DE112018001356T5

DE112018001356T5 - Modifiziertes Faserprodukt, Herstellungsverfahren dafür und Verwendung davon

Info

Publication number: DE112018001356T5
Application number: DE112018001356.1T
Authority: DE
Inventors: Jinzhu ZHANG; Wenping Wang; An Zhang; Ding Liu
Original assignee: Shandong Shengquan New Material Co Ltd
Current assignee: Shandong Shengquan New Material Co Ltd
Priority date: 2017-03-15
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2019-11-28
Also published as: WO2018166477A1; KR20190125480A; JP6852200B2; JP2020514570A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein modifiziertes Faserprodukt, wobei das modifizierte Faserprodukt modifizierte Fasern enthält, wobei sich im Inneren der modifizierten Fasern eine Substanz auf Graphenbasis befindet und an der Außenseite der modifizierten Fasern auch eine Substanz auf Graphenbasis befindet. Das Verfahren umfasst das Imprägnieren eines unmodifizierten Faserprodukts mit einer Substanzdispersion auf Graphenbasis, das Durchführen einer Wärmebehandlung während oder nach dem Imprägnieren und dann Abkühlen und Trocknen derselben, um ein behandeltes Faserprodukt zu erhalten, wobei der Temperaturbereich der Behandlung die Temperatur des hochelastischen Zustandes eines Fasermaterials in dem unmodifizierten Faserprodukt ist. In der vorliegenden Erfindung weisen sowohl das Innere als auch das Äußere der Fasern Graphen auf, das daran haftet oder in diese gefüllt ist, was die Gleichmäßigkeit der Anwesenheit von Graphen erhöht und die elektrische Leitfähigkeit der Fasern verbessert. Das durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Herstellungsverfahren ist in der Lage, das Innere der Fasern effektiv mit Graphen zu füllen, während die Außenseite der Fasern mit einer Substanz auf Graphenbasis beschichtet wird, um eine gleichmäßige Verteilung des Graphens in den Fasern zu erzielen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Herstellung von Faserprodukten und insbesondere ein modifiziertes Faserprodukt, ein Herstellungsverfahren für das modifizierte Faserprodukt und die Verwendung des modifizierten Faserprodukts, insbesondere eines leitfähigen modifizierten Faserprodukts, ein Herstellungsverfahren für das leitfähige modifizierte Faserprodukt und die Verwendung des leitfähigen modifizierten Faserprodukts.
Hintergrund
Eine leitfähige Faser wird seit den 1960er Jahren entwickelt. Die leitfähige Faser weist im Allgemeinen einen spezifischen Widerstand von weniger als 10⁷ Ω·cm in einer Standardumgebung (20 °C Temperatur und 65% Luftfeuchtigkeit) auf. Ein Entwicklungsverfahren der leitfähigen Faser umfasst im Allgemeinen vier Stufen: eine Metallfaser, eine Kohlefaser und eine leitfähige Verbundfaser, enthaltend ein Rußpolymer, eine leitfähige Faser, enthaltend ein Metallsalz, und eine leitfähige Polymerfaser. Obwohl die leitfähige Faser weit entwickelt ist, weist die leitfähige Faser immer noch bestimmte Mängel auf. Zum Beispiel weist das Gewebe aus einer leitfähigen Metallfaser und einer metallisierten leitfähigen Faser ein raues Gefühl und einen schlechten Tragekomfort auf und ein Verfahren eines leitfähigen Polymers ist kompliziert und weist ein schwerwiegendes Umweltverschmutzungsproblem auf. Darüber hinaus weist der Verbund aus Faserprodukt und Graphen, der durch Beschichtung oder ein einfaches Imprägnierungsverfahren hergestellt wird, eine geringe Vermischungs- bzw. Compoundierfestigkeit bzw.-beständigkeit auf und nach mehrmaligem Waschen des Faserprodukts gehen zusätzliche Funktionen verloren. Daher hat die Entwicklung eines neuen Verfahrens zur Herstellung einer leitfähigen Faser eine große Bedeutung und eine praktische Anwendungsperspektive.
Graphen ist ein zweidimensionales Material mit einer Wabenstruktur, das aus einschichtigen sp2-hybridisierten Kohlenstoffatomen besteht. Graphen weist viele ausgezeichnete Eigenschaften (hohe Festigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit, hohe elektrische Leitfähigkeit und geringes Gewicht) und ein π-konjugiertes System auf. Seit seiner Entdeckung im Jahr 2004 hat sich Graphen zu einem Brennpunkt der Forschung in der wissenschaftlichen Gemeinschaft entwickelt. Während die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Graphen untersucht werden, sind auf Graphen bezogene Verbundwerkstoffe entstanden. In der existierenden Technik wird das Graphen mit einer Textilfaser verbunden, mit dem Ziel, eine funktionelle Faser mit elektrischer Leitfähigkeit, Ferninfraroteigenschaften und anderen Eigenschaften zu erhalten und des Weiteren die Adhäsionsfestigkeit des Graphens weiter zu gewährleisten, um zu verhindern, dass die Funktion des Graphens mit zunehmenden Waschzeiten stark abgeschwächt wird.
Ein modifiziertes Faserprodukt muss auf diesem Gebiet entwickelt werden, das mit einem Material auf Graphenbasis compoundiert bzw. vermischt wird, mit dem Ziel, die elektrische Leitfähigkeit, die Ferninfraroteigenschaft oder andere Eigenschaften des Faserprodukts zu verbessern und gleichzeitig die Adhäsionsfestigkeit des Graphens zu gewährleisten.
Zusammenfassung
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein modifiziertes Faserprodukt bereitzustellen, das eine modifizierte Faser umfasst, wobei eine Substanz auf Graphenbasis innerhalb und außerhalb der modifizierten Faser vorhanden ist.
Durch die Bereitstellung der Substanz auf Graphenbasis innerhalb und außerhalb der modifizierten Faser kann die vorliegende Erfindung die Festigkeit der Substanz auf Graphenbasis auf der Faser verbessern, die Gleichmäßigkeit der Verteilung von Graphen in einer radialen Richtung der Faser verbessern, die Vermischungsmenge von Graphen erhöhen, die elektrische Leitfähigkeit der Faser verbessern und die Vermischungsfähigkeit der Substanz auf Graphenbasis mit der Faser verbessern.
Vorzugsweise, wie bei der modifizierten Faser der vorliegenden Erfindung, ist die mehr Substanz auf Graphenbasis außerhalb der modifizierten Faser vorhanden als die innerhalb der modifizierten Faser vorhandene Substanz auf Graphenbasis. Mehr Substanz auf Graphenbasis ist außerhalb der modifizierten Faser vorhanden, so dass sich die Substanz auf Graphenbasis außerhalb der modifizierten Faser überlappt und verbindet, um die elektrische Leitfähigkeit des modifizierten Faserprodukts besser zu verbessern.
Die Faser wird durch Aggregation makromolekularer Materialien erhalten und Makromoleküle sind ordentlich und stabil in einer regelmäßigen Weise angeordnet, um ein hohes Maß an geometrischer Regelmäßigkeit zu erzielen und eine kristalline Struktur oder einen kristallinen Zustand zu bilden. Ein Bereich, in dem die Fasermakromoleküle ordentlich in einer regelmäßigen Weise angeordnet sind, wird als ein kristalliner Bereich bezeichnet. In dem kristallinen Bereich sind makromolekulare Segmente regelmäßig angeordnet und der kristalline Bereich weist eine enge Struktur, eine geringe Anzahl von Lücken und Löchern und eine starke intermolekulare Bindungskraft auf. Ein Bereich, in dem die Fasermakromoleküle unregelmäßig angeordnet sind, wird als ein amorpher Bereich bezeichnet. In dem amorphen Bereich sind makromolekulare Segmente unregelmäßig angeordnet und der amorphe Bereich weist eine lockere Struktur, eine große Anzahl von Lücken und Löchern und eine schwache intermolekulare Bindungskraft auf.
