta velocidade. O material nanocompósito de grafeno/PET compreende folhas de grafeno de camada única e PET, em que a superfície da folha de grafeno e a molécula de PET são conectadas por uma ligação covalente. A temperatura de secagem é 170 a 180 °C, a temperatura de pré- cristalização é 175 a 185 °C, a temperatura de policondensação em fase sólida é 210 a 220 °C, a viscosidade intrínseca após a policondensação em fase sólida é 0,9 a 1,2, a temperatura de resfriamento é 60 a 80 °C, a temperatura de fiação é 270 a 290 °C, a velocidade de enrolamento é 3.000 a 5.000 m/min e a razão de estiramento é 1,5 a 4.
[020] Ademais, o material nanocompósito de grafeno/PET é preparado através de um processo que compreende as seguintes etapas:
[021] (1) secar uma dispersão de óxido de grafeno de camada única com um tamanho de 1 a 10 μm por secagem por atomização para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas que têm uma razão carbono/oxigênio de 2,5 a 5;
[022] (2) misturar completamente 100 partes em peso de ácido tereftálico, 48 a 67 partes em peso de etileno glicol, e 0,02 parte em peso de acetato de sódio por agitação, e submeter a mistura a uma reação de esterificação a 250 °C; e
[023] (3) adicionar 0,117 a 1,17 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de um catalisador ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubar com agitação por 1 a 3 h, aquecer a 285 °C e evacuar para permitir que a reação avance até nenhum calor ser liberado do sistema e, então, granular com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[024] Ademais, a temperatura de secagem por atomização na Etapa (1) é 130 a 200 °C. A velocidade de agitação na Etapa (3) é 140 a 200 rpm. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de antimônio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de antimônio. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de titânio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de titânio. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de germânio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de germânio.
[025] Os efeitos benéficos são como se segue. (1) As microesferas de óxido de grafeno pregueadas adicionadas após a esterificação podem se desdobrar e se dissociar gradualmente em óxido de grafeno de camada única semelhante a flocos. Durante a polimerização de PET, o grupo hidroxila e o grupo carboxila na superfície de óxido de grafeno reagem com as moléculas de PET no sistema, para que as moléculas PET são enxertadas à superfície de grafeno. Isso melhora a compatibilidade entre os mesmos, e reduz consideravelmente a quantidade de grafeno adicionada ao mesmo tempo em que reduz o empilhamento, para que o método da presente invenção tenha um desempenho de alto custo. Por outro lado, a adição de óxido de grafeno no estágio de esterificação provocará redução térmica de óxido de grafeno. À medida que a reação prossegue, o grafeno produzido após redução será gradualmente empilhado em um agregado, o que não é favorável à melhoria de desempenho e provoca falha em fiação de alta velocidade contínua devido à presença do agregado. (2) Adicionando-se óxido de grafeno após a esterificação, o impacto no processo de esterificação é evitado. Para o processo de polimerização, a introdução de microesferas de óxido de grafeno pregueadas não tem impacto óbvio no processo de polimerização, portanto, o método da presente invenção é mais razoável e eficiente, e tem custo inferior em produção prática. (3) O grafeno pode aumentar a viscosidade do material fundido de PET. Selecionando-se a razão de carbono/oxigênio apropriada e o tamanho e quantidade de preenchimento de óxido de grafeno, a viscosidade do material fundido pode ser controlada dentro de uma faixa adequada. (4) Após o grafeno ser adicionado, o material compósito pode ser fiado continuamente a uma alta velocidade, e a fibra resultante tem alta resistibilidade à ruptura e alongamento de ruptura, e resistência ao calor melhorada.
[026] SOLUÇÃO III:
[027] É fornecido um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional que é obtido por mistura de 100 partes em peso de material nanocompósito de grafeno/PET e 0 a 10 partes em peso de um agente auxiliar, e fiação, resfriamento, lubrificação, estiramento, texturização, tecelagem, tingimento e acabamento. O material nanocompósito de grafeno/PET compreende folhas de grafeno de camada única e PET, em que a superfície da folha de grafeno e a molécula de PET são conectadas por uma ligação covalente.
[028] Ademais, o material nanocompósito de grafeno/PET é preparado através de um processo que compreende as seguintes etapas:
[029] (1) secar uma dispersão de óxido de grafeno de camada única com um tamanho de 1 a 50 μm por secagem por atomização para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas que têm uma razão carbono/oxigênio de 2,5 a 5;
[030] (2) misturar completamente 100 partes em peso de ácido tereftálico, 48 a 67 partes em peso de etileno glicol, e 0,02 parte em peso de acetato de sódio por agitação, e submeter a mistura a uma reação de esterificação a 250 °C; e
[031] (3) adicionar 0,585 a 5,85 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de um catalisador ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubar com agitação por 1 a 3 h, aquecer a 285 °C e evacuar para permitir que a reação avance até nenhum calor ser liberado do sistema e, então, granular com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[032] Ademais, a temperatura de secagem por atomização na Etapa (1) é 130 a 200 °C. A velocidade de agitação na Etapa (3) é 140 a 200 rpm. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de antimônio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de antimônio. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de titânio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de titânio. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de germânio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de germânio.
[033] O agente auxiliar é composto de um ou mais de um antioxidante, uma carga inorgânica, um agente de endurecimento e um agente de melhoramento de brilho em qualquer proporção.
[034] A temperatura de fiação é 270 a 290 °C, a velocidade de enrolamento é 3.000 a 5.000 m/min e a razão de estiramento é 1,5 a 4. A fibra obtida tem um número de Denier de 30 a 600 D. O método de tecelagem é para tecer com o uso de um tear com ou sem uma lançadeira.
[035] Os efeitos benéficos são como se segue. (1) As microesferas de óxido de grafeno pregueadas adicionadas após a esterificação podem se desdobrar e se dissociar gradualmente em óxido de grafeno de camada única semelhante a flocos. Durante a polimerização de PET, o grupo hidroxila e o grupo carboxila na superfície de óxido de grafeno reagem com as moléculas de PET no sistema, para que as moléculas PET são enxertadas à superfície de grafeno. Isso melhora a compatibilidade entre os mesmos, e reduz consideravelmente a quantidade de grafeno adicionada ao mesmo tempo em que reduz o empilhamento, para que o método da presente invenção tenha um desempenho de alto custo. Por outro lado, a adição de óxido de grafeno no estágio de esterificação provocará redução térmica de óxido de grafeno. À medida que a reação prossegue, o grafeno produzido após redução será gradualmente empilhado em um agregado, o que não é favorável à melhoria de desempenho e provoca falha em fiação de alta velocidade contínua devido à presença do agregado. (2) Adicionando-se óxido de grafeno após a esterificação, o impacto no processo de esterificação é evitado. Para o processo de polimerização, a introdução de microesferas de óxido de grafeno pregueadas não tem impacto óbvio no processo de polimerização, portanto, o método da presente invenção é mais razoável e eficiente, e tem custo inferior em produção prática. (3) Após adicionar grafeno, o material compósito é submetido a fiação contínua de alta velocidade, e o pano obtido por tecelagem da fibra tem boa resistência à UV e retardamento de chama. Aumentar a quantidade de grafeno pode melhorar significativamente a condutividade elétrica do pano. Portanto, o pano obtido pode ser usado como um pano antiestático. (4) O pano tem boa durabilidade e pode manter alto desempenho após lavagens repetidas, exposição ao sol e fricção. (5) O pano pode ser reutilizado, o pano usado pode ser reciclado, e a resistência à UV e retardamento de chama pode ser recuperada.
[036] SOLUÇÃO IV:
[037] É fornecido um filme compósito de grafeno/PET que é obtido por cofusão e moldagem de 100 partes em peso de um material nanocompósito de grafeno/PET e 0 a 10 partes em peso de um agente auxiliar em um filme. O material nanocompósito de grafeno/PET compreende folhas de grafeno de camada única e PET, em que a superfície da folha de grafeno e a molécula de PET são conectadas por uma ligação covalente.
[038] Um método para preparar um filme compósito de grafeno/PET compreende misturar uniformemente 100 partes em peso de um material nanocompósito de grafeno/PET e 0 a 10 partes em peso de um agente auxiliar, fundir e moldar em um filme, para obter o filme compósito de grafeno/PET multifuncional da presente invenção. O agente auxiliar é composto de um ou mais de um antioxidante, uma carga inorgânica, um agente de endurecimento e um agente de melhoramento de brilho em qualquer proporção. A temperatura para fundir e moldar em um filme é 250 a 280 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 40 a 300 rpm e a velocidade de estiramento é 1 a 50 m/min.
[039] Ademais, o material nanocompósito de grafeno/PET é preparado através de um processo que compreende as seguintes etapas:
[040] (1) secar uma dispersão de óxido de grafeno de camada única com um tamanho de 1 a 50 μm por secagem por atomização para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas que têm uma razão carbono/oxigênio de 2,5 a 5;
[041] (2) misturar completamente 100 partes em peso de ácido tereftálico, 48 a 67 partes em peso de etileno glicol, e 0,02 parte em peso de acetato de sódio por agitação, e submeter a mistura a uma reação de esterificação a 250 °C; e
[042] (3) adicionar 0,0117 a 5,85 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de um catalisador ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubar com agitação por 1 a 3 h, aquecer a 285 °C e evacuar para permitir que a reação avance até nenhum calor ser liberado do sistema e, então, granular com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[043] Ademais, a temperatura de secagem por atomização na Etapa (1) é 130 a 200 °C. A velocidade de agitação na Etapa (3) é 140 a 200 rpm. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de antimônio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de antimônio. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de titânio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de titânio. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de germânio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de germânio.
[044] Os efeitos benéficos são como se segue. (1) As microesferas de óxido de grafeno pregueadas adicionadas após a esterificação podem se desdobrar e se dissociar gradualmente em óxido de grafeno de camada única semelhante a flocos. Durante a polimerização de PET, o grupo hidroxila e o grupo carboxila na superfície de óxido de grafeno reagem com as moléculas de PET no sistema, para que as moléculas PET são enxertadas à superfície de grafeno. Isso melhora a compatibilidade entre os mesmos, e reduz consideravelmente a quantidade de grafeno adicionada ao mesmo tempo em que reduz o empilhamento, para que o método da presente invenção tenha um desempenho de alto custo. Por outro lado, a adição de óxido de grafeno no estágio de esterificação provocará redução térmica de óxido de grafeno. À medida que a reação prossegue, o grafeno produzido após a redução será gradualmente empilhado em um agregado, o que não é favorável para a melhoria de desempenho e provoca grande impacto na uniformidade e formabilidade do material. (2) Adicionando-se óxido de grafeno após a esterificação, o impacto no processo de esterificação é evitado. Para o processo de polimerização, a introdução de microesferas de óxido de grafeno pregueadas não tem impacto óbvio no processo de polimerização, portanto, o método da presente invenção é mais razoável e eficiente, e tem custo inferior em produção prática. (3) Após adicionar grafeno, o filme compósito melhorou significativamente a permeabilidade ao oxigênio e à água e a resistência à UV, e pode ser usado como um material de proteção e um material de embalagem. (4) Em uma dosagem alta, o filme compósito tem uma condutividade elétrica significativamente aumentada, e pode ser usado como um material antiestático.
[045] SOLUÇÃO V:
[046] É fornecida uma placa compósita de grafeno/PET de alta resistibilidade e resistente ao gotejamento que é obtida por cofusão e extrusão de 100 partes em peso de um material nanocompósito de grafeno/PET e 0 a 10 partes em peso de um agente auxiliar. O material nanocompósito de grafeno/PET compreende folhas de grafeno de camada única e PET, em que a superfície da folha de grafeno e a molécula de PET são conectadas por uma ligação covalente.
[047] Um método para preparar uma placa compósita de grafeno/PET compreende misturar uniformemente 100 partes em peso de um material nanocompósito de grafeno/PET e 0 a 10 partes em peso de um agente auxiliar, fundir e extrudar, para obter a placa compósita de grafeno/PET antigotejante resistente à alta temperatura da presente invenção. O agente auxiliar é composto de um ou mais de um antioxidante, uma carga inorgânica, um agente de endurecimento e um agente de melhoramento de brilho em qualquer proporção. A temperatura para fusão e extrusão é 230 a 260 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 30 a 90 rpm e a velocidade de estiramento é 0,15 a 6 m/min.
[048] Ademais, o material nanocompósito de grafeno/PET é preparado através de um processo que compreende as seguintes etapas:
[049] (1) secar uma dispersão de óxido de grafeno de camada única com um tamanho de 1 a 50 μm por secagem por atomização para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas que têm uma razão carbono/oxigênio de 2,5 a 5;
[050] (2) misturar completamente 100 partes em peso de ácido tereftálico, 48 a 67 partes em peso de etileno glicol, e 0,02 parte em peso de acetato de sódio por agitação, e submeter a mistura a uma reação de esterificação a 250 °C; e
[051] (3) adicionar 0,0117 a 5,85 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de um catalisador ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubar com agitação por 1 a 3 h, aquecer a 285 °C e evacuar para permitir que a reação avance até nenhum calor ser liberado do sistema e, então, granular com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[052] Ademais, a temperatura de secagem por atomização na Etapa (1) é 130 a 200 °C. A velocidade de agitação na Etapa (3) é 140 a 200 rpm. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de antimônio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de antimônio. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de titânio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de titânio. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de germânio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de germânio.
[053] Os efeitos benéficos são como se segue. (1) Uma pequena quantidade de microesferas de óxido de grafeno pregueadas é adicionada a polimerização in situ com o precursor de PET, pelo que o limite de elasticidade e o módulo de elasticidade da placa de PET são significativamente melhorados, e o limite de elasticidade em temperaturas altas também é melhorado. Isso é devido às microesferas de óxido de grafeno pregueadas adicionadas após a esterificação poderem se desdobrar e se dissociar gradualmente em óxido de grafeno semelhante a flocos. Durante a polimerização de PET, o grupo hidroxila e o grupo carboxila na superfície de óxido de grafeno reagem com as moléculas de PET no sistema, para que as moléculas PET são enxertadas à superfície de grafeno. Isso melhora a compatibilidade entre os mesmos. O nível mais baixo de empilhamento reduz consideravelmente a quantidade de grafeno adicionada, o que torna o método da presente invenção altamente econômico. (2) Adicionando-se óxido de grafeno após a esterificação, o impacto no processo de esterificação é evitado. Para o processo de polimerização, a introdução de óxido de grafeno não tem impacto óbvio no processo de polimerização, assim o método da presente invenção é mais razoável e eficiente, e tem custo inferior em produção prática. (3) A adição de grafeno reduz a velocidade de gotejamento da placa durante queima e melhora a resistência ao gotejamento do material. (4) Em uma quantidade alta de óxido de grafeno, a placa compósita tem uma condutividade elétrica significativamente aumentada, e pode ser usada como um material antiestático.
[054] SOLUÇÃO VI:
[055] É fornecido um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno que é obtido por mesclagem de 40 a 60 partes em peso de fibras de algodão, 30 a 50 partes em peso de fibras compósitas de grafeno/PET e 10 a 20 partes em peso de outras fibras. A fibra compósita de grafeno/PET é obtida por mistura de um material nanocompósito de grafeno/PET e 0 a 10 partes em peso de um agente auxiliar, seguida por fiação por fusão de alta velocidade, resfriamento, lubrificação, estiramento e texturização. O material nanocompósito de grafeno/PET compreende folhas de grafeno de camada única e PET, em que a superfície da folha de grafeno e a molécula de PET são conectadas por uma ligação covalente.
[056] Ademais, o material nanocompósito de grafeno/PET é preparado através de um processo que compreende as seguintes etapas:
[057] (1) secar uma dispersão de óxido de grafeno de camada única com um tamanho de 1 a 50 μm por secagem por atomização para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas que têm uma razão carbono/oxigênio de 2,5 a 5;
[058] (2) misturar completamente 100 partes em peso de ácido tereftálico, 48 a 67 partes em peso de etileno glicol, e 0,02 parte em peso de acetato de sódio por agitação, e submeter a mistura a uma reação de esterificação a 250 °C; e
[059] (3) adicionar 0,117 a 5,85 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de um catalisador ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubar com agitação por 1 a 3 h, aquecer a 285 °C e evacuar para permitir que a reação avance até nenhum calor ser liberado do sistema e, então, granular com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[060] Ademais, a temperatura de secagem por atomização na Etapa (1) é 130 a 200 °C. A velocidade de agitação na Etapa (3) é 140 a 200 rpm. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de antimônio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de antimônio. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de titânio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de titânio. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de germânio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de germânio.
[061] O agente auxiliar é composto de um ou mais de um antioxidante, uma carga inorgânica, um agente de endurecimento e um agente de melhoramento de brilho em qualquer proporção.
[062] A temperatura de fiação é 270 a 290 °C, a velocidade de enrolamento é 3.000 a 5.000 m/min e a razão de estiramento é 1,5 a 4. A fibra obtida tem um número de Denier de 30 a 400 D.
[063] Os efeitos benéficos são como se segue. (1) As microesferas de óxido de grafeno pregueadas adicionadas após a esterificação podem se desdobrar e se dissociar gradualmente em óxido de grafeno de camada única semelhante a flocos. Durante a polimerização de PET, o grupo hidroxila e o grupo carboxila na superfície de óxido de grafeno reagem com as moléculas de PET no sistema, para que as moléculas PET são enxertadas à superfície de grafeno. Isso melhora a compatibilidade entre os mesmos, e reduz consideravelmente a quantidade de grafeno adicionada ao mesmo tempo em que reduz o empilhamento, para que o método da presente invenção tenha um desempenho de alto custo. Por outro lado, a adição de óxido de grafeno no estágio de esterificação provocará redução térmica de óxido de grafeno. À medida que a reação prossegue, o grafeno produzido após redução será gradualmente empilhado em um agregado, o que não é favorável à melhoria de desempenho e provoca falha em fiação de alta velocidade contínua devido à presença do agregado. (2) Adicionando-se óxido de grafeno após a esterificação, o impacto no processo de esterificação é evitado. Para o processo de polimerização, a introdução de microesferas de óxido de grafeno pregueadas não tem impacto óbvio no processo de polimerização, portanto, o método da presente invenção é mais razoável e eficiente, e tem custo inferior em produção prática. (3) Após adicionar grafeno, o material compósito pode ser fiado continuamente a uma alta velocidade, e pode ser mesclado com panos naturais tradicionais (algodão, linho e lã) e panos sintéticos (nylon, elastano e aramida), etc., os quais mantêm as propriedades como comodidade, resistência à água, absorção de água e respirabilidade dos panos originais, e permite que o pano mesclado tenha boa resistência à UV e retardamento de chama por tirando partido das características do grafeno. (4) O pano tem boa durabilidade e pode manter alto desempenho após lavagens repetidas, exposição ao sol e fricção. (5) O pano pode ser reutilizado, o pano usado pode ser reciclado, e a resistência à UV e retardamento de chama pode ser recuperada.
[064] SOLUÇÃO VII:
[065] É fornecida uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chamas e resistente a ultravioleta que é obtida pela mistura de 100 partes em peso de um material nanocompósito de grafeno/PET e 0 a 10 partes em peso de um agente auxiliar, seguida por fiação, resfriamento, lubrificação, estiramento e enrolamento. O material nanocompósito de grafeno/PET compreende folhas de grafeno de camada única e PET, em que a superfície da folha de grafeno e a molécula de PET são conectadas por uma ligação covalente.
[066] Um método para preparar uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chamas e resistente a ultravioleta compreende misturar uniformemente 100 partes em peso de um material nanocompósito de grafeno/PET e 0 a 10 partes em peso de um agente auxiliar, seguida por fiação, resfriamento, lubrificação, estiramento e enrolamento. O material nanocompósito de grafeno/PET compreende folhas de grafeno de camada única e PET, em que a superfície da folha de grafeno e a molécula de PET são conectadas por uma ligação covalente.
[067] Ademais, o material nanocompósito de grafeno/PET é preparado através de um processo que compreende as seguintes etapas:
[068] (1) secar uma dispersão de óxido de grafeno de camada única com um tamanho de 1 a 50 μm por secagem por atomização para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas que têm uma razão carbono/oxigênio de 2,5 a 5;
[069] (2) misturar completamente 100 partes em peso de ácido tereftálico, 48 a 67 partes em peso de etileno glicol, e 0,02 parte em peso de acetato de sódio por agitação, e submeter a mistura a uma reação de esterificação a 250 °C; e
[070] (3) adicionar 0,0117 a 5,85 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de um catalisador ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubar com agitação por 1 a 3 h, aquecer a 285 °C e evacuar para permitir que a reação avance até nenhum calor ser liberado do sistema e, então, granular com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[071] Ademais, a temperatura de secagem por atomização na Etapa (1) é 130 a 200 °C. A velocidade de agitação na Etapa (3) é 140 a 200 rpm. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de antimônio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de antimônio. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de titânio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de titânio. O catalisador na Etapa (3) é um catalisador à base de germânio, que inclui um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de germânio.
[072] O agente auxiliar é composto de um ou mais de um antioxidante, uma carga inorgânica, um agente de endurecimento e um agente de melhoramento de brilho em qualquer proporção.
[073] A temperatura de fiação é 270 a 290 °C, e a velocidade de enrolamento é 3.000 a 5.000 m/min.
[074] Os efeitos benéficos são como se segue. (1) As microesferas de óxido de grafeno pregueadas adicionadas após a esterificação podem se desdobrar e se dissociar gradualmente em óxido de grafeno de camada única semelhante a flocos. Durante a polimerização de PET, o grupo hidroxila e o grupo carboxila na superfície de óxido de grafeno reagem com as moléculas de PET no sistema, para que as moléculas PET são enxertadas à superfície de grafeno. Isso melhora a compatibilidade entre os mesmos, e reduz consideravelmente a quantidade de grafeno adicionada ao mesmo tempo em que reduz o empilhamento, para que o método da presente invenção tenha um desempenho de alto custo. Por outro lado, a adição de óxido de grafeno no estágio de esterificação provocará redução térmica de óxido de grafeno. À medida que a reação prossegue, o grafeno produzido após redução será gradualmente empilhado em um agregado, o que não é favorável à melhoria de desempenho e provoca falha em fiação de alta velocidade contínua devido à presença do agregado. (2) Adicionando-se óxido de grafeno após a esterificação, o impacto no processo de esterificação é evitado. Para o processo de polimerização, a introdução de microesferas de óxido de grafeno pregueadas não tem impacto óbvio no processo de polimerização, portanto, o método da presente invenção é mais razoável e eficiente, e tem custo inferior em produção prática. (3) Após o grafeno ser adicionado, o material compósito pode ser fiado continuamente a uma alta velocidade e a fibra resultante melhorou significativamente a resistência à UV, retardamento de chama e condutividade elétrica.
[075] SOLUÇÃO VIII:
[076] É fornecido um material nanocompósito de grafeno/poliéster que compreende um poliéster e folhas de grafeno de camada única uniformemente dispersas no poliéster, em que a superfície da folha de grafeno e a molécula de poliéster são conectadas por uma ligação covalente; e a molécula de poliéster é uma ou mais selecionadas a partir do grupo que consiste em tereftalato de politrimetileno (PTT), tereftalato de polibutileno (PBT) e poli(tereftalato de 1,4- ciclohexanodimetil) (PCT)
[077] Um método para preparar um material nanocompósito de grafeno/poliéster compreende as seguintes etapas:
[078] (1) secar uma dispersão de óxido de grafeno de camada única com um tamanho de 1 a 50 μm por secagem por atomização para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas que têm uma razão carbono/oxigênio de 2,5 a 5;
[079] (2) misturar completamente 100 partes em peso de ácido tereftálico, 50 a 150 partes em peso de um diol e 0,01 a 0,5 parte em peso de um catalisador por agitação, e submeter a mistura a uma reação de esterificação a 200 a 260 °C até nenhuma água ser produzida; e
[080] (3) adicionar 0,02 a 10 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,01 a 1 parte em peso de um catalisador ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubar com agitação por 1 a 3 h, aquecer a 240 a 310 °C e evacuar para permitir que a reação avance até nenhum calor ser liberado do sistema e, então, granular com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/poliéster.
[081] Ademais, a temperatura de secagem por atomização na Etapa (1) é 130 a 200 °C. O diol na Etapa (2) é um ou mais de butanodiol, propileno glicol e 1,4-ciclohexanodimetanol. O diol na Etapa (2) é butanodiol em uma quantidade de 60 a 76,8 partes em peso. O diol na Etapa (2) é propileno glicol em uma quantidade de 50 a 70 partes em peso. O diol na Etapa (2) é 1,4- ciclohexanodimetanol em uma quantidade de 121,4 a 147,5 partes em peso. O catalisador na Etapa (2) é um ou mais de um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de sódio, titânio, chumbo e estanho. O catalisador na Etapa (3) é um ou mais de um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de antimônio, titânio, chumbo e estanho.
[082] Os efeitos benéficos são como se segue. As microesferas de óxido de grafeno pregueado são primeiro obtidas por secagem por atomização. Pela escolha acertada da razão carbono/oxigênio e do tamanho de óxido de grafeno, as microesferas de óxido de grafeno pregueadas são deixadas para gradualmente se desdobrar e se dissociar em óxido de grafeno semelhante a flocos em vários oligômeros de poliéster. Durante a polimerização do poliéster, o grupo hidroxila e grupo carboxila na superfície de óxido de grafeno reagem com as moléculas de poliéster no sistema, para que as moléculas de poliéster sejam enxertadas à superfície de grafeno. Isso melhora a compatibilidade entre os mesmos, e contribui para a melhoria das propriedades mecânicas, da condutividade elétrica e da resistência à UV. Adicionando-se óxido de grafeno após a esterificação, o impacto no processo de esterificação é evitado, de modo que o método é mais razoável e eficiente, e tem custo inferior em processo prático de produção, e também impede que o óxido de grafeno se empilhe para formar um agregado durante o estágio de esterificação. Durante todo o processo de polimerização do poliéster, nenhum outro material é introduzido exceto as microesferas de óxido de grafeno pregueadas, que minimizam o impacto da introdução de grafeno no processo e equipamento. Assim, a presente invenção tem uma ampla perspectiva de aplicação. O material compósito de grafeno/poliéster obtido tem excelentes propriedades mecânicas e condutividade elétrica e pode ser usado na produção de fibras de poliéster funcionalizadas.
[083] SOLUÇÃO IX:
[084] Um método para preparar um material nanocompósito de grafeno/nylon 6 compreende as seguintes etapas:
[085] (1) secar uma dispersão de óxido de grafeno de camada única com um tamanho de 1 a 50 μm por secagem por atomização para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas que têm uma razão carbono/oxigênio de 2,5 a 5;
[086] (2) adicionar 0,01 a 3,5 partes em peso de microesferas de óxido de grafeno pregueadas e 1 a 3 partes em peso de água deionizada a 100 partes em peso de material fundido de caprolactama e agitação total a 80 °C em alta velocidade (300 a 500 rpm) para formar uma dispersão; e
[087] (3) preparar um material nanocompósito de grafeno/nylon 6 em um reator de batelada ou em um tubo VK,
[088] em que no reator de batelada:
[089] sob uma atmosfera de nitrogênio, a dispersão é adicionada ao reator de policondensação, aquecida a 250 a 270 °C, e reagida sob 0,5 a 1 MPa por 2 a 4 h e, então, sob vácuo por 4 a 6 h para obter um material fundido de polímero; e, finalmente, o material fundido de polímero é granulado com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/nylon 6; e
[090] no tubo VK:
[091] a dispersão é continuamente polimerizada no tubo VK, em que a temperatura de polimerização é 260 °C, e o tempo de polimerização é 20 h; e o material fundido de polímero é granulado com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/nylon 6.
[092] Ademais, a temperatura para secagem por atomização na Etapa (1) é 130 a 160 °C.