Vorzugsweise beträgt ein Gesamtgewicht der Substanz auf Graphenbasis in dem modifizierten Faserprodukt nicht mehr als 0,5-3 Gew.-%, z.B. 0,6 Gew.-%, 0,7 Gew.-%, 0,9 Gew.-%, 1 Gew.-%, 1,6 Gew.-%, 1,8 Gew.-%, 2,4 Gew.-%, 2,6 Gew.-%, 2,7 Gew.-% und 2,9 Gew.-%, etc. eines Gesamtgewichts des modifizierten Faserprodukts. Der Gehalt der Substanz auf Graphenbasis sollte nicht zu hoch sein, da zu viel der Substanz auf Graphenbasis zu einer Abnahme der Festigkeit der Faser- und Ressourcenverschwendung führen kann.
In der vorliegenden Erfindung weist die Substanz auf Graphenbasis vorzugsweise eine Partikelgröße von 20 µm oder weniger auf, z.B. 0,2 µm, 0,5 µm, 1 um, 2 µm, 3 µm, 4 µm, 5 µm, 6 µm, 7 µm, 8 µm, 9 µm, 10 µm, 12 µm, 14 µm, 16 µm, 18 µm und 19 µm, etc. Die Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von weniger als 1 µm (z.B. 0,1 µm, 0,2 µm, 0,3 µm, 0,4 µm, 0,5 µm, 0,6 µm, 0,7 µm, 0,8 µm, 0,8 µm und 0,9 µm, etc.) ist hauptsächlich innerhalb der modifizierten Faser vorhanden und die Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von 1-20 µm (z.B. 0.05 µm, 1 µm, 2 µm, 3 µm, 3 µm, 4 µm, 5 µm, 6 µm, 7 µm, 8 µm, 9 µm, 11 µm, 12 µm, 13 µm, 14 µm, 15 µm, 16 µm, 17 µm, 18 µm, 19 µm, 19 µm, usw.) ist hauptsächlich außerhalb der modifizierten Faser vorhanden.
Der Ausdruck „hauptsächlich“ bedeutet „der größte Teil bzw. das meiste von“, der bis zu einem gewissen Grad als 80 Gew.-% oder mehr, oder 90 Gew.-% oder mehr, oder 95 Gew.-% oder mehr verstanden werden kann.
In der vorliegenden Erfindung umfassen die modifizierte Faser einen kristallinen Bereich, einen amorphen Bereich und eine Lücke bzw. eine Spalte zwischen dem kristallinen Bereich und dem amorphen Bereich innerhalb der modifizierten Faser.
Die Begriffe „Lücke(n)“, „Hohlraum(Hohlräume)“, „Spalt(e) und „Loch(Löcher)“ in der vorliegenden Erfindung sind austauschbar, um den Zwischenraum innerhalb der Faser darzustellen.
Vorzugsweise ist die Substanz auf Graphenbasis in dem kristallinen Bereich innerhalb der modifizierten Faser und auch außerhalb der modifizierten Faser vorhanden.
Vorzugsweise umfasst die Substanz auf Graphenbasis jedes, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Graphen, Biomasse-Graphen, Graphenoxid und Graphenderivaten, oder einer Kombination von mindestens zweien, ausgewählt aus diesen; vorzugsweise umfasst die Substanz auf Graphenbasis Graphen und/oder Biomasse-Graphen.
Vorzugsweise umfassen die Graphenderivate jedes, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus mit Element Graphen und funktionalisiertem Graphen oder einer Kombination von mindestens zweien, ausgewählt aus diesen.
Vorzugsweise weist die außerhalb der modifizierten Faser vorhandene Substanz auf Graphenbasis eine Partikelgröße von 2-10 µm auf.
In einer bestimmten Ausführungsform umfasst das modifizierte Faserprodukt in der vorliegenden Erfindung eine modifizierte Faser, wobei eine Substanz auf Graphenbasis in dem kristallinen Bereich innerhalb der modifizierten Faser und auch außerhalb der modifizierten Faser vorhanden ist.
Durch die Verteilung einer Substanz auf Graphenbasis mit unterschiedlichen Partikelgrößen innerhalb und außerhalb der Faser kann die vorliegende Erfindung die Adhäsionsfestigkeit der Substanz auf Graphenbasis an der Faser und die Verteilungsgleichmäßigkeit der Substanz auf Graphenbasis in radialer Richtung der Faser verbessern. Die Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von 1-20 µm ist außerhalb der Faser in einer Beschichtung oder passenden Weise vorhanden, wodurch die Festigkeit der inneren Substanz auf Graphenbasis gewährleistet wird und der Kontakt zwischen den Partikeln der Substanz auf Graphenbasis verbessert und somit die elektrische Leitfähigkeit erhöht wird.
Vorzugsweise ist die Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von weniger als 1 µm in mindestens einem vorhanden, aus dem kristallinen Bereich, dem amorphen Bereich und der Lücke zwischen dem kristallinen Bereich und dem amorphen Bereich innerhalb der modifizierten Faser.
Vorzugsweise ist die Substanz auf Graphenbasis in dem kristallinen Bereich innerhalb der modifizierten Fasern vorhanden; vorzugsweise ist die Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße kleiner als 1 µm in dem kristallinen Bereich innerhalb der modifizierten Faser vorhanden.
Vorzugsweise ist die Substanz auf Graphenbasis in allen aus dem kristallinen Bereich, dem amorphen Bereich und der Lücke zwischen dem kristallinen Bereich und dem amorphen Bereich innerhalb der modifizierten Faser vorhanden.
Wenn es sich bei der Substanz auf Graphenbasis um Graphen und/oder Biomassegraphen handelt, weist die modifizierte Faser im modifizierten Faserprodukt vorzugsweise einen spezifischen Widerstand von 1×10⁵ Ω·cm oder weniger auf, z.B. 1×10⁴ Ω·cm, 4×10⁴ Ω·cm, 7×10⁴ Ω·cm, 9×10⁴ Ω·cm, 1×10³ Ω·cm, 5×10³ Ω·cm, 8×10³ Ω·cm, 1×10² Q.cm und 1×10 Ω·cm, etc.
Wenn es sich bei der Substanz auf Graphenbasis um Graphen und/oder Biomassegraphen handelt, weist die modifizierte Faser im modifizierten Faserprodukt vorzugsweise einen spezifischen Widerstand von 1×10⁵ Ω·cm oder weniger nach 50-maligem Waschen mit Wasser auf, z.B. 1×10⁴ Ω·cm, 4×10⁴ Ω·cm, 7×10⁴ Ω·cm, 9×10⁴ Ω·cm, 1×10³ Ω·cm, 5×10³ Ω·cm, 8×10³ Ω·cm, 1×10² Ω·cm und 1x10 Ω·cm, etc.
Wenn es sich bei der Substanz auf Graphenbasis um Graphenoxide und/oder Biomassegraphen handelt, weist das Faserprodukt nach 50-maligem Waschen einen normalen Ferninfrarotemissionsgrad von 0,85 oder mehr auf, z.B. 0,87 oder mehr, 0,88 oder mehr, 0,88 oder mehr und 0,90 oder mehr, etc.
Das modifizierte Faserprodukt ist hinsichtlich der technischen Lösungen der vorliegenden Erfindung nicht spezifisch begrenzt. Vorzugsweise umfasst das modifizierte Faserprodukt eines aus der Gruppe bestehend aus der modifizierten Faser, einem Garn, umfassend die modifizierte Faser, und einem Gewebe, umfassend die modifizierte Faser, oder eine Kombination aus mindestens zweien, ausgewählt aus diesen. Darüber hinaus kann das Faserprodukt eine Faser, ein Garn oder ein Gewebe sein, d.h. das Material, das in einer Graphenlösung imprägniert wird, kann eine Faser, ein Garn oder ein Gewebe sein.
Vorzugsweise umfasst die modifizierte Faser eine modifizierte Polyesterfaser, eine modifizierte Polyamidfaser, eine modifizierte Polyurethanfaser, eine modifizierte Aramidfaser, eine modifizierte Polyacrylnitrilfaser, eine modifizierte PVA-Faser, eine modifizierte regenerierte Cellulosefaser.
Vorzugsweise wird das die modifizierte Faser umfassende Garn durch Spinnen der modifizierten Faser einzeln oder durch Mischen verschiedener modifizierter Fasern oder durch Mischen der modifizierten Faser mit einer unmodifizierten Faser erhalten.
Vorzugsweise wird das die modifizierte Faser umfassende Gewebe aus der modifizierten Faser und dem Garn umfassend die modifizierte Faser hergestellt.
Um die Festigkeit des modifizierten Faserprodukts und die Festigkeit bzw. Beständigkeit der Substanz auf Graphenbasis weiter zu erhöhen, umfasst das modifizierte Faserprodukt Nanocellulose. Die Zugabe einer entsprechenden Menge Nanocellulose das Wickeln der Substanz auf Graphenbasis um die Faser erleichtern und die Wicklung der Nanocellulose kann die Festigkeit des modifizierten Faserprodukts erhöhen.
Vorzugsweise wird die modifizierte Faser im modifizierten Faserprodukt mit Nanocellulose vermischt.
Vorzugsweise verfängt bzw. verstrickt sich die Nanocellulose innerhalb und/oder außerhalb der modifizierten Faser. Insbesondere bindet oder überlappt die Nanocellulose mit einem hohen Längen-Durchmesser-Verhältnis und einem kleinen Durchmesser die Substanz auf Graphenbasis außerhalb der Faser und die Substanz auf Graphenbasis in dem kristallinen Bereich innerhalb der Faser oder die Substanz auf Graphenbasis innerhalb der Faser, so dass die Substanz auf Graphenbasis außerhalb der Faser nicht leicht abgestreift werden kann.
Ein zweiter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Herstellungsverfahrens für das im ersten Gegenstand beschriebene modifizierte Faserprodukt. Das Verfahren umfasst das Imprägnieren eines unmodifizierten Faserprodukts in einer Substanzdispersion auf Graphenbasis, das Kühlen und Trocknen, um ein behandeltes Faserprodukt zu erhalten.
Die Temperatur für das Imprägnieren liegt innerhalb der Temperatur des hochelastischen Zustandes des Fasermaterials im unmodifizierten Faserprodukt.
Das unmodifizierte Faserprodukt wird in der Substanzdispersion auf Graphenbasis bei der Temperatur des hochelastischen Zustandes des Fasermaterials im Faserprodukt imprägniert. Der hochelastische Zustand bedeutet, dass das Material eine Temperatur zwischen der Glasübergangstemperatur und Temperatur des viskosen Fließzustandes des Materials aufweist. Wenn die Glasübergangstemperatur des Materials erreicht ist, kann die Bewegung von Makromolekülen in der Faser erleichtert werden, so dass der kristalline Bereich in den amorphen Bereich umgewandelt wird, Hohlräume in dem amorphen Bereich größer werden und Hohlräume zwischen Makromolekülen in einem Bereich zwischen kristallinem Bereich und amorphem Bereich größer werden. Zu diesem Zeitpunkt gelangen Partikel der Substanz auf Graphenbasis, die in der Substanzdispersion auf Graphenbasis dispergiert ist. In die Hohlräume. Anschließend wird die imprägnierte Faser abgekühlt, so dass Graphen, das während der Imprägnierung in die Hohlräume eingetreten ist, in der Faser fixiert wird. Die auf Substanz auf Graphenbasis, die aufgrund ihrer großen Partikelgröße außerhalb der Hohlräume blockiert ist, kann in einer Art und Weise vorhanden sein, dass sie beschichtet oder angepasst wird oder sogar teilweise in die Faser eintritt und teilweise außerhalb der Faser bleibt.
Fachleuten auf diesem Gebiet sollte klar sein, dass „innerhalb der Faser/des Inneren der Faser“ und „außerhalb der Faser/des Äußeren bzw. der Außenseite der Faser“ in der vorliegenden Erfindung bekannte Konzepte auf dem Gebiet sind, die auch folgendermaßen verstanden werden können: Die Makromoleküle, die das Faseraggregat bilden, formen eine supramolekulare Struktur, innerhalb der aggregierten Makromoleküle gibt es einen kristallinen Bereich, einen amorphen Bereich und einen Bereich zwischen kristallinem Bereich und amorphem Bereich und die Außenseite der aggregierten Makromoleküle wird als Außenseite der Faser betrachtet.
Wenn das Faserprodukt zwei oder mehr Fasermaterialien umfasst, sollte die Temperatur für das Imprägnieren unter der Temperatur des viskosen Fließzustandes aller Fasermaterialien liegen und über einer Glasübergangstemperatur des Fasermaterials mit der niedrigsten Glasübergangstemperatur liegen.
Die Temperatur des hochelastischen Zustandes in der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die niedrigste Temperatur, bei der das Fasermaterial einen hochelastischen Zustand erreicht. Die Glasübergangstemperatur bezieht sich auf die niedrigste Temperatur, bei der das Fasermaterial einen glasartigen Zustand erreicht. Die Temperatur des viskosen Fließzustandes bezieht sich auf die niedrigste Temperatur, bei der das Fasermaterial einen viskosen Fließzustand erreicht.
Vorzugsweise ist die Temperatur für das Imprägnieren mindestens 5 °C höher als die Glasübergangstemperatur des Fasermaterials im unmodifizierten Faserprodukt. Ein Bereich von 5 °C über der Glasübergangstemperatur des Fasermaterials ist günstiger für die Bewegung der Fasermoleküle, für die schnellere Öffnung der Hohlräume und für den kürzeren Zeitraum der Substanz auf Graphenbasis zum Eintritt in die Hohlräume.
Vorzugsweise umfasst das modifizierte Faserprodukt jedes, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus der modifizierten Faser, einem Garn, umfassend die modifizierte Faser, und einem Gewebe, umfassend die modifizierte Faser, oder einer Kombination von mindestens zweien, ausgewählt aus diesen. Darüber hinaus kann das Faserprodukt eine Faser, ein Garn oder ein Gewebe sein, d.h. das Material, das in einer Graphenlösung imprägniert wird, kann eine Faser, ein Garn oder ein Gewebe sein.
Vorzugsweise umfasst die modifizierte Faser eine modifizierte Polyesterfaser, eine modifizierte Polyamidfaser, eine modifizierte Polyurethanfaser, eine modifizierte Aramidfaser, eine modifizierte Polyacrylnitrilfaser, eine modifizierte PVA-Faser und eine modifizierte regenerierte Cellulosefaser. Weiter bevorzugt ist die Faser eine Polyesterfaser, eine Polyamidfaser oder eine Polyacrylnitrilfaser.
Vorzugsweise, wenn es sich bei der Faser um eine Polyesterfaser handelt, liegt die Temperatur für die Imprägnierung zwischen 80 und 120 °C.
Vorzugsweise, wenn es sich bei dem Fasermaterial um eine Polyamidfaser handelt, liegt die Temperatur für die Imprägnierung zwischen 45 und 80°C.