[093] Os efeitos benéficos são como se segue. (1) A maioria dos pós de grafeno convencionais tem uma estrutura de grafeno altamente empilhada, não pode ser dispersa em um grafeno de camada única após a adição a um sistema de polimerização e pode até sofrer empilhamento secundário, reduzindo o desempenho geral do material. Na presente invenção, microesferas de óxido de grafeno pregueadas são preparadas em primeiro lugar por secagem por atomização. Essa estrutura de microesferas pregueada reduz consideravelmente o empilhamento entre folhas de óxido de grafeno. Por escolha acertada da razão carbono/oxigênio em e o tamanho de óxido de grafeno, as microesferas de óxido de grafeno pregueadas são deixadas para se desdobrar e se dissociar gradualmente em material fundido de caprolactama, e são reduzidas termicamente ao mesmo tempo para formar grafeno de camada única semelhante a flocos. Durante todo o processo de polimerização, moléculas de nylon 6 são enxertadas gradualmente na superfície do grafeno, o que melhora a compatibilidade entre as mesmas. Propriedades mecânicas excelentes (como tenacidade e fiabilidade) ainda são mantidas em uma alta dosagem; e em grande parte, o efeito de reforço, propriedade de barreira, resistência à UV e outras vantagens do grafeno são exercidas. Além disso, o material obtido tem um limiar de percolação muito baixo. (2) O material compósito de grafeno/nylon 6 é obtido por polimerização in situ de caprolactama com óxido de grafeno de camada única de alta qualidade como matéria-prima. Comparado a produtos de nylon 6 puro, o desempenho geral foi melhorado em vários aspectos, como propriedades mecânicas, resistência a altas temperaturas, desempenho antienvelhecimento por UV, etc. Ao mesmo tempo, a dureza do material não é degradada e o peso molecular do polímero é controlável e não diminuirá à medida que a quantidade de grafeno adicionado aumenta. O grafeno é tanto um agente nucleante quanto uma carga de nanorreforço na matriz polimérica e também desempenha um papel na proteção à UV. (3) O grafeno é bem disperso na matriz de polímero, e a folha de grafeno tem uma grande dimensão transversal; assim, a quantidade de grafeno adicionado é pequena (menos do que 0,5%) e o produto final tem boa processabilidade e pode ser submetido a fiação de múltiplos reboques de alta velocidade na indústria. (4) O processo de preparação inteiro é simples e eficaz, e não é necessário modificar o equipamento de polimerização de nylon 6 existente. O mesmo é uma tecnologia de produção altamente competitiva. Uma vez que a adição de água é evitada, a polimerização contínua pode ser realizada em um tubo VK.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[094] A Figura 1 é uma fotografia de um material nanocompósito de grafeno/PET preparado na presente invenção.
[095] A Figura 2 é uma imagem SEM de microesferas de óxido de grafeno pregueadas preparadas na presente invenção.
[096] A Figura 3 é uma fotografia de uma fibra compósita de grafeno/poliéster para um cordão preparado na presente invenção.
[097] A Figura 4 é uma fotografia de um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional preparado na presente invenção.
[098] A Figura 5 é uma fotografia de um filme compósito de grafeno/PET preparado na presente invenção.
[099] A Figura 6 é uma fotografia de um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno.
[100] A Figura 7 é uma fotografia de um material nanocompósito de grafeno/poliéster preparado na presente invenção.
DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES
[101] A presente invenção será descrita especificamente pelos exemplos a seguir, que são usados apenas para ilustrar adicionalmente a presente invenção e não devem ser interpretados como limitantes ao escopo da presente invenção. Algumas mudanças e ajustes não essenciais feitos pelos especialistas na técnica de acordo com a revelação da presente invenção são abrangidos no escopo de proteção da presente invenção.
[102] EXEMPLO 1-1:
[103] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 1 a 3 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[104] (2) 1.000 g de ácido tereftálico, 530 g de etileno glicol e 0,2 g de acetato de sódio foram completamente misturados por agitação e submetidos a uma reação de esterificação a 250 °C, até que nenhuma água fosse produzida.
[105] (3) 1,17 g das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,18 g de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[106] Após as etapas acima, um material nanocompósito de grafeno/PET é obtido, como mostrado na Figura 1. A imagem SEM das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas é mostrada na Figura 2. Propriedades específicas do material compósito são mostradas na Tabela 1.
[107] EXEMPLO 1-2:
[108] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[109] (2) 1.000 g de ácido tereftálico, 530 g de etileno glicol e 0,2 g de acetato de sódio foram completamente misturados por agitação e submetidos a uma reação de esterificação a 250 °C, até que nenhuma água fosse produzida.
[110] (3) 1,17 g das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,18 g de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[111] Após as etapas acima é obtido um material nanocompósito de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 1.
[112] EXEMPLO 1-3:
[113] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 40 a 45 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[114] (2) 1.000 g de ácido tereftálico, 530 g de etileno glicol e 0,2 g de acetato de sódio foram completamente misturados por agitação e submetidos a uma reação de esterificação a 250 °C, até que nenhuma água fosse produzida.
[115] (3) 1,17 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,18 g de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[116] Após as etapas acima é obtido um material nanocompósito de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 1.
[117] EXEMPLO 1-4:
[118] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 160 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[119] (2) 1.000 g de ácido tereftálico, 530 g de etileno glicol e 0,2 g de acetato de sódio foram completamente misturados por agitação e submetidos a uma reação de esterificação a 250 °C, até que nenhuma água fosse produzida.
[120] (3) 1,17 g das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,18 g de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[121] Após as etapas acima é obtido um material nanocompósito de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 1.
[122] EXEMPLO 1-5:
[123] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[124] (2) 1.000 g de ácido tereftálico, 530 g de etileno glicol e 0,2 g de acetato de sódio foram completamente misturados por agitação e submetidos a uma reação de esterificação a 250 °C, até que nenhuma água fosse produzida.
[125] (3) 11,7 g das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,18 g de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[126] Após as etapas acima é obtido um material nanocompósito de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 1.
[127] EXEMPLO 1-6:
[128] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[129] (2) 1.000 g de ácido tereftálico, 530 g de etileno glicol e 0,2 g de acetato de sódio foram completamente misturados por agitação e submetidos a uma reação de esterificação a 250 °C, até que nenhuma água fosse produzida.
[130] (3) 58,5 g das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,18 g de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[131] Após as etapas acima é obtido um material nanocompósito de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 1.
[132] EXEMPLO COMPARATIVO 1-1:
[133] PET foi preparado seguindo o método descrito no Exemplo 1, exceto que não foram adicionadas microesferas de óxido de grafeno pregueadas durante o processo de preparação. Os desempenhos são mostrados na Tabela 1.
[134] EXEMPLO COMPARATIVO 1-2:
[135] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 0,3 a 0,7 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[136] (2) 1.000 g de ácido tereftálico, 530 g de etileno glicol e 0,2 g de acetato de sódio foram completamente misturados por agitação e submetidos a uma reação de esterificação a 250 °C, até que nenhuma água fosse produzida.
[137] (3) 1,17g das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,18 g de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[138] Após as etapas acima é obtido um material nanocompósito de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 1.
[139] EXEMPLO COMPARATIVO 1-3:
[140] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 70 a 80 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[141] (2) 1.000 g de ácido tereftálico, 530 g de etileno glicol e 0,2 g de acetato de sódio foram completamente misturados por agitação e submetidos a uma reação de esterificação a 250 °C, até que nenhuma água fosse produzida.
[142] (3) 1,17g das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,18 g de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[143] Após as etapas acima é obtido um material nanocompósito de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 1.
[144] EXEMPLO COMPARATIVO 1-4:
[145] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 220 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 10.
[146] (2) 1.000 g de ácido tereftálico, 530 g de etileno glicol e 0,2 g de acetato de sódio foram completamente misturados por agitação e submetidos a uma reação de esterificação a 250 °C, até que nenhuma água fosse produzida.
[147] (3) 1,17 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,18 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[148] Após as etapas acima é obtido um material nanocompósito de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 1.
[149] EXEMPLO COMPARATIVO 1-5:
[150] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[151] (2) 1.000 g de ácido tereftálico, 530 g de etileno glicol e 0,2 g de acetato de sódio foram completamente misturados por agitação e submetidos a uma reação de esterificação a 250 °C, até que nenhuma água fosse produzida.
[152] (3) 93,6g das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,18 g de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[153] Após as etapas acima é obtido um material nanocompósito de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 1.TABELA 1. PARÂMETROS E PROPRIEDADES ESPECÍFICOS DO EXEMPLO
[154] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 1-1, Exemplo Comparativo 1-2, Exemplo 1-1, Exemplo 1-2, Exemplo 1-3, e Exemplo Comparativo 1-3 que embora a razão carbono/oxigênio em óxido de grafeno e a quantidade de óxido de grafeno adicionada sejam mantidas inalteradas, a seleção de óxido de grafeno com um tamanho em uma faixa adequada resulta em um material compósito com os desempenhos ótimos. No Exemplo Comparativo 1-2, o tamanho de óxido de grafeno é muito pequeno, assim o óxido de grafeno não pode ser um material de reforço eficaz, por si só; e no Exemplo Comparativo 1-3, o tamanho de óxido de grafeno é muito grande, o mesmo não pode ser desdobrado de forma eficaz em um óxido de grafeno semelhante a flocos após ser adicionado a um sistema de polimerização, e pode apenas ser usado como uma carga esférica pregueada para reforçar o material compósito, que resulta em um pequeno aumento na resistência à tração e módulo de elasticidade e uma leve diminuição no alongamento de ruptura. Quando o tamanho está na faixa de 1 a 50 μm, à medida que o tamanho aumenta, o óxido de grafeno pode exercer um efeito de reforço mais potente.
[155] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 1-1, Exemplo 1-2, Exemplo 1-4 e Exemplo Comparativo 1-4 que à medida que a razão carbono/oxigênio aumenta, o desempenho do material compósito se torna melhor. Isso se deve ao fato de que, à medida que a razão carbono/oxigênio aumenta, o grafeno tem menos defeitos e melhor desempenho, o que faz com que o compósito tenha um melhor desempenho. No entanto, a razão carbono/oxigênio não pode ser alta demais; caso contrário, a ligação entre folhas de óxido de grafeno é demasiado forte, e o óxido de grafeno não pode ser desdobrado durante a polimerização, assim o mesmo não pode ser melhorado com eficácia ou mesmo reduzir bastante o alongamento de ruptura (Exemplo Comparativo 4).
[156] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 1-1, Exemplo 1-2, Exemplo 1 a 5, Exemplo 1-6 e Exemplo Comparativo 1-5 que o aumento na quantidade de óxido de grafeno aumenta as propriedades mecânicas e melhora significativamente a condutividade elétrica do material. Após óxido de grafeno em excesso ser adicionado, embora a condutividade elétrica seja melhorada adicionalmente, as propriedades mecânicas do material são reduzidas. Isso é devido ao empilhamento de grafeno excessivo, o que reduz o efeito de reforço (Exemplo Comparativo 1-5)
[157] EXEMPLO 1-7:
[158] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 200 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 40 a 45 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[159] (2) 1.000 g de ácido tereftálico, 530 g de etileno glicol e 0,2 g de acetato de sódio foram completamente misturados por agitação e submetidos a uma reação de esterificação a 250 °C, até que nenhuma água fosse produzida.
[160] (3) 58,5 g das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,18 g de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 3 h em uma velocidade de agitação de 140 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET. O material nanocompósito de grafeno/PET é testado para ter boas propriedades mecânicas e elétricas.
[161] EXEMPLO 1-8:
[162] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 200 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 40 a 45 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[163] (2) 1.000 g de ácido tereftálico, 530 g de etileno glicol e 0,2 g de acetato de sódio foram completamente misturados por agitação e submetidos a uma reação de esterificação a 250 °C, até que nenhuma água fosse produzida.
[164] (3) 0,117g das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,18 g de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 1 h em uma velocidade de agitação de 200 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET. O material nanocompósito de grafeno/PET é testado para ter boas propriedades mecânicas e elétricas.
[165] EXEMPLO 2-1:
[166] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 1 a 3 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[167] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[168] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[169] (4) O material compósito obtido na Etapa (3) foi seco, pré-cristalizado, policondensado em fase sólida, resfriado e submetido a fiação por fusão de alta velocidade. A temperatura de secagem foi 175 °C, a temperatura de pré- cristalização foi 180 °C, a temperatura de policondensação em fase sólida foi 215 °C, a viscosidade intrínseca após a policondensação em fase sólida foi 1,1, a temperatura de resfriamento foi 70 °C, a temperatura de fiação foi 290 °C, a velocidade de enrolamento foi 4.000 m/min e a razão de estiramento foi 3.
[170] Após as etapas acima, uma fibra compósita de grafeno/poliéster para um cordão é obtida, como mostrado na Figura 3. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 2.
[171] EXEMPLO 2-2:
[172] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 6 a 10 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[173] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[174] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[175] (4) O material compósito obtido na Etapa (3) foi seco, pré-cristalizado, policondensado em fase sólida, resfriado e submetido a fiação por fusão de alta velocidade. A temperatura de secagem foi 175 °C, a temperatura de pré- cristalização foi 180 °C, a temperatura de policondensação em fase sólida foi 215 °C, a viscosidade intrínseca após a policondensação em fase sólida foi 1,1, a temperatura de resfriamento foi 70 °C, a temperatura de fiação foi 290 °C, a velocidade de enrolamento foi 4.000 m/min e a razão de estiramento foi 3.
[176] Após as etapas acima, uma fibra compósita de grafeno/poliéster para um cordão é obtida. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 2.
[177] EXEMPLO 2-3:
[178] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 160 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 6 a 10 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[179] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[180] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[181] (4) O material compósito obtido na Etapa (3) foi seco, pré-cristalizado, policondensado em fase sólida, resfriado e submetido a fiação por fusão de alta velocidade. A temperatura de secagem foi 175 °C, a temperatura de pré- cristalização foi 180 °C, a temperatura de policondensação em fase sólida foi 215 °C, a viscosidade intrínseca após a policondensação em fase sólida foi 1,1, a temperatura de resfriamento foi 70 °C, a temperatura de fiação foi 290 °C, a velocidade de enrolamento foi 4.000 m/min e a razão de estiramento foi 3.
[182] Após as etapas acima, uma fibra compósita de grafeno/poliéster para um cordão é obtida. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 2.
[183] EXEMPLO 2-4:
[184] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 6 a 10 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[185] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[186] (3) 0,585 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[187] (4) O material compósito obtido na Etapa (3) foi seco, pré-cristalizado, policondensado em fase sólida, resfriado e submetido a fiação por fusão de alta velocidade. A temperatura de secagem foi 175 °C, a temperatura de pré- cristalização foi 180 °C, a temperatura de policondensação em fase sólida foi 215 °C, a viscosidade intrínseca após a policondensação em fase sólida foi 1,12, a temperatura de resfriamento foi 70 °C, a temperatura de fiação foi 290 °C, a velocidade de enrolamento foi 4.000 m/min e a razão de estiramento foi 3.