Vorzugsweise, wenn es sich bei dem Fasermaterial um eine Polyacrylnitrilfaser handelt, liegt die Temperatur für die Imprägnierung zwischen 80 und 100°C.
Vorzugsweise wird das die modifizierte Faser umfassende Garn durch Spinnen der modifizierten Faser oder Mischen der modifizierten Faser mit einer unmodifizierten Faser erhalten.
Vorzugsweise wird das Gewebe, umfassend die modifizierte Faser, aus der modifizierten Faser und dem Garn umfassen die modifizierte Faser hergestellt.
Vorzugsweise umfasst die Substanz auf Graphenbasis jedes, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Graphen, Biomasse-Graphen, Graphenoxid und Graphenderivaten, oder eine Kombination von mindestens zweien, ausgewählt aus diesen; vorzugsweise umfasst die Substanz auf Graphenbasis Graphen, Biomasse-Graphen und/oder Graphenoxid.
Vorzugsweise umfasst das Graphenoxid Graphen, das durch ein TEMPO-System oxidiert wird.
Das durch das TEMPO-System oxidierte Graphen kann eine oxidierende Funktionsgruppe in das Graphen einfügen, die Dispersionsgleichmäßigkeit des Graphenoxids in der Dispersion verbessern, die Agglomeration von Graphen in der Graphendispersion reduzieren und eine Verwendungsrate des Graphens verbessern.
Vorzugsweise umfassen die Graphenderivate jedes, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus mit Element dotiertem Graphen und funktionalisiertem Graphen oder einer Kombination von mindestens zweien, ausgewählt aus diesen.
Vorzugsweise weist die Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Konzentration von 0,1-5 Gew.-%, vorzugsweise 0,3-2 Gew.-%, auf, z.B. 0,3%, 0,5%, 0,8%, 0,8%, 0,9%, 0,9%, 1,3%, 1,6%, 1,8%, 1,9%, 1,5%, 3%, 3,6%, 4% und 4,5%, etc.
Vorzugsweise weist die Substanz auf Graphenbasis in der Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Partikelgröße von 20 µm oder weniger auf, vorzugsweise 100 nm-10 µm, des Weiteren bevorzugt 200 nm-5 µm; z.B. 30 nm, 150 nm, 190 nm, 230 nm, 260 nm, 290 nm, 330 nm, 460 nm, 590 nm, 630 nm, 760 nm, 890 nm, 930 nm, 1 um, 3 µm , 8 µm, 11 µm, 13 µm und 18 µm, etc.
Vorzugsweise beträgt die Dauer der Imprägnierung 15-120 min, z.B. 16 min, 19 min, 23 min, 26 min, 32 min, 55 min, 66 min, 73 min, 78 min, 85 min, 88 min und 95 min, etc.
Als eine optionale technische Lösung erfolgt die Imprägnierung des unmodifizierten Faserprodukts in der Substanzdispersion auf Graphenbasis in zwei Schritten, die insbesondere die nachfolgend beschriebenen Schritte umfassen.

(A1) Das unmodifizierte Faserprodukt wird in einer ersten Substanzdispersion auf Graphenbasis für ein erstes Imprägnieren imprägniert, um ein erstes imprägniertes Faserprodukt zu erhalten; wobei die Substanz auf Graphenbasis in der ersten Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Partikelgröße von weniger als 1 aufweist µm.
(A2) Das erste imprägnierte Faserprodukt wird in einer zweiten Substanzdispersion auf Graphenbasis für ein zweites Imprägnieren imprägniert, um ein zweites imprägniertes Faserprodukt zu erhalten; wobei die Substanz auf Graphenbasis in der zweiten Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Partikelgröße von 1-20 µm aufweist.

Das Imprägnieren des unmodifizierten Faserprodukts in der Substanzdispersion auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von weniger als 1 µm ermöglicht es der Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von weniger als 1 µm, in das Innere der Faser einzudringen (z.B. den amorphen Bereich oder eine Lücke zwischen dem kristallinen Bereich und dem amorphen Bereich). Da die Hohlräume innerhalb der Faser begrenzte Größen aufweisen, wird in Schritt (A1) das Faserprodukt nur mit der Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von weniger als 1 µm modifiziert. Wie allen bekannt ist, ist das Graphen mit einer kleineren Partikelgröße weniger anfällig zu Dispergieren und Agglomeriert eher, so dass im Allgemeinen die Graphenlösung mit einer niedrigen Konzentration ausgewählt wird, wodurch die Menge des verwendeten Graphens gespart wird, die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass die Substanz auf Graphenbasis mit einer großen Partikelgröße die Hohlräume blockiert und die Adhäsionsmenge des Graphens erhöht wird.
In Schritt (A2) wird das Faserprodukt mit einer Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von 1-20 µm modifiziert, so dass die größere Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von mehr als 1 µm außerhalb der Faser beschichtet oder passend vorhanden sein kann, was für das Graphen günstiger ist, um ein leitfähiges Netzwerk außerhalb der Faser zu bilden; ein Teil der Substanz auf Graphenbasis kann die Öffnungen der mit der Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von weniger als 1 µm gefüllten Hohlräume blockieren, wodurch die Hohlräume im Inneren der Faser geschlossen werden und dadurch die Festigkeit bzw. Beständigkeit der Substanz auf Graphenbasis in der Faser erhöht wird.
Vorzugsweise liegt mindestens die Temperatur für die erste Imprägnierung in dem Bereich innerhalb der Temperatur des hochelastischen Zustandes des Fasermaterials im unmodifizierten Faserprodukt.
Vorzugsweise liegt mindestens die Temperatur für die erste Imprägnierung und die Temperatur für die zweite Imprägnierung beide in dem Bereich der Temperatur des hochelastischen Zustandes des Fasermaterials in dem unmodifizierten Faserprodukt und die Temperatur für die zweite Imprägnierung ist niedriger als die Temperatur für die erste Imprägnierung.
Vorzugsweise ist die Temperatur für die erste Imprägnierung und/oder die Temperatur für die zweite Imprägnierung mindestens 5 °C höher als die Glasübergangstemperatur des Fasermaterials im unmodifizierten Faserprodukt.
Die Temperatur für die Imprägnierung liegt innerhalb der Temperatur des hochelastischen Zustandes des Fasermaterials in dem Faserprodukt, so dass die Bewegung der Makromoleküle in der Faser erleichtert werden kann und der kristalline Bereich in einen amorphen Bereich umgewandelt wird, die Hohlräume in dem amorphen Bereich größer werden und die Hohlräume zwischen Makromolekülen in dem Bereich zwischen kristallinem Bereich und amorphem Bereich größer werden. Dadurch gelangt mehr Substanz auf Graphenbasis in das Innere der Faser. Andererseits kann nach Verringerung der Temperatur ein Teil des Graphens bei niedriger Temperatur in den Kristallisationsbereich gelangen und befindet sich fest in der Faser, was die Festigkeit bzw. Beständigkeit der Substanz auf Graphenbasis in der Faser verbessert. Die Temperatur für die zweite Imprägnierung kann so eingestellt werden, dass sie niedriger ist als die Temperatur für die erste Imprägnierung in der vorliegenden Erfindung, um zu verhindern, dass die Substanz auf Graphenbasis innerhalb der Faser aus der Faser ausläuft, und die zweite Imprägnierung kann auch die Substanz auf Graphenbasis innerhalb der Faser besser fixieren und eine Schutzschicht außerhalb der Faser bilden.
Vorzugsweise beträgt die Dauer für die erste Imprägnierung und die Dauer für die zweite Imprägnierung jeweils 15-120 min, z.B. 16 min, 19 min, 23 min, 26 min, 32 min, 55 min, 66 min, 73 min, 78 min, 85 min, 88 min und 95 min, etc.