[188] Após as etapas acima, uma fibra compósita de grafeno/poliéster para um cordão é obtida. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 2.
[189] EXEMPLO 2-5:
[190] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 6 a 10 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[191] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[192] (3) 1,17 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material compósito de grafeno/PET.
[193] (4) O material compósito obtido na Etapa (3) foi seco, pré-cristalizado, policondensado em fase sólida, resfriado e submetido a fiação por fusão de alta velocidade. A temperatura de secagem foi 175 °C, a temperatura de pré- cristalização foi 180 °C, a temperatura de policondensação em fase sólida foi 215 °C, a viscosidade intrínseca após a policondensação em fase sólida foi 1,14, a temperatura de resfriamento foi 70 °C, a temperatura de fiação foi 290 °C, a velocidade de enrolamento foi 4.000 m/min e a razão de estiramento foi 3.
[194] Após as etapas acima, uma fibra compósita de grafeno/poliéster para um cordão é obtida. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 2.
[195] EXEMPLO COMPARATIVO 2-1:
[196] PET foi preparado seguindo o método descrito no Exemplo 1, exceto que não foram adicionadas microesferas de óxido de grafeno pregueadas durante o processo de preparação. Os desempenhos são mostrados na Tabela 2.
[197] EXEMPLO COMPARATIVO 2-2:
[198] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 0,3 a 0,7 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[199] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[200] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[201] (4) O material compósito obtido na Etapa (3) foi seco, pré-cristalizado, policondensado em fase sólida, resfriado e submetido a fiação por fusão de alta velocidade. A temperatura de secagem foi 175 °C, a temperatura de pré- cristalização foi 180 °C, a temperatura de policondensação em fase sólida foi 215 °C, a viscosidade intrínseca após a policondensação em fase sólida foi 1,1, a temperatura de resfriamento foi 70 °C, a temperatura de fiação foi 290 °C, a velocidade de enrolamento foi 4.000 m/min e a razão de estiramento foi 3.
[202] Após as etapas acima, uma fibra compósita de grafeno/poliéster para um cordão é obtida. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 2.
[203] EXEMPLO COMPARATIVO 2-3:
[204] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 40 a 45 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[205] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[206] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[207] (4) O material compósito obtido na Etapa (3) foi seco, pré-cristalizado, policondensado em fase sólida, resfriado e submetido a fiação por fusão de alta velocidade. A temperatura de secagem foi 175 °C, a temperatura de pré- cristalização foi 180 °C, a temperatura de policondensação em fase sólida foi 215 °C, a viscosidade intrínseca após a policondensação em fase sólida foi 1,31, a temperatura de resfriamento foi 70 °C, a temperatura de fiação foi 290 °C, a velocidade de enrolamento foi 4.000 m/min e a razão de estiramento foi 3.
[208] Após as etapas acima, o material fundido obtido tem uma viscosidade muito grande e tem dificuldade em fiação contínua.
[209] EXEMPLO COMPARATIVO 2-4:
[210] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 220 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 6 a 10 μm e a razão carbono/oxigênio é 10.
[211] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[212] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[213] (4) O material compósito obtido na Etapa (3) foi seco, pré-cristalizado, policondensado em fase sólida, resfriado e submetido a fiação por fusão de alta velocidade. A temperatura de secagem foi 175 °C, a temperatura de pré- cristalização foi 180 °C, a temperatura de policondensação em fase sólida foi 215 °C, a viscosidade intrínseca após a policondensação em fase sólida foi 1,1, a temperatura de resfriamento foi 70 °C, a temperatura de fiação foi 290 °C, a velocidade de enrolamento foi 4.000 m/min e a razão de estiramento foi 3.
[214] Após as etapas acima, é constatado que a fieira é entupida, a continuidade do fio fiado não é tão boa, e a frequência de quebra de fio é alta.
[215] EXEMPLO COMPARATIVO 2-5:
[216] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 6 a 10 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[217] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[218] (3) 5,85 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material compósito de grafeno/PET.
[219] (4) O material compósito obtido na Etapa (3) foi seco, pré-cristalizado, policondensado em fase sólida, resfriado e submetido a fiação por fusão de alta velocidade. A temperatura de secagem foi 175 °C, a temperatura de pré- cristalização foi 180 °C, a temperatura de policondensação em fase sólida foi 215 °C, a viscosidade intrínseca após a policondensação em fase sólida foi 1,37, a temperatura de resfriamento foi 70 °C, a temperatura de fiação foi 290 °C, a velocidade de enrolamento foi 4.000 m/min e a razão de estiramento foi 3.
[220] Após as etapas acima, é constatado que a viscosidade do material fundido é alta demais, a fiação é difícil e a continuidade é ruim.TABELA 2. PARÂMETROS E PROPRIEDADES ESPECÍFICOS DO EXEMPLO
[221] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 2-1, Exemplo Comparativo 2-2, Exemplo 2-1, Exemplo 2-2 e Exemplo Comparativo 2-3 que embora a razão carbono/oxigênio em óxido de grafeno e a quantidade de óxido de grafeno adicionada sejam mantidas inalteradas, o aumento do tamanho do grafeno dentro de uma faixa adequada pode aumentar com eficácia a resistibilidade à ruptura da fibra. No Exemplo Comparativo 2-2, o tamanho de óxido de grafeno é muito pequeno, assim, o óxido de grafeno não pode ser um material de reforço eficaz, por si só. No Exemplo Comparativo 2-3, o tamanho de óxido de grafeno é muito grande, o efeito de aumento da viscosidade é óbvio após ser adicionado a um sistema de polimerização; o material fundido é aderido no estágio de policondensação em fase sólida, assim, a viscosidade é aumentada adicionalmente, tornando a fiação difícil, o que não é favorável à produção contínua. Portanto, o tamanho é definido na faixa de 1 a 10 μm e o óxido de grafeno pode exercer um efeito de reforço mais potente.
[222] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 2-1, Exemplo 2-2, Exemplo 2-4 e Exemplo Comparativo 2-4 que, à medida que a razão carbono/oxigênio aumenta, o desempenho da fibra compósita se torna melhor. Isso se deve ao fato de que, à medida que a razão carbono/oxigênio aumenta, o grafeno tem menos defeitos e melhor desempenho, o que faz com que o compósito tenha um melhor desempenho. No entanto, a razão carbono/oxigênio não pode ser alta demais; caso contrário, a ligação entre folhas de óxido de grafeno é demasiado forte e o óxido de grafeno ainda é mantido empilhado durante a polimerização e obstrui a fieira, o que provoca dificuldade em produção contínua (Exemplo Comparativo 2-4).
[223] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 2-1, Exemplo 2-2, Exemplo 2-4, Exemplo 2-5 e Exemplo Comparativo 2-5 que o aumento na quantidade de óxido de grafeno permite que a resistibilidade à ruptura da fibra compósita aumente significativamente, o que pode ser atribuído ao efeito de reforço de grafeno. Após óxido de grafeno em excesso ser adicionado, a viscosidade do sistema é muito grande, e a fiabilidade do material fundido é reduzida significativamente após aderência, o que provoca dificuldade em produção contínua (Exemplo Comparativo 2-5).
[224] EXEMPLO 2-6:
[225] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 3 a 5 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[226] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[227] (3) 0,95 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 3 h em uma velocidade de agitação de 140 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material compósito de grafeno/PET.
[228] (4) O material compósito obtido na Etapa (3) foi seco, pré-cristalizado, policondensado em fase sólida, resfriado e submetido a fiação por fusão de alta velocidade. A temperatura de secagem foi 170 °C, a temperatura de pré- cristalização foi 175 °C, a temperatura de policondensação em fase sólida foi 210 °C, a viscosidade intrínseca após a policondensação em fase sólida foi 0,9, a temperatura de resfriamento foi 60 °C, a temperatura de fiação foi 290 °C, a velocidade de enrolamento foi 5.000 m/min e a razão de estiramento foi 4.
[229] A fibra compósita de grafeno/poliéster obtida para um cordão é testada para ter propriedades mecânicas e elétricas perfeitas.
[230] EXEMPLO 2-7:
[231] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 200 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 3 a 5 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[232] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[233] (3) 0,95 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 1 h em uma velocidade de agitação de 200 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material compósito de grafeno/PET.
[234] (4) O material compósito obtido na Etapa (3) foi seco, pré-cristalizado, policondensado em fase sólida, resfriado e submetido a fiação por fusão de alta velocidade. A temperatura de secagem foi 180 °C, a temperatura de pré- cristalização foi 185 °C, a temperatura de policondensação em fase sólida foi 220 °C, a viscosidade intrínseca após a policondensação em fase sólida foi 1,2, a temperatura de resfriamento foi 80 °C, a temperatura de fiação foi 270 °C, a velocidade de enrolamento foi 3.000 m/min e a razão de estiramento foi 1,5.
[235] A fibra compósita de grafeno/poliéster obtida para um cordão é testada para ter propriedades mecânicas e elétricas perfeitas.
[236] EXEMPLO 3-1:
[237] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 1 a 3 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[238] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[239] (3) 0,585 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[240] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas, texturizadas, tecidas, tingidas e acabadas para obter um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3.600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D. Um tear de lançadeira foi usado para a tecelagem.
[241] Após as etapas acima é obtido um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional. Uma foto do pano compósito de grafeno/poliéster é mostrada na Figura 4. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 3 e 4.
[242] EXEMPLO 3-2:
[243] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[244] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[245] (3) 0,585 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[246] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas, texturizadas, tecidas, tingidas e acabadas para obter um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D. Um tear de lançadeira foi usado para a tecelagem.
[247] Após as etapas acima é obtido um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 3 e 4.
[248] EXEMPLO 3-3:
[249] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 40 a 45 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[250] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[251] (3) 0,585 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[252] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas, texturizadas, tecidas, tingidas e acabadas para obter um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D. Um tear de lançadeira foi usado para a tecelagem.
[253] Após as etapas acima é obtido um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 3 e 4.
[254] EXEMPLO 3-4:
[255] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 160 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[256] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[257] (3) 0,585 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[258] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,4 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas, texturizadas, tecidas, tingidas e acabadas para obter um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D. Um tear de lançadeira foi usado para a tecelagem.
[259] Após as etapas acima é obtido um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 3 e 4.
[260] EXEMPLO 3-5:
[261] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[262] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[263] (3) 1,17 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[264] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,3 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas, texturizadas, tecidas, tingidas e acabadas para obter um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D. Um tear de lançadeira foi usado para a tecelagem.
[265] Após as etapas acima é obtido um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 3 e 4.
[266] EXEMPLO 3-6:
[267] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[268] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[269] (3) 5,85 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[270] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,5 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas, texturizadas, tecidas, tingidas e acabadas para obter um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D. Um tear de lançadeira foi usado para a tecelagem.
[271] Após as etapas acima é obtido um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 3 e 4.
[272] EXEMPLO COMPARATIVO 3-1:
[273] PET foi preparado seguindo o método descrito no Exemplo 1, exceto que não foram adicionadas microesferas de óxido de grafeno pregueadas durante o processo de preparação. Os desempenhos são mostrados nas Tabelas 3 e 4.
[274] EXEMPLO COMPARATIVO 3-2:
[275] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 0,3 a 0,7 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[276] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[277] (3) 0,585 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[278] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,3 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas, texturizadas, tecidas, tingidas e acabadas para obter um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D. Um tear de lançadeira foi usado para a tecelagem.
[279] Após as etapas acima é obtido um pano compósito de grafeno/poliéster. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 3 e 4.
[280] EXEMPLO COMPARATIVO 3-3:
[281] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 70 a 80 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[282] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[283] (3) 0,585 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[284] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas, texturizadas, tecidas, tingidas e acabadas para obter um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D. Um tear de lançadeira foi usado para a tecelagem.
[285] Após as etapas acima, é constatado que a fieira é entupida, a continuidade do fio fiado não é tão boa, e a frequência de quebra de fio é alta.
[286] EXEMPLO COMPARATIVO 3-4:
[287] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 220 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 10.
[288] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[289] (3) 0,585 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[290] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas, texturizadas, tecidas, tingidas e acabadas para obter um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D. Um tear de lançadeira foi usado para a tecelagem.
[291] Após as etapas acima, é constatado que a fieira é entupida, a continuidade do fio fiado não é tão boa, e a frequência de quebra de fio é alta.
[292] EXEMPLO COMPARATIVO 3-5:
[293] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[294] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[295] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[296] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas, texturizadas, tecidas, tingidas e acabadas para obter um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D. Um tear de lançadeira foi usado para a tecelagem. É obtido um pano compósito de grafeno/poliéster. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 3 e 4.
[297] EXEMPLO COMPARATIVO 3-6:
[298] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[299] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[300] (3) 9,36 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[301] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas, texturizadas, tecidas, tingidas e acabadas para obter um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D. Um tear de lançadeira foi usado para a tecelagem. Após as etapas acima, é constatado que a fieira é entupida, a continuidade do fio fiado não é tão boa, e a frequência de quebra de fio é alta.TABELA 3. PARÂMETROS ESPECÍFICOS DOS EXEMPLOS TABELA 4. PROPRIEDADES ESPECÍFICAS DOS EXEMPLOS
[302] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 3-1, Exemplo Comparativo 3-2, Exemplo 3-1, Exemplo 3-2, Exemplo 3-3, e Exemplo Comparativo 3-3 que embora a razão carbono/oxigênio em óxido de grafeno e a quantidade de óxido de grafeno adicionada sejam mantidas inalteradas, a seleção de óxido de grafeno com um tamanho em uma faixa adequada resulta em um pano funcional com os desempenhos ótimos. No Exemplo Comparativo 3-2, o óxido de grafeno tem um tamanho muito pequeno, e contribui pouco para a melhoria de condutividade elétrica, resistência à UV e retardamento de chama; e no Exemplo Comparativo 3, o tamanho do óxido de grafeno é muito grande, o mesmo não pode ser desdobrado de forma eficaz em um óxido de grafeno semelhante a flocos após ser adicionado a um sistema de polimerização e pode ser usado apenas como uma carga esférica pregueada para reforçar o material compósito, o que faz com que a fiabilidade e continuidade do material diminuam significativamente. Quando o tamanho está na faixa de 1 a 50 μm, à medida que o tamanho aumenta, o óxido de grafeno pode exercer um efeito de reforço mais potente.