Vorzugsweise weist die für die erste Imprägnierung verwendete Substanz auf Graphenbasis eine Partikelgröße von 0,1-1 µm auf, z.B. 0,1 µm, 0,2 µm, 0,3 µm, 0,4 µm, 0,5 µm, 0,6 µm, 0,7 µm, 0,8 µm und 0,9 µm, etc., vorzugsweise 0,2-0,5 µm.
Vorzugsweise weist die für die zweite Imprägnierung verwendete Substanz auf Graphenbasis eine Partikelgröße von 2-10 µm auf, z.B. 3 µm , 4 µm, 5 µm, 6 µm , 7 µm, 8 µm, 8 µm und 9 µm, etc., vorzugsweise 5-10 µm.
Vorzugsweise weist die Substanz auf Graphenbasis in der Dispersion einer Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von weniger als 1 µm eine Konzentration von 0,5-5 Gew.- % auf, zum Beispiel 0.6 Gew.-%, 0,7 Gew.-%, 0,8 Gew.-%, 0,9 Gew.-%, 1,1 Gew.-%, 1,2 Gew.-%, 1,3 Gew.-%, 1,4 Gew.-%, 1,5 Gew.-%, 1,6 Gew.-%, 1,7 Gew.-%, 1,8 Gew.-%, 1,9 Gew.-%, 2,5 Gew.-%, 3 Gew.-%, 4 Gew.-% und 5 Gew.-%, etc.
Vorzugsweise weist die Substanz auf Graphenbasis in der Dispersion einer Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von 1-20 µm eine Konzentration von 0,5-7 Gew.-% auf, zum Beispiel 0.6 Gew.-%, 0,7 Gew.-%, 0,8 Gew.-%, 0,9 Gew.-%, 1,1 Gew.-%, 1,2 Gew.-%, 1,3 Gew.-%, 1,4 Gew.-%, 1,5 Gew.-%, 1,6 Gew.-%, 1,7 Gew.-%, 1,8 Gew.-%, 1,9 Gew.-%, 2,5 Gew.-%, 3 Gew.-%, 4 Gew.-%, 5 Gew.-%, 6 Gew.-% und 6,5 Gew.-%, etc.
Graphenoxid hat eine schlechte elektrische Leitfähigkeit und um die elektrische Leitfähigkeit des mit Graphenoxid modifizierten Faserprodukts zu gewährleisten, kann die vorliegende Erfindung eine Reduktion des modifizierten Faserprodukts, das mit Graphenoxid vermischt ist, durchführen.
Vorzugsweise, wenn die Substanz auf Graphenbasis Graphenoxid umfasst, wird die Reduktion vor und/oder nach der Abkühlung durchgeführt.
Vorzugsweise umfasst ein Verfahren zur Reduktion eine Reduktionsmittelreduktionsverfahren und/oder eine Erwärmungsreduktionsmethode.
Vorzugsweise umfasst das Reduktionsmittelreduktionsverfahren das Hinzufügen eines Reduktionsmittels zu der Reduktion.
Vorzugsweise beträgt die Menge des zugegebenen Reduktionsmittels 10-200 Gew.-%, vorzugsweise 50-100 Gew.-% der Substanz auf Graphenbasis.
Vorzugsweise umfasst das Reduktionsmittel jedes, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ascorbinsäure, Hydrazinhydrat, Glukose, Ethylendiamin, Natriumcitrat, L-Cystein, Jodwasserstoffsäure und Natriumborhydrid besteht, oder eine Kombination von mindestens zweien, ausgewählt aus diesen.
Vorzugsweise umfasst das Erwärmungsreduktionsverfahren das Erwärmen in einer nicht oxidierenden Atmosphäre zur Reduktion.
Vorzugsweise umfasst das Erwärmungsreduktionsverfahren: Einführen einer Schutzgasatmosphäre und/oder einer Reduktionsgasatmosphäre in einen Hochdruckreaktor und Durchführen einer Erwärmung zur Reduktion bei einer Temperatur von 200 °C oder weniger und einem Druck von 1,6 MPa oder weniger.
Vorzugsweise wird Nanocellulose zu der Substanzdispersion auf Graphenbasis zu begeben.
Vorzugsweise weist die Nanocellulose einen Durchmesser von 10 nm oder weniger und ein Längen-Durchmesser-Verhältnis von 10 oder mehr auf, beispielsweise 20, 30, 50, 100 oder dergleichen.
Vorzugsweise weist die Nanocellulose in der Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Konzentration von 2 Gew.-% oder weniger auf, vorzugsweise 1 Gew.-% oder weniger, des Weiteren bevorzugt 0,5 Gew.-% oder weniger.
Die Nanocellulose ist linear und kann sich um den Außenumfang der Faser winden. Auf diese Weise kann die Festigkeit der Faser erhöht und die Beständigkeit des Graphens außerhalb der Faser verbessert werden. Andererseits kann ein Ende der Nanocellulose in eine Graphenplattenschicht eingeführt werden, wodurch die Menge der Substanz auf Graphenbasis, die an der Faser haftet, erhöht wird. Die Nanocellulose ist jedoch nicht leitfähig und übermäßige Nanocellulose führt zu einer Abnahme der elektrischen Leitfähigkeit.
Die unmodifizierte Faser in der vorliegenden Erfindung kann eine Faser, wie geformt, oder eine handelsübliche Faser sein. Vorzugsweise ist die unmodifizierte Faser eine Faser, wie geformt.
Vorzugsweise wird die in der vorliegenden Erfindung gebildete Faser bzw. die Faser, wie geformt, durch Polymerspinnen gewonnen.
Vorzugsweise umfasst das Polymer jedes, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyester, Polyamid, Polyacrylnitril, Polypropylen, Polyurethan, Polyvinylacetal und Polyvinylchlorid oder eine Kombination von mindestens zweien, gewählt aus diesen.
Vorzugsweise umfasst das Spinnen jedes, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Elektrospinnen, Schmelzspinnen, Nasslösungsspinnen und Trockenlösungsspinnen oder eine Kombination von mindestens zweien, gewählt aus diesen.
Vorzugsweise bezieht sich die Faser, wie gebildet, in der vorliegenden Erfindung auf eine Faser, die durch Verfestigung von Polymertröpfchen gebildet wird, die durch ein Spinndüsenloch in ein Spinnfeld extrudiert werden. Fachleuten auf dem Gebiet sollte klar sein, dass die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundfaser bereitstellen kann, die durch Verfestigung des durch ein Spinndüsenloch extrudierten Polymers gebildet wird und in den nachfolgenden Prozessschritten, wie der Beschichtung von Silikonöl, verwendet werden kann.
Ein dritter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für ein modifiziertes Faserprodukt bereitzustellen, umfassend: Imprägnieren eines unmodifizierten Faserprodukts in einer Substanzdispersion auf Graphenbasis, dann Entnehmen und Erwärmen des imprägnierten Faserprodukts auf die Temperatur des hochelastischen Zustandes des Fasermaterials und Durchführen einer Vermischungsbehandlung bei einer konstanten Temperatur, dann Abkühlen und Trocknen des resultierenden Produkts, um das modifizierte Faserprodukt zu erhalten.
In der vorliegenden Erfindung wird das unmodifizierte Faserprodukt in der Substanzdispersion auf Graphenbasis imprägniert, z.B. wird das Faserprodukt in der Substanzdispersion auf Graphenbasis bei einer normalen Temperatur imprägniert, so dass die Substanz auf Graphenbasis an der Außenseite des Faserprodukts adsorbiert werden kann. Das mit der Substanz auf Graphenbasis adsorbierte Faserprodukt wird entnommen und auf die hohe Temperatur des hochelastischen Zustandes des Fasermaterials erwärmt, so dass sich die Hohlräume im Inneren der Faser vergrößern, die vorhandenen Hohlräume größer werden und sich die an der Außenseite der Faser adsorbierte Substanz auf Graphenbasis in diese Hohlräume bewegt. Nach dem Abkühlen werden die Hohlräume im Inneren der Faser verringert und die Substanz auf Graphenbasis im Inneren der Faser verfestigt.