[303] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 3-1, Exemplo 3-2, Exemplo 3-4 e Exemplo Comparativo 3-4 que à medida que a razão carbono/oxigênio aumenta, o desempenho do pano se torna melhor. Isso se deve ao fato de que, à medida que a razão carbono/oxigênio aumenta, o grafeno tem menos defeitos e melhor desempenho, o que faz com que o compósito tenha um melhor desempenho. No entanto, a razão carbono/oxigênio não pode ser alta demais; caso contrário, a ligação entre folhas de óxido de grafeno é demasiado forte e o óxido de grafeno ainda é mantido empilhado durante a polimerização e obstrui a fieira, o que provoca dificuldade em produção contínua (Exemplo Comparativo 3-4).
[304] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 3-1, Exemplo Comparativo 3-5, Exemplo 3-2, Exemplo 3-5, Exemplo 3-6 e Exemplo Comparativo 3-6 que o aumento na quantidade de óxido de grafeno aumenta o retardamento de chama e melhora significativamente a condutividade elétrica e resistência à UV do pano. Em uma dosagem, o grafeno não pode formar com eficácia uma rede condutora elétrica, o que torna o desempenho do pano incapaz de atender às exigências de retardamento de chama e desempenho antiestático (Exemplo Comparativo 3-5). Após óxido de grafeno em excesso ser adicionado, o grafeno sofre empilhamento intenso durante o processo de redução para formar um agregado, o que reduz a fiabilidade (Exemplo Comparativo 3-6). Portanto, a quantidade de óxido de grafeno precisa ser controlada dentro de uma faixa razoável.
[305] EXEMPLO 3-7:
[306] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 200 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 20 a 30 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[307] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[308] (3) 3,25 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 3 h em uma velocidade de agitação de 140 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material compósito de grafeno/PET.
[309] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas, texturizadas, tecidas, tingidas e acabadas para obter um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional. A temperatura de fiação é 270 °C, a velocidade de fiação é 5.000 m/min e a razão de estiramento é 4. A fibra obtida tem um número de Denier de 30 D. O método de tecelagem é para tecer com o uso de um tear sem uma lançadeira.
[310] Após as etapas acima é obtido um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional que tem bons desempenhos.
[311] EXEMPLO 3-8:
[312] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 20 a 30 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[313] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[314] (3) 3,25 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 1 h em uma velocidade de agitação de 200 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material compósito de grafeno/PET.
[315] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 10 partes em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas, texturizadas, tecidas, tingidas e acabadas para obter um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional. A temperatura de fiação é 290 °C, a velocidade de fiação é 3.000 m/min e a razão de estiramento é 1,5. A fibra obtida tem um número de Denier de 600 D. O método de tecelagem é para tecer com o uso de um tear sem uma lançadeira.
[316] Após as etapas acima é obtido um pano compósito de grafeno/poliéster multifuncional que tem bons desempenhos.
[317] EXEMPLO 4-1:
[318] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 1 a 3 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[319] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[320] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[321] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fundidas e moldadas em um filme, para obter um filme compósito de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 260 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 100 rpm e a velocidade de estiramento é 8 m/min.
[322] Após as etapas acima é obtido um filme compósito de grafeno/PET, como mostrado na Figura 5. As propriedades específicas do filme compósito são mostradas nas Tabelas 5 e 6.
[323] EXEMPLO 4-2:
[324] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[325] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[326] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[327] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter um filme compósito de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 260 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 100 rpm e a velocidade de estiramento é 8 m/min.
[328] Após as etapas acima é obtido um filme compósito de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 5 e 6.
[329] EXEMPLO 4-3:
[330] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 40 a 45 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[331] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[332] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[333] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter um filme compósito de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 260 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 100 rpm e a velocidade de estiramento é 8 m/min.
[334] Após as etapas acima é obtido um filme compósito de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 5 e 6.
[335] EXEMPLO 4-4:
[336] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 160 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[337] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[338] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[339] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,4 parte em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter um filme compósito de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 260 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 100 rpm e a velocidade de estiramento é 8 m/min.
[340] Após as etapas acima é obtido um filme compósito de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 5 e 6.
[341] EXEMPLO 4-5:
[342] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[343] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[344] (3) 1,17 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[345] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,3 parte em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter um filme compósito de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 260 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 100 rpm e a velocidade de estiramento é 8 m/min.
[346] Após as etapas acima é obtido um filme compósito de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 5 e 6.
[347] EXEMPLO 4-6:
[348] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[349] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[350] (3) 5,85 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material compósito de grafeno/PET.
[351] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,5 parte em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter um filme compósito de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 260 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 100 rpm e a velocidade de estiramento é 8 m/min.
[352] Após as etapas acima é obtido um filme compósito de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 5 e 6.
[353] EXEMPLO COMPARATIVO 4-1:
[354] PET foi preparado seguindo o método descrito no Exemplo 1, exceto que não foram adicionadas microesferas de óxido de grafeno pregueadas durante o processo de preparação. Os desempenhos são mostrados nas Tabelas 5 e 6.
[355] EXEMPLO COMPARATIVO 4-2:
[356] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 0,3 a 0,7 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[357] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[358] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[359] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter um filme compósito de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 260 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 100 rpm e a velocidade de estiramento é 8 m/min.
[360] Após as etapas acima é obtido um filme compósito de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 5 e 6.
[361] EXEMPLO COMPARATIVO 4-3:
[362] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 70 a 80 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[363] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[364] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[365] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter um filme compósito de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 260 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 100 rpm e a velocidade de estiramento é 8 m/min.
[366] Após as etapas acima é obtido um filme compósito de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 5 e 6.
[367] EXEMPLO COMPARATIVO 4-4:
[368] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 220 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 10.
[369] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[370] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[371] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter um filme compósito de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 260 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 100 rpm e a velocidade de estiramento é 8 m/min.
[372] Após as etapas acima é obtido um filme compósito de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 5 e 6.
[373] EXEMPLO COMPARATIVO 4-5:
[374] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[375] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[376] (3) 9,36 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material compósito de grafeno/PET.
[377] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter um filme compósito de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 260 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 100 rpm e a velocidade de estiramento é 8 m/min.
[378] Após as etapas acima é obtido um filme compósito de grafeno/PET. Tende a ocorrer ruptura durante a formação do filme, a uniformidade do filme é ruim e pequenos furos aparecem na superfície do filme. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 5 e 6. A permeabilidade ao oxigênio e à água é determinada de acordo com GB/T 19789-2005. O desempenho de proteção UV é medido de acordo com GB/T 18830-2009. A condutividade é medida com um medidor de alta resistência.TABELA 5. PARÂMETROS ESPECÍFICOS DOS EXEMPLOS TABELA 6. PROPRIEDADES ESPECÍFICAS DOS EXEMPLOS
[379] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 4-1, Exemplo Comparativo 4-2, Exemplo 4-1, Exemplo 4-2, Exemplo 4-3, e Exemplo Comparativo 4-3 que embora a razão carbono/oxigênio em óxido de grafeno e a quantidade de óxido de grafeno adicionada sejam mantidas inalteradas, a seleção de óxido de grafeno com um tamanho em uma faixa adequada resulta em um material compósito com os desempenhos ótimos. No Exemplo Comparativo 4-2, o tamanho do óxido de grafeno é muito pequeno e o efeito de reforço não é óbvio; e no Exemplo Comparativo 4-3, o tamanho de óxido de grafeno é muito grande, o mesmo não pode ser desdobrado de forma eficaz em um óxido de grafeno semelhante a flocos após ser adicionado a um sistema de polimerização, pode ser usado apenas como uma carga esférica pregueada para reforçar o material compósito e contribui pouco para a proteção UV e desempenho de barreira. Quando o tamanho está na faixa de 1 a 50 μm, à medida que o tamanho aumenta, o óxido de grafeno pode exercer um efeito de reforço mais potente.
[380] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 4-1, Exemplo 4-2, Exemplo 4-4 e Exemplo Comparativo 4-4 que à medida que a razão carbono/oxigênio aumenta, o desempenho do material compósito se torna melhor. Isso se deve ao fato de que, à medida que a razão carbono/oxigênio aumenta, o grafeno tem menos defeitos e melhor desempenho, o que torna o desempenho de barreira do material compósito melhor. No entanto, a razão carbono/oxigênio não pode ser alta demais; caso contrário, a ligação entre folhas de óxido de grafeno é demasiado forte e o óxido de grafeno não pode ser desdobrado durante polimerização para existir no filme compósito como grafeno semelhante a flocos, assim o mesmo não tem os efeitos de bloquear água e oxigênio e proteger contra UV, e até afeta seriamente a continuidade da formação de filme (Exemplo Comparativo 4-4).
[381] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 4-1, Exemplo 4-2, Exemplo 4-5, Exemplo 4-6 e Exemplo Comparativo 4-5 que o aumento na quantidade de óxido de grafeno aumenta o desempenho de barreira e melhora significativamente a resistência à UV e a condutividade elétrica do filme compósito. Após óxido de grafeno em excesso ser adicionado, embora a condutividade elétrica possa ser melhorada adicionalmente, devido ao empilhamento de grafeno, o solvente de filme é quebrado durante o processo de moldagem, e a uniformidade do filme é reduzida significativamente, que resulta em alguns microporos, o que torna difícil obter um efeito de barreira (Exemplo Comparativo 4-5).
[382] EXEMPLO 4-7:
[383] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 200 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 20 a 30 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[384] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[385] (3) 0,0117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 1 h em uma velocidade de agitação de 200 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material compósito de grafeno/PET.
[386] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram fundidas e extrudadas, para obter um filme compósito de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 250 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 40 rpm e a velocidade de estiramento é 1 m/min.
[387] Após as etapas acima é obtido um filme compósito de grafeno/PET que tem bons desempenhos.
[388] EXEMPLO 4-8:
[389] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 200 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 20 a 30 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[390] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[391] (3) 0,0117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 3 h em uma velocidade de agitação de 140 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material compósito de grafeno/PET.
[392] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram fundidas e extrudadas, para obter um filme compósito de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 280 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 300 rpm e a velocidade de estiramento é 50 m/min.
[393] Após as etapas acima é obtido um filme compósito de grafeno/PET que tem bons desempenhos.
[394] EXEMPLO 5-1
[395] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 1 a 3 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[396] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[397] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[398] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter uma placa compósita de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 240 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 70 rpm e a velocidade de estiramento é 4 m/min.
[399] Após as etapas acima é obtida uma placa compósita de grafeno/PET. Propriedades específicas da placa compósita são mostradas nas Tabelas 7 e 8.
[400] EXEMPLO 5-2:
[401] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[402] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[403] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[404] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter uma placa compósita de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 240 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 70 rpm e a velocidade de estiramento é 4 m/min.
[405] Após as etapas acima é obtida uma placa compósita de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 7 e 8.
[406] EXEMPLO 5-3:
[407] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 40 a 45 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[408] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[409] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[410] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter uma placa compósita de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 240 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 70 rpm e a velocidade de estiramento é 4 m/min.
[411] Após as etapas acima é obtida uma placa compósita de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 7 e 8.
[412] EXEMPLO 5-4:
[413] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 160 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[414] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[415] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[416] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,4 parte em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter uma placa compósita de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 240 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 70 rpm e a velocidade de estiramento é 4 m/min.
[417] Após as etapas acima é obtida uma placa compósita de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 7 e 8.
[418] EXEMPLO 5-5:
[419] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[420] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[421] (3) 1,17 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[422] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,3 parte em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter uma placa compósita de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 240 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 70 rpm e a velocidade de estiramento é 4 m/min.
[423] Após as etapas acima é obtida uma placa compósita de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 7 e 8.
[424] EXEMPLO 5-6:
[425] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[426] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[427] (3) 5,85 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material compósito de grafeno/PET.
[428] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,5 parte em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter uma placa compósita de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 240 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 70 rpm e a velocidade de estiramento é 4 m/min.
[429] Após as etapas acima é obtida uma placa compósita de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 7 e 8.
[430] EXEMPLO COMPARATIVO 5-1:
[431] PET foi preparado seguindo o método descrito no Exemplo 1, exceto que não foram adicionadas microesferas de óxido de grafeno pregueadas durante o processo de preparação. Os desempenhos são mostrados nas Tabelas 7 e 8.
[432] EXEMPLO COMPARATIVO 5-2:
[433] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 0,3 a 0,7 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[434] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[435] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[436] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter uma placa compósita de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 240 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 70 rpm e a velocidade de estiramento é 4 m/min.
[437] Após as etapas acima é obtida uma placa compósita de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 7 e 8.
[438] EXEMPLO COMPARATIVO 5-3:
[439] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 70 a 80 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[440] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[441] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[442] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter uma placa compósita de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 240 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 70 rpm e a velocidade de estiramento é 4 m/min.
[443] Após as etapas acima é obtida uma placa compósita de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 7 e 8.
[444] EXEMPLO COMPARATIVO 5-4:
[445] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 220 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 10.
[446] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[447] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[448] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter uma placa compósita de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 240 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 70 rpm e a velocidade de estiramento é 4 m/min.
[449] Após as etapas acima é obtida uma placa compósita de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 7 e 8.
[450] EXEMPLO COMPARATIVO 5-5:
[451] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[452] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[453] (3) 9,36 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material compósito de grafeno/PET.