Fachleuten auf dem Gebiet sollte klar sein, dass „innerhalb der Faser/des Inneren der Faser“ und „außerhalb der Faser/des Äußeren bzw. der Außenseite der Faser“ in der vorliegenden Erfindung bekannte Konzepte auf dem Gebiet sind, die auch folgendermaßen verstanden werden können: Die Makromoleküle, die das Faseraggregat bilden, bilden eine supramolekulare Struktur, innerhalb der aggregierten Makromoleküle gibt es einen kristallinen Bereich, einen amorphen Bereich und einen Bereich zwischen kristallinem Bereich und amorphem Bereich und die Außenseite der aggregierten Makromoleküle gilt als Außenseite der Faser.
Vorzugsweise ist die Behandlungstemperatur mindestens 5 °C höher als die Glasübergangstemperatur des Fasermaterials im unmodifizierten Faserprodukt. Ein Bereich von mindestens 5 °C über der Glasübergangstemperatur des Fasermaterials ist günstiger für die Bewegung der Fasermoleküle, für die schnellere Öffnung der Hohlräume und für die kürzere Dauer bis die Substanz auf Graphenbasis in die Hohlräume eindringt.
Vorzugsweise weist die Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Konzentration von 0,1-5 Gew.-% auf, vorzugsweise 0,3-2 Gew.-%,, z.B. 0,3%, 0,5%, 0,8%, 0,8%, 0,9%, 1,3%, 1,6%, 1,8%, 1,9%, 1,5%, 3%, 3,6%, 4% und 4,5%, etc., vorzugsweise 0,3-2 Gew.-%.
Vorzugsweise weist die Substanz auf Graphenbasis in der Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Partikelgröße von 20 um oder weniger auf, vorzugsweise 100 nm-10 µm, des Weiteren bevorzugt 200 nm-5 µm; z.B. 30 nm, 150 nm, 190 nm, 230 nm, 260 nm, 290 nm, 330 nm, 460 nm, 590 nm, 630 nm, 760 nm, 890 nm, 930 nm, 1 µm, 3 µm, 8 µm, 11 µm, 13 µm und 18 µm, etc.
Die Dauer des Imprägnierens des unmodifizierten Faserprodukts in der Substanzdispersion auf Graphenbasis ist in der vorliegenden Erfindung nicht besonders begrenzt und kann beispielsweise 5-30 min betragen, z.B. 6 min, 9 min, 13 min, 16 min, 22 min, 25 min, 26 min und 28 min, etc.
Die Verfahren zum Erwärmen des imprägnierten Faserprodukts auf die Temperatur des hochelastischen Zustandes des Fasermaterials und zum Durchführen einer Vermischung bei einer konstanten Temperatur können ohne ein Lösungsmittel durchgeführt werden. So kann beispielsweise eine Umgebungstemperatur für die Erwärmung, wie beispielsweise eine Heißluftheizlampe und beispielsweise eine Treibhaus- oder Ofenheizung verwendet werden.
Vorzugsweise wird das imprägnierte Faserprodukt durch Heißluftheizung erwärmt.
Die Dauer zum erwärmen des mit der Substanz auf Graphenbasis imprägnierten Faserprodukts auf die Temperatur des hochelastischen Zustandes des Fasermaterials und das Durchführen einer Vermischungsbehandlung bei einer konstanten Temperatur nach dem entnehmen ist nicht besonders begrenzt und kann beispielsweise 15-120 min betragen, z.B. 16 min, 19 min, 23 min, 26 min, 32 min, 55 min, 66 min, 73 min, 78 min, 85 min, 88 min und 95 min, etc.
Vorzugsweise wird Nanocellulose zu der Substanzdispersion auf Graphenbasis zugegeben.
Die Zugabe einer geeigneten Menge Nanocellulose kann das Wickel der Substanz auf Graphenbasis um die Faser vereinfachen und das Wickeln der Nanocellulose kann die Festigkeit bzw. Beständigkeit der Verbundfaser erhöhen.
Vorzugsweise weist die Nanocellulose einen Durchmesser von 10 nm oder weniger auf, z.B. 1 nm, 2 nm, 3 nm, 4 nm, 5 nm, 6 nm, 7 nm, 8 nm und 9 nm, usw., und weist ein Längen-Durchmesser-Verhältnis von 10 oder mehr auf, z.B. 11, 12, 13, 14, 15, 18, 20, 30, 50 und 100, usw. In der vorliegenden Erfindung bindet oder überlappt die Nanocellulose mit einem hohen Längen-Durchmesser-Verhältnis und einem kleinen Durchmesser die Substanz auf Graphenbasis außerhalb der Faser und die Substanz auf Graphenbasis im kristallinen Bereich innerhalb der Faser oder die Substanz auf Graphenbasis innerhalb der Faser, so dass die Substanz auf Graphenbasis außerhalb der Faser nicht leicht abgestreift werden kann.
Vorzugsweise weist die Nanocellulose in der Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Konzentration von 2 Gew.-% oder weniger auf, z.B. 0,2 Gew.-%, 0,3 Gew.-%, 0.4 Gew.-%, 0,5 Gew.-%, 0,6 Gew.-%, 0,7 Gew.-%, 0,8 Gew.-%, 0,9 Gew.-%, 1,1 Gew.-%, 1,2 Gew.-%, 1,3 Gew.-%, 1,4 Gew.-%, 1,5 Gew.-%, 1,6 Gew.-%, 1,7 Gew.-%, 1,8 Gew.-% und 1,9 Gew.-%, usw...., vorzugsweise 1 Gew.-% oder weniger, des Weiteren bevorzugt 0,5 Gew.-% oder weniger.
Die Nanocellulose ist linear und kann sich um den Außenumfang der Faser winden. Auf diese Weise kann die Festigkeit der Faser erhöht und die Beständigkeit des Graphens außerhalb der Faser verbessert werden. Andererseits kann ein Ende der Nanocellulose in eine Graphenplattenschicht eingebracht werden, wodurch die Menge der auf Graphen basierenden Substanz, die an der Faser haftet, erhöht wird. Die Nanocellulose ist jedoch nicht leitfähig und übermäßige Nanocellulose führt zu einer Abnahme der elektrischen Leitfähigkeit.
Vorzugsweise umfasst die Substanz auf Graphenbasis jedes, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Graphen, Biomassengraphen, Graphenoxid und Graphenderivaten oder einer Kombination von mindestens zweien, ausgewählt aus diesen; vorzugsweise umfasst die Substanz auf Graphenbasis Graphen und/oder Biomasse-Graphen.
Ein Graphenmaterial in der vorliegenden Erfindung umfasst Graphen, Biomasse-Graphen, Graphenoxid und Graphenderivate, die durch verschiedene Verfahren oder aus verschiedenen Rohstoffen hergestellt werden können, z.B. ein mechanisches Strippverfahren, ein Redoxverfahren und ein Biomasse-Graphen, das durch Verkohlung und atomare Umlagerung mit Biomasse als Ressource usw. hergestellt wird. Das Graphenmaterial (oder die Substanz auf Graphenbasis) in der vorliegenden Erfindung bezieht sich im Prinzip auf verschiedene Arten von Graphen, die von Fachleuten auf dem Gebiet hergestellt werden können.
Vorzugsweise umfassen die Graphenderivate jedes, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus mit Element dotiertem Graphen und funktionalisiertem Graphen oder einer Kombination von mindestens zweien, ausgewählt aus diesen.