[454] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter uma placa compósita de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 240 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 70 rpm e a velocidade de estiramento é 4 m/min. Após as etapas acima é obtida uma placa compósita de grafeno/PET. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 7 e 8. A temperatura de distorção de calor é medida de acordo com GB/T 1634.1-2004. O limite de elasticidade e módulo de elasticidade são medidos de acordo com GB/T 1040.1-2006. O retardamento de chama é testado de acordo com método de teste de queima horizontal e vertical UL94.TABELA 7. PARÂMETROS ESPECÍFICOS DOS EXEMPLOS TABELA 8. PROPRIEDADES ESPECÍFICAS DOS EXEMPLOS
[455] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 5-1, Exemplo Comparativo 5-2, Exemplo 5-1, Exemplo 5-2, Exemplo 5-3, e Exemplo Comparativo 5-3 que embora a razão carbono/oxigênio em óxido de grafeno e a quantidade de óxido de grafeno adicionada sejam mantidas inalteradas, a seleção de óxido de grafeno com um tamanho em uma faixa adequada resulta em um material compósito com os desempenhos ótimos. No Exemplo Comparativo 5-2, o tamanho de óxido de grafeno é muito pequeno, assim o óxido de grafeno não pode ser um material de reforço eficaz, por si só; e no Exemplo Comparativo 5-3, o tamanho de óxido de grafeno é muito grande, o mesmo não pode ser desdobrado de forma eficaz em um óxido de grafeno semelhante a flocos após ser adicionado a um sistema de polimerização, e pode apenas ser usado como uma carga esférica pregueada para reforçar o material compósito, que resulta em um pequeno aumento na resistência à tração e módulo de elasticidade e uma leve diminuição no alongamento de ruptura. Quando o tamanho está na faixa de 1 a 50 μm, à medida que o tamanho aumenta, o óxido de grafeno pode exercer um efeito de reforço mais potente.
[456] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 5-1, Exemplo 5-2, Exemplo 5-4 e Exemplo Comparativo 5-4 que à medida que a razão carbono/oxigênio aumenta, o desempenho do material compósito se torna melhor. Isso se deve ao fato de que, à medida que a razão carbono/oxigênio aumenta, o grafeno tem menos defeitos e melhor desempenho, o que faz com que o compósito tenha um melhor desempenho. No entanto, a razão carbono/oxigênio não pode ser alta demais; caso contrário, a ligação entre folhas de óxido de grafeno é demasiado forte, e o óxido de grafeno não pode ser desdobrado durante a polimerização, assim o mesmo não pode ser melhorado com eficácia ou mesmo reduzir bastante o alongamento de ruptura (Exemplo Comparativo 5-4).
[457] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 5-1, Exemplo 5-2, Exemplo 5-5, Exemplo 5-6 e Exemplo Comparativo 5-5 que o aumento na quantidade de óxido de grafeno aumenta as propriedades mecânicas, reduz significativamente a taxa de gotejamento e melhora significativamente a condutividade elétrica do material. Após óxido de grafeno em excesso ser adicionado, embora o retardamento de chama e a condutividade elétrica sejam melhorados adicionalmente, as propriedades mecânicas do material são reduzidas. Isso é devido ao empilhamento de grafeno excessivo, o que reduz o efeito de reforço e torna o material quebradiço (Exemplo Comparativo 5-5).
[458] EXEMPLO 5-7:
[459] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 200 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 20 a 30 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[460] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[461] (3) 0,0117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 1 h em uma velocidade de agitação de 200 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um filme compósito de grafeno/PET.
[462] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 10 partes em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter uma placa compósita de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 230 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 30 rpm e a velocidade de estiramento é 0,15 m/min.
[463] Após as etapas acima é obtida uma placa compósita de grafeno/PET que tem bons desempenhos.
[464] EXEMPLO 5-8:
[465] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 20 a 30 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[466] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[467] (3) 0,0117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 3 h em uma velocidade de agitação de 140 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um filme compósito de grafeno/PET.
[468] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 10 partes em peso de um antioxidante, fundidas e extrudadas, para obter uma placa compósita de grafeno/PET. A temperatura para extrusão é 260 °C, a velocidade de rotação do parafuso é 90 rpm e a velocidade de estiramento é 6m/min.
[469] Após as etapas acima é obtida uma placa compósita de grafeno/PET que tem bons desempenhos.
[470] EXEMPLO 6-1:
[471] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 1 a 3 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[472] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[473] (3) 0,234 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[474] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e texturizadas, para obter uma fibra compósita de grafeno/PET. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D.
[475] (5) 55 partes de fibras de algodão, 40 partes de fibras compósitas de grafeno/PET e 15 partes de fibra de elastano foram mescladas para obter um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno.
[476] Após as etapas acima, um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno é obtido, como mostrado na Figura 6.
[477] EXEMPLO 6-2:
[478] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[479] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[480] (3) 0,234 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[481] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,4 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e texturizadas, para obter uma fibra compósita de grafeno/PET. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D.
[482] (5) 55 partes de fibras de algodão, 40 partes de fibras compósitas de grafeno/PET e 15 partes de fibra de elastano foram mescladas para obter um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno.
[483] Após as etapas acima é obtido um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 9.
[484] EXEMPLO 6-3:
[485] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 40 a 45 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[486] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[487] (3) 0,234 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[488] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,3 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e texturizadas, para obter uma fibra compósita de grafeno/PET. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D.
[489] (5) 55 partes de fibras de algodão, 40 partes de fibras compósitas de grafeno/PET e 15 partes de fibra de elastano foram mescladas para obter um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno.
[490] Após as etapas acima é obtido um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 9.
[491] EXEMPLO 6-4:
[492] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 160 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[493] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[494] (3) 0,234 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[495] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,6 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e texturizadas, para obter uma fibra compósita de grafeno/PET. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D.
[496] (5) 55 partes de fibras de algodão, 40 partes de fibras compósitas de grafeno/PET e 15 partes de fibra de elastano foram mescladas para obter um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno. Após as etapas acima é obtido um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 9.
[497] EXEMPLO 6-5:
[498] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[499] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[500] (3) 1,17 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[501] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,8 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e texturizadas, para obter uma fibra compósita de grafeno/PET. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D.
[502] (5) 55 partes de fibras de algodão, 40 partes de fibras compósitas de grafeno/PET e 15 partes de fibra de elastano foram mescladas para obter um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno.
[503] Após as etapas acima é obtido um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 9.
[504] EXEMPLO 6-6:
[505] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[506] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[507] (3) 5,85 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[508] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,5 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e texturizadas, para obter uma fibra compósita de grafeno/PET. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D.
[509] (5) 55 partes de fibras de algodão, 40 partes de fibras compósitas de grafeno/PET e 15 partes de fibra de elastano foram mescladas para obter um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno.
[510] Após as etapas acima é obtido um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 9.
[511] EXEMPLO COMPARATIVO 6-1:
[512] PET foi preparado seguindo o método descrito no Exemplo 1, exceto que não foram adicionadas microesferas de óxido de grafeno pregueadas durante o processo de preparação. Os desempenhos são mostrados na Tabela 9.
[513] EXEMPLO COMPARATIVO 6-2:
[514] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 0,3 a 0,7 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[515] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[516] (3) 0,234 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[517] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e texturizadas, para obter uma fibra compósita de grafeno/PET. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D.
[518] (5) 55 partes de fibras de algodão, 40 partes de fibras compósitas de grafeno/PET e 15 partes de fibra de elastano foram mescladas para obter um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno.
[519] Após as etapas acima é obtido um pano compósito de grafeno/poliéster. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 9.
[520] EXEMPLO COMPARATIVO 6-3:
[521] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 70 a 80 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[522] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[523] (3) 0,234 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[524] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e texturizadas, para obter uma fibra compósita de grafeno/PET. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D.
[525] Após as etapas acima, é constatado que a fieira é entupida, a continuidade do fio fiado não é tão boa, e a frequência de quebra de fio é alta.
[526] EXEMPLO COMPARATIVO 6-4:
[527] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 220 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 10.
[528] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[529] (3) 0,234 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[530] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e texturizadas, para obter uma fibra compósita de grafeno/PET. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D.
[531] Após as etapas acima, é constatado que a fieira é entupida, a continuidade do fio fiado não é tão boa, e a frequência de quebra de fio é alta.
[532] EXEMPLO COMPARATIVO 6-5:
[533] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[534] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[535] (3) 0,0585 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[536] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,5 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e texturizadas, para obter uma fibra compósita de grafeno/PET. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D.
[537] (5) 55 partes de fibras de algodão, 40 partes de fibras compósitas de grafeno/PET e 15 partes de fibra de elastano foram mescladas para obter um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno. Após as etapas acima é obtido um pano compósito de grafeno/poliéster. Propriedades específicas são mostradas na Tabela 9.
[538] EXEMPLO COMPARATIVO 6-6:
[539] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[540] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[541] (3) 9,36 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[542] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,5 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e texturizadas, para obter uma fibra compósita de grafeno/PET. A temperatura de fiação foi 280 °C, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 100 D.
[543] Após as etapas acima, é constatado que a fieira é entupida, a continuidade do fio fiado não é tão boa, e a frequência de quebra de fio é alta.TABELA 9. PARÂMETROS E PROPRIEDADES ESPECÍFICOS DO EXEMPLO
[544] O retardamento de chama é testado pela taxa de queima em uma direção de 45°. O fator de proteção UV (UPF) é obtido por medição com um UV espectrofotômetro e cálculo.
[545] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 6-1, Exemplo Comparativo 6-2, Exemplo 6-1, Exemplo 6-2, Exemplo 6-3 e Exemplo Comparativo 3 que embora a razão carbono/oxigênio em óxido de grafeno e a quantidade de óxido de grafeno adicionada sejam mantidas inalteradas, a seleção de óxido de grafeno com um tamanho em uma faixa adequada resulta em um pano mesclado com os desempenhos ótimos. No Exemplo Comparativo 6-2, o óxido de grafeno tem um tamanho muito pequeno e contribui pouco para a melhoria de condutividade elétrica, resistência à UV e retardamento de chama; e no Exemplo Comparativo 6-3, o tamanho do óxido de grafeno é muito grande, o mesmo não pode ser desdobrado de forma eficaz em um óxido de grafeno semelhante a flocos após ser adicionado a um sistema de polimerização e pode ser usado apenas como uma carga esférica pregueada para reforçar o material compósito, o que faz com que a fiabilidade e continuidade do material diminuam significativamente. Quando o tamanho está na faixa de 1 a 50 μm, à medida que o tamanho aumenta, o óxido de grafeno pode exercer um efeito de reforço mais potente.
[546] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 6-1, Exemplo 6-2, Exemplo 6-4 e Exemplo Comparativo 6-4 que à medida que a razão carbono/oxigênio aumenta, o desempenho do pano se torna melhor. Isso se deve ao fato de que, à medida que a razão carbono/oxigênio aumenta, o grafeno tem menos defeitos e melhor desempenho, o que faz com que o compósito tenha um melhor desempenho. No entanto, a razão carbono/oxigênio não pode ser alta demais; caso contrário, a ligação entre folhas de óxido de grafeno é demasiado forte e o óxido de grafeno ainda é mantido empilhado durante a polimerização e obstrui a fieira, o que provoca dificuldade em produção contínua (Exemplo Comparativo 6-4).
[547] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 6-1, Exemplo Comparativo 6-5, Exemplo 6-2, Exemplo 6-5, Exemplo 6-6 e Exemplo Comparativo 6-6 que o aumento na quantidade de óxido de grafeno aumenta o retardamento de chama e melhora significativamente a resistência à UV do pano. Em uma dosagem baixa, o grafeno não funciona efetivamente como grafeno (Exemplo Comparativo 6-5). No entanto, onde a dosagem é alta demais, o grafeno é reduzido e sofre empilhamento intenso durante a polimerização para formar um agregado, o que reduz a fiabilidade (Exemplo Comparativo 6-6). Portanto, a quantidade de óxido de grafeno precisa ser controlada dentro de uma faixa razoável.
[548] Em resumo, ao controlar a quantidade das microesferas de óxido de grafeno pregueadas, a razão carbono/oxigênio e o tamanho de óxido de grafeno dentro de uma faixa razoável, pode ser obtido um pano mesclado com excelente resistência à UV e retardamento de chama.
[549] EXEMPLO 6-7:
[550] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 200 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 20 a 30 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[551] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[552] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 3 h em uma velocidade de agitação de 140 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material compósito de grafeno/PET.
[553] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 10 partes em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e texturizadas, para obter uma fibra compósita de grafeno/PET. A temperatura de fiação foi 270X, a velocidade de fiação foi 3.000 m/min, a razão de estiramento foi 1,5 e o número de Denier foi 400 D.
[554] (5) 40 partes de fibras de algodão, 30 partes de fibras compósitas de grafeno/PET e 10 partes de fibra de elastano foram mescladas para obter um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno.
[555] Após as etapas acima é obtido um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno com bom desempenho.
[556] EXEMPLO 6-8:
[557] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 20 a 30 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[558] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[559] (3) 5,85 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 1 h em uma velocidade de agitação de 200 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material compósito de grafeno/PET.
[560] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e texturizadas, para obter uma fibra compósita de grafeno/PET. A temperatura de fiação foi 285X, a velocidade de fiação foi 3600 m/min, a razão de estiramento foi 4 e o número de Denier foi 30 D.
[561] (5) 60 partes de fibras de algodão, 50 partes de fibras compósitas de grafeno/PET e 20 partes de fibra de elastano foram mescladas para obter um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno.
[562] Após as etapas acima é obtido um pano mesclado de poliéster modificado por grafeno com bom desempenho.
[563] EXEMPLO 7-1:
[564] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 1 a 3 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[565] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[566] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[567] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e enroladas, para obter uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV. A temperatura para extrusão é 280 °C e a velocidade de enrolamento é 3600 m/min.
[568] Após as etapas acima é obtida uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 10 e 11.
[569] EXEMPLO 7-2:
[570] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[571] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[572] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[573] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e enroladas, para obter uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV. A temperatura para extrusão é 280 °C e a velocidade de enrolamento é 3600 m/min.
[574] Após as etapas acima é obtida uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 10 e 11.
[575] EXEMPLO 7-3:
[576] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 40 a 45 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[577] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[578] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[579] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e enroladas, para obter uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV. A temperatura para extrusão é 280 °C e a velocidade de enrolamento é 3600 m/min.
[580] Após as etapas acima é obtida uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 10 e 11.
[581] EXEMPLO 7-4:
[582] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 160 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[583] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[584] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[585] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,4 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e enroladas, para obter uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV. A temperatura para extrusão é 280 °C e a velocidade de enrolamento é 3600 m/min.
[586] Após as etapas acima é obtida uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 10 e 11.
[587] EXEMPLO 7-5:
[588] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[589] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[590] (3) 1,17 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[591] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,3 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e enroladas, para obter uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV. A temperatura para extrusão é 280 °C e a velocidade de enrolamento é 3600 m/min.
[592] Após as etapas acima é obtida uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 10 e 11.