Graphenoxid weist eine schlechte elektrische Leitfähigkeit auf. Um die elektrische Leitfähigkeit des mit dem Graphenoxid vermischten Faserprodukts zu gewährleisten, kann die vorliegende Erfindung eine Reduktion des mit Graphenoxid vermischten modifizierten Faserprodukts durchführen.
Wenn die Substanz auf Graphenbasis Graphenoxid ist, wird die Reduktion vor und/oder nach dem Abkühlen durchgeführt.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren zur Reduktion ein Reduktionsmittelreduktionsverfahren und/oder ein Erwärmungsreduktionsverfahren.
Vorzugsweise umfasst das Reduktionsmittelreduktionsverfahren das Zugeben eines Reduktionsmittels zur Reduktion.
Vorzugsweise beträgt die Menge des zugegebenen Reduktionsmittels 10-200 Gew.-%, vorzugsweise 50-100 Gew.-% der Substanz auf Graphenbasis.
Vorzugsweise umfasst das Reduktionsmittel jedes, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ascorbinsäure, Hydrazinhydrat, Glukose, Ethylendiamin, Natriumcitrat, L-Cystein, Jodwasserstoffsäure und Natriumborhydrid oder einer Kombination von mindestens zweien, ausgewählt aus diesen.
Vorzugsweise umfasst das Erwärmungsreduktionsverfahren das Erwärmen in einer nicht oxidierenden Atmosphäre zur Reduktion.
Vorzugsweise umfasst das Erwärmungsreduktionsverfahren: Einführen einer Schutzgasatmosphäre und/oder einer Reduktionsgasatmosphäre in einen Hochdruckreaktor und Durchführen einer Erwärmung zur Reduktion bei einer Temperatur von 200 °C oder weniger und einem Druck von 1,6 MPa oder weniger.
Das modifizierte Faserprodukt ist bezüglich der technischen Lösungen der vorliegenden Erfindung nicht spezifisch begrenzt. Vorzugsweise umfasst das Faserprodukt jedes, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Faservorläufer, einem Garn und einem Gewebe oder einer Kombination von mindestens zweien, ausgewählt aus diesen.
Vorzugsweise kann die Faser des Faserprodukts eine beliebige Faser sein, die den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist; beispielsweise umfasst die Faser eine Polyesterfaser, eine Polyamidfaser, eine Polyurethanfaser, eine Aramidfaser, eine Polyacrylnitrilfaser, eine PVA-Faser und eine regenerierte Cellulosefaser.
Da verschiedene Fasermaterialien unterschiedliche Temperaturbereiche des hochelastischen Zustandes aufweisen, sollte Fachleuten auf dem Gebiet klar sein, dass für die Mischung von Garn und Gewebe, z.B. die Mischung aus Polyesterfaser und regenerierter Cellulosefaser und die Mischung aus Polyamidfaser und Polyacrylnitrilfaser und Nylon, sich die in der vorliegenden Erfindung unter „Imprägnieren des Faserprodukts in der Substanzdispersion auf Graphenbasis, dann Entnehmen und Erwärmen des imprägnierten Faserprodukts auf eine Temperatur des hochelastischen Zustandes des Fasermaterials“ erwähnte Temperatur des hochelastischen Zustandes im Allgemeinen auf die Temperatur des hochelastischen Zustandes des Fasermaterials mit einem relativ höheren Verhältnis zwischen dem Mischgarn oder Gewebe bezieht.
Das Garn kann ein Garn sein, das auf irgendeine Fachleuten auf dem Gebiet bekannte Weise hergestellt ist, z.B. durch Spinnen oder Mischen von unmodifizierten Fasern, die erhalten werden können, oder durch Spinnen oder Mischen von modifizierten Fasern, die in der zuvor beschriebenen Weise verarbeitet wurden, oder durch Mischen der unmodifizierten Fasern mit den modifizierten Fasern. Es sollte klar sein, dass zur Sicherstellung der elektrischen Leitfähigkeit des Faserprodukts im Allgemeinen alle Fasermaterialien im Faserprodukt Graphenmaterialien umfassen sollten.
Der Stoff kann ein Stoff sein, der auf irgendeine Fachleuten auf dem Gebiet bekannte Weise hergestellt ist, z.B. durch Spinnen und Weben irgendeinem ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer modifizierten Faser, einem modifizierten Garn, einer unmodifizierten Faser und einem unmodifizierten Garn oder eine Kombination von mindestens zweien, ausgewählt aus diesen. Es sollte klar sein, dass zur Sicherstellung der elektrischen Leitfähigkeit des Faserprodukts im Allgemeinen die meisten Faserprodukte aus mit den Graphenmaterialien modifizierten Fasermaterialien bestehen sollten.
Vorzugsweise umfasst das Herstellungsverfahren für das modifizierte Faserprodukt die nachfolgend beschriebenen Schritte.

(A1) Das unmodifizierte Faserprodukt wird in einer ersten Substanzdispersion auf Graphenbasis imprägniert, entnommen und auf die Temperatur des hochelastischen Zustandes erwärmt und das erste Vermischen erfolgt bei einer konstanten Temperatur, wobei die Substanz auf Graphenbasis in der ersten Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Partikelgröße von weniger als 1 µm aufweist (z.B. 0,1 µm, 0,2 µm, 0,3 µm, 0,3 µm, 0,4 µm, 0,5 µm, 0,5 µm, 0,6 µm, 0,7 µm, 0,8 µm und 0,9 µm, etc.).
(A2) Das der ersten Vermischung unterworfene Faserprodukt wird in einer zweiten Substanzdispersion auf Graphenbasis imprägniert, entnommen und auf eine zweite Verarbeitungstemperatur erwärmt, die zweite Vermischung wird bei einer konstanten Temperatur durchgeführt und abkühlen und Trocknen werden durchgeführt, um das modifizierte Faserprodukt zu erhalten; wobei die Substanz auf Graphenbasis in der zweiten Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Partikelgröße von 1-20 µm aufweist (z.B. 1 µm, 2 µm , 3 µm, 4 µm, 5 µm, 6 µm, 7 µm, 8 µm, 9 µm, 11 µm, 12 µm, 13 µm, 14 µm, 15 µm, 16 µm, 17 µm, 18 µm und 19 µm, etc.).

Da die Hohlräume innerhalb der Faser begrenzte Größen aufweisen, wird in Schritt (A1) das Faserprodukt nur mit der Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von weniger als 1 µm modifiziert. Wie allen bekannt, neigt das Graphen mit einer kleineren Partikelgröße weniger zum Dispergieren sondern eher zum Agglomerieren. Daher wird im Allgemeinen die Graphenlösung mit einer niedrigen Konzentration gewählt, die die Menge des verwendeten Graphens einspart, die Wahrscheinlichkeit verringert, dass die Substanz auf Graphenbasis mit großen Partikelgrößen die Hohlräume blockiert und die Adhäsionsmenge des Graphens verbessert. In Schritt (A2) wird das Faserprodukt mit einer Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von 1-20 µm modifiziert, so dass die Substanz auf Graphenbasis mit großer Größe außerhalb der Faser in einer beschichteten oder passenden Weise vorliegen kann, die für das Graphen günstiger ist, ein leitfähiges Netzwerk außerhalb der Faser zu bilden, die Hohlräume innerhalb der Faser zu schließen und die Festigkeit bzw. Beständigkeit der Substanz auf Graphenbasis in der Faser zu erhöhen.
Vorzugsweise ist die Temperatur für die zweite Vermischung niedriger als die für die erste Vermischung.