[593] EXEMPLO 7-6:
[594] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[595] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[596] (3) 5,85 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material compósito de grafeno/PET.
[597] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,5 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e enroladas, para obter uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV. A temperatura para extrusão é 280 °C e a velocidade de enrolamento é 3600 m/min.
[598] Após as etapas acima é obtida uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 10 e 11.
[599] EXEMPLO COMPARATIVO 7-1:
[600] PET foi preparado seguindo o método descrito no Exemplo 1, exceto que não foram adicionadas microesferas de óxido de grafeno pregueadas durante o processo de preparação. Os desempenhos são mostrados nas Tabelas 10 e 11.
[601] EXEMPLO COMPARATIVO 7-2:
[602] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 0,3 a 0,7 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[603] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[604] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[605] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,3 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e enroladas, para obter uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV. A temperatura para extrusão é 280 °C e a velocidade de enrolamento é 3600 m/min.
[606] Após as etapas acima é obtida uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV. Propriedades específicas são mostradas nas Tabelas 10 e 11.
[607] EXEMPLO COMPARATIVO 7-3:
[608] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 70 a 80 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[609] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[610] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[611] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e enroladas, para obter uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV. A temperatura para extrusão é 280 °C e a velocidade de enrolamento é 3600 m/min.
[612] Após as etapas acima, é constatado que a fieira é entupida, a continuidade do fio fiado não é tão boa, e a frequência de quebra de fio é alta.
[613] EXEMPLO COMPARATIVO 7-4:
[614] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 220 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 10.
[615] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[616] (3) 0,117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PET.
[617] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e enroladas, para obter uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV. A temperatura para extrusão é 280 °C e a velocidade de enrolamento é 3600 m/min.
[618] Após as etapas acima, é constatado que a fieira é entupida, a continuidade do fio fiado não é tão boa, e a frequência de quebra de fio é alta.
[619] EXEMPLO COMPARATIVO 7-5:
[620] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 10 a 15 μm e a razão carbono/oxigênio é 2,5.
[621] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[622] (3) 9,36 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 2 h em uma velocidade de agitação de 160 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material compósito de grafeno/PET.
[623] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 0,2 parte em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e enroladas, para obter uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV. A temperatura para extrusão é 280 °C e a velocidade de enrolamento é 3600 m/min.
[624] Após as etapas acima, é constatado que a fieira é entupida, a continuidade do fio fiado não é tão boa, e a frequência de quebra de fio é alta.TABELA 10. PARÂMETROS ESPECÍFICOS DOS EXEMPLOS TABELA 11. PROPRIEDADES ESPECÍFICAS DOS EXEMPLOS
[625] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 7-1, Exemplo Comparativo 7-2, Exemplo 7-1, Exemplo 7-2, Exemplo 7-3 e Exemplo Comparativo 7-3 que embora a razão carbono/oxigênio em óxido de grafeno e a quantidade de óxido de grafeno adicionada sejam mantidas inalteradas, a seleção de óxido de grafeno com um tamanho em uma faixa adequada resulta em um pano funcional com os desempenhos ótimos. No Exemplo Comparativo 7-2, o tamanho de óxido de grafeno é muito pequeno, assim, o óxido de grafeno não pode ser um material de reforço eficaz, por si só; e no Exemplo Comparativo 3, o tamanho de óxido de grafeno é muito grande, o mesmo não pode ser desdobrado de forma eficaz em um óxido de grafeno semelhante a flocos após ser adicionado a um sistema de polimerização e pode ser usado apenas como uma carga esférica pregueada para reforçar o material compósito, o que faz com que a fiabilidade e a continuidade do material diminuam significativamente. Quando o tamanho está na faixa de 1 a 50 μm, à medida que o tamanho aumenta, o óxido de grafeno pode exercer um efeito de reforço mais potente.
[626] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 7-1, Exemplo 7-2, Exemplo 7-4 e Exemplo Comparativo 7-4 que, à medida que a razão carbono/oxigênio aumenta, o desempenho da fibra compósita se torna melhor. Isso se deve ao fato de que, à medida que a razão carbono/oxigênio aumenta, o grafeno tem menos defeitos e melhor desempenho, o que faz com que o compósito tenha um melhor desempenho. No entanto, a razão carbono/oxigênio não pode ser alta demais; caso contrário, a ligação entre folhas de óxido de grafeno é demasiado forte e o óxido de grafeno ainda é mantido empilhado durante a polimerização e obstrui a fieira, o que provoca dificuldade em produção contínua (Exemplo Comparativo 7-4).
[627] Pode ser constatado através da análise do Exemplo Comparativo 7-1, Exemplo 7-2, Exemplo 7-5, Exemplo 7-6 e Exemplo Comparativo 7-5 que o aumento na quantidade de óxido de grafeno permite que as propriedades mecânicas, resistência à UV e retardamento de chama da fibra compósita aumentem significativamente. Após óxido de grafeno em excesso ser adicionado, o grafeno sofre empilhamento intenso durante o processo de redução para formar um agregado, o que reduz a fiabilidade (Exemplo Comparativo 7-5).
[628] EXEMPLO 7-7:
[629] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 200 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 20 a 30 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[630] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[631] (3) 0,0117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 1 h em uma velocidade de agitação de 200 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material compósito de grafeno/PET.
[632] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram misturadas uniformemente com 10 partes em peso de um antioxidante, fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e enroladas, para obter uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV. A temperatura para extrusão é 280 °C e a velocidade de enrolamento é 3000 m/min.
[633] Após as etapas acima é obtida uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV com bom desempenho.
[634] EXEMPLO 7-8:
[635] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 200 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 20 a 30 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[636] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 53 partes em peso de etileno glicol e 0,02 parte em peso de acetato de sódio foram completamente misturadas por agitação, e submetidas a uma reação de esterificação a 250 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[637] (3) 0,0117 parte em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,018 parte em peso de antimônio etileno glicol foram adicionados ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 3 h em uma velocidade de agitação de 140 rpm, aquecidos a 285 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material compósito de grafeno/PET.
[638] (4) 100 partes em peso do material nanocompósito de grafeno/PET foram fiadas, resfriadas, oleadas, estiradas e enroladas, para obter uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV. A temperatura para extrusão é 285 °C, e a velocidade de enrolamento é 4.800 m/min.
[639] Após as etapas acima é obtida uma fibra de poliéster modificada por grafeno retardante de chama e resistente a UV com bom desempenho.
[640] EXEMPLO 8-1:
[641] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 180 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 40 a 45 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[642] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 72 partes em peso de butanodiol, e 0,02 parte em peso de titanato de tetrabutila foram misturadas completamente por agitação e submetidas a uma reação de esterificação em 235 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[643] (3) 8 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,02 parte em peso de titanato de tetrabutila foram adicionadas ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 3 h, aquecidos a 255 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PBT.
[644] Após as etapas acima é obtido um material nanocompósito de grafeno/PBT, como mostrado na Figura 7.
[645] Além disso, através de um grande número de testes comparativos, é constatado que o tamanho de óxido de grafeno (1 a 50 μm), razão carbono/oxigênio (2,5 a 5), temperatura de secagem por atomização (130 a 200 °C) e proporção de óxido de grafeno em todo o sistema são todos condições necessárias para obter um material compósito de grafeno/PBT com dispersão uniforme e desempenho excelente. Comparado com PBT puro, a resistência à tração é aumentada por mais do que 5%, e o módulo é aumentado por mais do que 10%, a resistividade é 107 a 103 Q m, e o fator de proteção UV (UPF) é maior do que 40 após ser fiado e tecido em um pano. Esse exemplo mostra apenas um resultado preferido adicional. A resistência à tração e módulo de elasticidade são 25% e 45% superiores àqueles de PBT puro, a resistividade é 103 Q m e o fator de proteção UV (UPF) é maior do que 130 após ser fiado e tecido em um pano.
[646] EXEMPLO 8-2:
[647] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 140 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 40 a 50 μm e a razão carbono/oxigênio é 3.
[648] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 63 partes em peso de propanodiol e 0,02 parte em peso de titanato de tetrabutila foram misturadas completamente por agitação e submetidas a uma reação de esterificação a 240 °C até nenhuma água ser produzida.
[649] (3) 8 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,02 parte em peso de titanato de tetraisobutila foram adicionadas ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 3 h, aquecidos a 260 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PBT.
[650] Após as etapas acima é obtido um material nanocompósito de grafeno/PTT.
[651] Além disso, através de um grande número de testes comparativos, é constatado que o tamanho de óxido de grafeno (1 a 50 μm), razão carbono/oxigênio (2,5 a 5), temperatura de secagem por atomização (130 a 200 °C) e proporção de óxido de grafeno em todo o sistema são todos condições necessárias para obter um material compósito de grafeno/PTT com dispersão uniforme e desempenho excelente. Comparado com PTT puro, a resistência à tração é aumentada por mais do que 5% e o módulo é aumentado por mais do que 8%, a resistividade é 107 a 103 Q m e o fator de proteção UV (UPF) é maior do que 40 após ser fiado e tecido em um pano. Esse exemplo mostra apenas um resultado preferido adicional. A resistência à tração e módulo de elasticidade são 20% e 50% superiores àqueles de PET puro, a resistividade é 103 Q m e o fator de proteção UV (UPF) é maior do que 140 após ser fiado e tecido em um pano.
[652] EXEMPLO 8-3:
[653] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 180 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 40 a 45 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[654] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 132 partes em peso de 1,4- ciclohexanodimetanol e 0,01 parte em peso de titanato de tetrabutila foram completamente misturadas por agitação e submetidas a uma reação de esterificação a 220 °C até nenhuma água ser produzida.
[655] (3) 7 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,03 parte em peso de titanato de tetrabutila foram adicionadas ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 3 h, aquecidos a 290 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PCT.
[656] Após as etapas acima é obtido um material nanocompósito de grafeno/PCT.
[657] Além disso, através de um grande número de testes comparativos, é constatado que o tamanho de óxido de grafeno (1 a 50 μm), razão carbono/oxigênio (2,5 a 5), temperatura de secagem por atomização (130 a 200 °C) e proporção de óxido de grafeno em todo o sistema são todos condições necessárias para obter um material compósito de grafeno/PBT com dispersão uniforme e desempenho excelente. Comparado com PTT puro, a resistência à tração é aumentada por mais do que 5% e o módulo é aumentado por mais do que 10%, a resistividade é 107 a 103 Q m e o fator de proteção UV (UPF) é maior do que 40 após ser fiado e tecido em um pano. Esse exemplo mostra apenas um resultado preferido adicional. A resistência à tração e módulo de elasticidade são 18% e 39% superiores àqueles de PCT puro, a resistividade é 103 Q m e o fator de proteção UV (UPF) é maior do que 145 após ser fiado e tecido em um pano.
[658] EXEMPLO 8-4:
[659] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 180 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 40 a 45 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[660] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 40 partes em peso de butanodiol, 36 partes em peso de propanodiol e 0,02 parte em peso de titanato de tetrabutila foram misturados completamente por agitação e submetidos a uma reação de esterificação em 240 °C até nenhuma água ser produzida.
[661] (3) 8 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,03 parte em peso de titanato de tetrabutila foram adicionadas ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 3 h, aquecidos a 260 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PBT.
[662] Após as etapas acima é obtido um material nanocompósito de grafeno/PBT/PTT.
[663] Além disso, através de um grande número de testes comparativos, é constatado que o tamanho de óxido de grafeno (1 a 50 μm), razão carbono/oxigênio (2,5 a 5), temperatura de secagem por atomização (130 a 200 °C) e proporção de óxido de grafeno em todo o sistema são todos condições necessárias para obter um material compósito de grafeno/PBT/PTT com dispersão uniforme e desempenho excelente. Comparado com /PBT/PTT sem grafeno, a resistência à tração é aumentada por mais do que 8% e o módulo é aumentado por mais do que 12%, a resistividade é 107 a 103 Q m e o fator de proteção UV (UPF) é maior do que 30 após ser fiado e tecido em um pano. Esse exemplo mostra apenas um resultado preferido adicional. A resistência à tração e módulo de elasticidade são 27% e 50% superiores àqueles de PBT puro, a resistividade é 103 Q m e o fator de proteção UV (UPF) é maior do que 130 após ser fiado e tecido em um pano.
[664] EXEMPLO 8-5:
[665] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 1 a 5 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[666] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 125 partes em peso de 1,4- ciclohexanodimetanol e 0,02 parte em peso de titanato de tetrabutila foram completamente misturadas por agitação e submetidas a uma reação de esterificação a 220 °C até nenhuma água ser produzida.
[667] (3) 0,5 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,1 parte em peso de titanato de tetrabutila foram adicionadas ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 3 h, aquecidos a 290 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PCT.
[668] Após as etapas acima é obtido um material nanocompósito de grafeno/PCT. A resistência à tração e módulo de elasticidade são 10% e 15% superiores àqueles de PCT puro, a resistividade é 106 Q m e o fator de proteção UV (UPF) é maior do que 50 após ser fiado e tecido em um pano.
[669] EXEMPLO 8-6:
[670] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 200 °C para obter microesferas de óxido de grafeno, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 40 a 45 μm e a razão carbono/oxigênio é 5.
[671] (2) 100 partes em peso de ácido tereftálico, 76 partes em peso de butanodiol, e 0,03 parte em peso de titanato de tetrabutila foram misturadas completamente por agitação e submetidas a uma reação de esterificação em 235 °C até que nenhuma água fosse produzida.
[672] (3) 0,1 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,05 parte em peso de titanato de tetrabutila foram adicionadas ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubados com agitação por 3 h, aquecidos a 255 °C e evacuados para permitir que a reação prosseguisse até que nenhum calor fosse liberado do sistema e, então, granulados com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/PBT.
[673] Após as etapas acima é obtido um material nanocompósito de grafeno/PBT. A resistência à tração e módulo de elasticidade são 15% e 25% superiores àqueles de PBT puro, a resistividade é 107 Q m e o fator de proteção UV (UPF) é maior do que 40 após ser fiado e tecido em um pano.
[674] EXEMPLO 9-1:
[675] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 0,3 a 5 μm e 1 μm em média, a razão carbono/oxigênio é 5 e o teor de umidade é menor do que 0,1%.
[676] (2) 3,5 partes em peso de microesferas de óxido de grafeno pregueadas e 2 partes em peso de água deionizada foram adicionadas a 100 partes em peso de material fundido de caprolactama e completamente agitadas a 80 °C a uma alta velocidade (400 rpm) para formar uma dispersão.
[677] (3) sob uma atmosfera de nitrogênio, a dispersão foi adicionada a um reator de policondensação, aquecida para 250 a 270 °C e reagida sob 0,5 a 1 MPa por 3 h e, então, sob vácuo por 4 h para obter um material fundido de polímero; e, por fim, o material fundido de polímero foi granulado com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/nylon 6.
[678] Esse material foi fiado a uma alta velocidade para obter um rolo de fio. Devido à quantidade superior de grafeno adicionada, o fio tem uma alta resistência à UV e um limiar de percolação muito baixo.
[679] As propriedades do material nanocompósito de grafeno/nylon obtido 6 são mostradas na Tabela 12.
[680] EXEMPLO 9-2:
[681] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 1 a 20 μm e 10 μm em média, a razão carbono/oxigênio é 4,2 e o teor de umidade é menor do que 0,1%.
[682] (2) 2 partes em peso de microesferas de óxido de grafeno pregueadas e 2 partes em peso de água deionizada foram adicionadas a 100 partes em peso de material fundido de caprolactama e completamente agitadas a 80 °C a uma alta velocidade (400 rpm) para formar uma dispersão.
[683] (3) sob uma atmosfera de nitrogênio, a dispersão foi adicionada a um reator de policondensação, aquecida para 250 a 270 °C e reagida sob 0,5 a 1 MPa por 3 h e, então, sob vácuo por 4 h para obter um material fundido de polímero; e, por fim, o material fundido de polímero foi granulado com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/nylon 6.
[684] As propriedades do material nanocompósito de grafeno/nylon obtido 6 são mostradas na Tabela 12.
[685] EXEMPLO 9-3:
[686] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 1 a 40 μm e 20 μm em média, a razão carbono/oxigênio é 3,9 e o teor de umidade é menor do que 0,1%.
[687] (2) 0,5 partes em peso de microesferas de óxido de grafeno pregueadas e 2 partes em peso de água deionizada foram adicionadas a 100 partes em peso de material fundido de caprolactama e completamente agitadas a 80 °C a uma alta velocidade (400 rpm) para formar uma dispersão.
[688] (3) sob uma atmosfera de nitrogênio, a dispersão foi adicionada a um reator de policondensação, aquecida para 250 a 270 °C e reagida sob 0,5 a 1 MPa por 3 h e, então, sob vácuo por 4 h para obter um material fundido de polímero; e, por fim, o material fundido de polímero foi granulado com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/nylon 6.
[689] As propriedades do material nanocompósito de grafeno/nylon obtido 6 são mostradas na Tabela 12.
[690] EXEMPLO 9-4:
[691] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 150 °C para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 20 a 50 μm e 40 μm em média, a razão carbono/oxigênio é 3 e o teor de umidade é menor do que 0,1%.
[692] (2) 0,2 partes em peso de microesferas de óxido de grafeno pregueadas e 1,5 partes em peso de água deionizada foram adicionadas a 100 partes em peso de material fundido de caprolactama e completamente agitadas a 80 °C a uma alta velocidade (400 rpm) para formar uma dispersão.
[693] (3) sob uma atmosfera de nitrogênio, a dispersão foi adicionada a um reator de policondensação, aquecida para 250 a 270 °C e reagida sob 0,5 a 1 MPa por 3 h e, então, sob vácuo por 4 h para obter um material fundido de polímero; e, por fim, o material fundido de polímero foi granulado com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/nylon 6.
[694] As propriedades do material nanocompósito de grafeno/nylon obtido 6 são mostradas na Tabela 12.
[695] EXEMPLO 9-5:
[696] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 160 °C para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho médio de 50 μm, a razão carbono/oxigênio é 2,5 e o teor de umidade é menor do que 0,1%.
[697] (2) 0,01 partes em peso de microesferas de óxido de grafeno pregueadas e 1 parte em peso de água deionizada foram adicionadas a 100 partes em peso de material fundido de caprolactama e completamente agitadas a 80 °C a uma alta velocidade (400 rpm) para formar uma dispersão.
[698] (3) sob uma atmosfera de nitrogênio, a dispersão foi adicionada a um reator de policondensação, aquecida para 250 a 270 °C e reagida sob 0,5 a 1 MPa por 3 h e, então, sob vácuo por 4 h para obter um material fundido de polímero; e, por fim, o material fundido de polímero foi granulado com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/nylon 6.
[699] As propriedades do material nanocompósito de grafeno/nylon obtido 6 são mostradas na Tabela 12.
[700] EXEMPLO 9-6:
[701] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 1 a 20 μm e 15 μm em média, a razão carbono/oxigênio é 3,9 e o teor de umidade é menor do que 0,1%.
[702] (2) 0,005 partes em peso de microesferas de óxido de grafeno pregueadas e 1 parte em peso de água deionizada foram adicionadas a 100 partes em peso de material fundido de caprolactama e completamente agitadas a 80 °C a uma alta velocidade (400 rpm) para formar uma dispersão.
[703] (3) sob uma atmosfera de nitrogênio, a dispersão foi adicionada a um reator de policondensação, aquecida para 250 a 270 °C e reagida sob 0,5 a 1 MPa por 3 h e, então, sob vácuo por 4 h para obter um material fundido de polímero; e, por fim, o material fundido de polímero foi granulado com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/nylon 6.
[704] As propriedades do material nanocompósito de grafeno/nylon obtido 6 são mostradas na Tabela 13.
[705] EXEMPLO 9-7:
[706] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 1 a 20 μm e 15 μm em média, a razão carbono/oxigênio é 3,9 e o teor de umidade é menor do que 0,1%.
[707] (2) 4 partes em peso de microesferas de óxido de grafeno pregueadas e 3 partes em peso de água deionizada foram adicionadas a 100 partes em peso de material fundido de caprolactama e completamente agitadas a 80 °C a uma alta velocidade (400 rpm) para formar uma dispersão.
[708] (3) sob uma atmosfera de nitrogênio, a dispersão foi adicionada a um reator de policondensação, aquecida para 250 a 270 °C e reagida sob 0,5 a 1 MPa por 3 h e, então, sob vácuo por 4 h para obter um material fundido de polímero; e, por fim, o material fundido de polímero foi granulado com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/nylon 6.
[709] As propriedades do material nanocompósito de grafeno/nylon obtido 6 são mostradas na Tabela 13.
[710] EXEMPLO 9-8:
[711] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 0,1 a 0,8 μm e 0,5 μm em média, a razão carbono/oxigênio é 3,9 e o teor de umidade é menor do que 0,1%.
[712] (2) 0,2 partes em peso de microesferas de óxido de grafeno pregueadas e 1 parte em peso de água deionizada foram adicionadas a 100 partes em peso de material fundido de caprolactama e completamente agitadas a 80 °C a uma alta velocidade (400 rpm) para formar uma dispersão.
[713] (3) sob uma atmosfera de nitrogênio, a dispersão foi adicionada a um reator de policondensação, aquecida para 250 a 270 °C e reagida sob 0,5 a 1 MPa por 3 h e, então, sob vácuo por 4 h para obter um material fundido de polímero; e, por fim, o material fundido de polímero foi granulado com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/nylon 6.
[714] As propriedades do material nanocompósito de grafeno/nylon obtido 6 são mostradas na Tabela 13.
[715] EXEMPLO 9-9:
[716] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 80 a 120 μm e 100 μm em média, a razão carbono/oxigênio é 3,9 e o teor de umidade é menor do que 0,1%.
[717] (2) 0,2 partes em peso de microesferas de óxido de grafeno pregueadas e 2 partes em peso de água deionizada foram adicionadas a 100 partes em peso de material fundido de caprolactama e completamente agitadas a 80 °C a uma alta velocidade (400 rpm) para formar uma dispersão.
[718] (3) sob uma atmosfera de nitrogênio, a dispersão foi adicionada a um reator de policondensação, aquecida para 250 a 270 °C e reagida sob 0,5 a 1 MPa por 3 h e, então, sob vácuo por 4 h para obter um material fundido de polímero; e, por fim, o material fundido de polímero foi granulado com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/nylon 6.
[719] As propriedades do material nanocompósito de grafeno/nylon obtido 6 são mostradas na Tabela 13.
[720] EXEMPLO 9-10:
[721] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 0,1 a 0,8 μm e 15 μm em média, a razão carbono/oxigênio é 1,7 e o teor de umidade é menor do que 0,1%.
[722] (2) 0,2 partes em peso de microesferas de óxido de grafeno pregueadas e 2 partes em peso de água deionizada foram adicionadas a 100 partes em peso de material fundido de caprolactama e completamente agitadas a 80 °C a uma alta velocidade (400 rpm) para formar uma dispersão.
[723] (3) sob uma atmosfera de nitrogênio, a dispersão foi adicionada a um reator de policondensação, aquecida para 250 a 270 °C e reagida sob 0,5 a 1 MPa por 3 h e, então, sob vácuo por 4 h para obter um material fundido de polímero; e, por fim, o material fundido de polímero foi granulado com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/nylon 6.
[724] As propriedades do material nanocompósito de grafeno/nylon obtido 6 são mostradas na Tabela 13.
[725] EXEMPLO 9-11:
[726] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho de 0,1 a 0,8 μm e 15 μm em média, a razão carbono/oxigênio é 6,5 e o teor de umidade é menor do que 0,1%.
[727] (2) 0,2 partes em peso de microesferas de óxido de grafeno pregueadas e 2 partes em peso de água deionizada foram adicionadas a 100 partes em peso de material fundido de caprolactama e completamente agitadas a 80 °C a uma alta velocidade (400 rpm) para formar uma dispersão.
[728] (3) sob uma atmosfera de nitrogênio, a dispersão foi adicionada a um reator de policondensação, aquecida para 250 a 270 °C e reagida sob 0,5 a 1 MPa por 3 h e, então, sob vácuo por 4 h para obter um material fundido de polímero; e, por fim, o material fundido de polímero foi granulado com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/nylon 6.
[729] As propriedades do material nanocompósito de grafeno/nylon obtido 6 são mostradas na Tabela 13.
[730] A fim de explicar sistematicamente a melhoria no desempenho abrangente dos materiais nanocompósitos de grafeno/nylon 6 obtidos na presente invenção em relação aos materiais puros de nylon 6, as propriedades mecânicas, a resistência a alta temperatura e a resistência ao envelhecimento anti-UV dos materiais compósitos obtidos nos exemplos 9-1 a 9-5 estão listados na Tabela 12 para comparação. A Tabela 13 compara o desempenho dos materiais nanocompósitos de grafeno/nylon 6 (Exemplos 9-6 a 9-11) obtidos com o grafeno que vai além dos parâmetros técnicos do grafeno descrito na presente invenção com o material compósito (Exemplo 9-3) obtido com uma composição melhor.TABELA 12 TABELA 13
[731] EXEMPLO 9-12:
[732] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho médio de 5 μm, a razão carbono/oxigênio é 3,9 e o teor de umidade é menor do que 0,1%.
[733] (2) 0,2 partes em peso de microesferas de óxido de grafeno pregueadas e 2 partes em peso de água deionizada foram adicionadas a 100 partes em peso de material fundido de caprolactama e completamente agitadas a 80 °C a uma alta velocidade (400 rpm) para formar uma dispersão.
[734] (3) A dispersão foi polimerizada continuamente em um tubo VK, em que a temperatura de polimerização era 260 °C e o tempo de polimerização foi 20 h; e o material fundido de polímero foi granulado com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/nylon 6.
[735] O material nanocompósito de grafeno/nylon 6 obtido tem bons desempenhos.
[736] EXEMPLO 9-13:
[737] (1) Uma dispersão de óxido de grafeno de camada única foi seca por secagem por atomização a uma temperatura de 130 °C para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas, em que a folha de óxido de grafeno tem um tamanho médio de 3 μm, a razão carbono/oxigênio é 2,5 e o teor de umidade é menor do que 0,1%.
[738] (2) 1 parte em peso de microesferas de óxido de grafeno pregueadas e 2 partes em peso de água deionizada foram adicionadas a 100 partes em peso de material fundido de caprolactama, e completamente agitadas a 80 °C a uma alta velocidade (400 rpm) para formar uma dispersão.
[739] (3) A dispersão foi polimerizada continuamente em um tubo VK, em que a temperatura de polimerização era 260 °C e o tempo de polimerização foi 20 h; e o material fundido de polímero foi granulado com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno/nylon 6.
[740] O material nanocompósito de grafeno/nylon 6 obtido tem bons desempenhos.

Claims (4)

1. MÉTODO PARA PREPARAR UM MATERIAL NANOCOMPÓSITO DE GRAFENO-POLIÉSTER caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: (1) secar uma dispersão de óxido de grafeno de camada única com um tamanho de 1 a 50 μm por secagem por atomização para obter microesferas de óxido de grafeno pregueadas que têm uma razão carbono/oxigênio de 2,5 a 5; (2) misturar completamente 100 partes em peso de ácido tereftálico, 50 a 150 partes em peso de um diol e 0,01 a 0,5 parte em peso de um catalisador por agitação, e submeter a mistura a uma reação de esterificação a 200 a 260 °C até nenhuma água ser produzida; e (3) adicionar 0,02 a 10 partes em peso das microesferas de óxido de grafeno pregueadas obtidas na Etapa (1) e 0,01 a 1 parte em peso de um catalisador ao produto de esterificação obtido na Etapa (2), incubar com agitação por 1 a 3 h, aquecer a 240 a 310 °C e evacuar para permitir que a reação avance até nenhum calor ser liberado do sistema e, então, granular com resfriamento por água para obter um material nanocompósito de grafeno-poliéster.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o diol na Etapa (2) é butanodiol em uma quantidade de 60 a 76,8 partes em peso, propileno glicol em uma quantidade de 50 a 70 partes em peso ou 1,4-ciclohexanodimetanol em uma quantidade de 121,4 a 147,5 partes em peso.
3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o catalisador na Etapa (2) é um ou mais dentre um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de sódio, titânio, chumbo e estanho.
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o catalisador na Etapa (3) é um ou mais dentre um óxido, um sal inorgânico e um composto orgânico de antimônio, titânio, chumbo e estanho.
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