Das unmodifizierte Faserprodukt wird in der Dispersion einer Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von weniger als 1 µm imprägniert, dann entnommen und auf den hochelastischen Zustand des Fasermaterials erwärmt, so dass die Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von weniger als 1 µm in das Innere des Faserprodukts eindringen kann (wie beispielsweise den amorphen Bereich oder den Spalt zwischen dem kristallinen Bereich und dem amorphen Bereich); dann wird das Faserprodukt in der Dispersion einer Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von 1-20 µm imprägniert, dann entnommen und auf die zweite Verarbeitungstemperatur erwärmt, so dass Graphenpartikel mit einer Partikelgröße größer als 1 µm auf der Außenseite der Faser aufgebracht, beschichtet oder angepasst werden und ein Teil der Graphenpartikel kann Öffnungen der mit der Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße kleiner als 1 µm gefüllten Hohlräume blockieren, wodurch die Beständigkeit der Substanz auf Graphenbasis verbessert wird. Die vorliegende Erfindung stellt die Temperatur für die zweite Vermischung niedriger als die Temperatur für die erste Vermischung ein, um zu verhindern, dass die Substanz auf Graphenbasis innerhalb der Faser ausläuft und die zweite Vermischung kann die Substanz auf Graphenbasis innerhalb der Faser besser fixieren und eine Schutzschicht außerhalb der Faser bilden.
Vorzugsweise ist die Temperatur des ersten Vermischens und/oder die Temperatur des zweiten Vermischens mindestens 5°C höher als die Glasübergangstemperatur des Fasermaterials im Faserprodukt.
Die Temperatur für das Imprägnieren liegt in dem Bereich der Temperatur des hochelastischen Zustands des Fasermaterials, so dass die Bewegung der Makromoleküle in der Faser erleichtert werden kann und der kristalline Bereich in einen amorphen Bereich umgewandelt wird, die Hohlräume in dem amorphen Bereich größer werden und die Hohlräume zwischen Makromolekülen in dem Bereich zwischen dem kristallinen Bereich und dem amorphen Bereich größer werden. Dadurch gelangt mehr Substanz auf Graphenbasis in das Innere der Faser. Andererseits kann nach der Verringerung der Temperatur ein Teil des Graphens bei niedriger Temperatur in den Kristallisationsbereich gelangen und ist fest im Inneren der Faser vorhanden, wodurch die Beständigkeit der Substanz auf Graphenbasis in der Faser verbessert wird.
Die Temperatur des hochelastischen Zustandes in der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die niedrigste Temperatur, bei der das Fasermaterial einen hochelastischen Zustand erreicht. Die glasartige Temperatur bezieht sich auf die niedrigste Temperatur, bei der das Fasermaterial einen glasartigen Zustand erreicht. Die Temperatur des viskosen Fließzustands bezieht sich auf die niedrigste Temperatur, bei der das Fasermaterial einen viskosen Fließzustand erreicht.
Vorzugsweise beträgt die Dauer des Vermischens bzw. Compoundierens bei einer konstanten Temperatur des ersten Vermischens und des zweiten Vermischens jeweils 15-120 min; z.B. 16 min, 19 min, 23 min, 26 min, 32 min, 55 min, 66 min, 73 min, 78 min, 85 min, 88 min und 95 min, etc.
Vorzugsweise weist die Substanz auf Graphenbasis in der ersten Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Partikelgröße von 0,1-1 µm auf, z.B. 0,1 µm, 0,2 µm, 0,3 µm, 0,4 mm, 0,5 µm, 0,6 µm, 0,7 µm, 0,8 µm und 0,9 µm, etc., wobei 1 µm ausgenommen ist, vorzugsweise 0,2-0,5 µm.
Vorzugsweise weist die Substanz auf Graphenbasis in der zweiten Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Partikelgröße von 2-10 µm auf, z.B. 3 µm, 4 µm, 5 µm, 6 µm, 7 µm, 8 µm und 9 µm, etc., vorzugsweise 5-10 µm.
Vorzugsweise weist die Substanz auf Graphenbasis in der ersten Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Konzentration von 0,5-5 Gew.-% auf, z.B. 0,6 Gew.-%, 0.7 Gew.-%, 0,8 Gew.-%, 0,9 Gew.-%, 1,1 Gew.-%, 1,2 Gew.-%, 1,3 Gew.-%, 1,4 Gew.-%, 1,5 Gew.-%, 1,6 Gew.-%, 1,7 Gew.-%, 1,8 Gew.-%, 1,9 Gew.-%, 2,5 Gew.-%, 3 Gew.-%, 4 Gew.-% und 5 Gew.-%, etc.
Vorzugsweise weist die Substanz auf Graphenbasis in der zweiten Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Konzentration von 0,5-7 Gew.-% auf, z.B. 0,6 Gew.-%, 0,7 Gew.-%, 0.8 Gew.-%, 0,9 Gew.-%, 1,1 Gew.-%, 1,2 Gew.-%, 1,3 Gew.-%, 1,4 Gew.-%, 1,5 Gew.-%, 1,6 Gew.-%, 1,7 Gew.-%, 1,8 Gew.-%, 1,9 Gew.-%, 2,5 Gew.-%, 3 Gew.-%, 4 Gew.-%, 5 Gew.-%, 6 Gew.-% und 6,5 Gew.-%, etc.
Die unmodifizierte Faser in der vorliegenden Erfindung kann eine Faser, wie geformt, oder eine handelsübliche Faser sein. Vorzugsweise ist die unmodifizierte Faser eine handelsübliche Faser. Das heißt, das Herstellungsverfahren für das modifizierte Faserprodukt kann auch als ein Nachbehandlungsverfahren für die handelsübliche Faser betrachtet werden.
Ein vierter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verbundgarns, das die im ersten Gegenstand beschriebene modifizierte Faser umfasst.
Vorzugsweise wird das Verbundgarn erzielt, indem die im ersten Gegenstand beschriebene modifizierte Faser mit einer Faser ohne Substanz auf Graphenbasis vermischt wird.
Ein fünftes Objekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verbundgewebes, das die im ersten Gegenstand beschriebene modifizierte Faser umfasst oder das im vierten Gegenstand beschriebene Verbundgarn umfasst.
Vorzugsweise wird das Verbundgewebe durch Verweben bzw. Verflechten der im ersten Gegenstand beschriebenen modifizierten Faser und einer Faser ohne Substanz auf Graphenbasis oder durch Verweben bzw. Verflechten des im vierten Gegenstand beschriebenen Verbundgarns und eines Garns ohne Substanz auf Graphenbasis erzielt.
Ein sechster Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es eine Verwendung des im ersten Gegenstand beschriebenen modifizierten Faserprodukts bereitzustellen. Das modifizierte Faserprodukt wird zur Herstellung von Heimtextilien, Unterwäsche, Schutzkleidung, Thermobekleidung und Socken verwendet.
Im Vergleich mit dem Stand der Technik weist die vorliegende Erfindung die folgenden positiven Wirkungen auf:

(1) Die vorliegende Erfindung haftet oder füllt gleichzeitig das Innere und Äußere der Faser mit Graphen, wodurch die Gleichmäßigkeit und Beständigkeit des Graphens verbessert wird.
(2) Die vorliegende Erfindung verbessert die elektrische Leitfähigkeit der Faser durch Zugabe von Graphen und/oder Biomasse-Graphen und verbessert die Ferninfraroteigenschaft der Faser durch Zugabe von Graphenoxid und/oder Biomasse-Graphen weiter.
(3) Das durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Herstellungsverfahren kann das Graphen wirksam in das Innere der Faser einbringen, die Substanz auf Graphenbasis auf die Außenseite der Faser aufbringen und die gleichmäßige Verteilung des Graphens in dem Faserprodukt durch Imprägnieren des Faserprodukts in der Graphenlösung erzielen.

Detaillierte Beschreibung
Die technischen Lösungen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden durch spezifische Ausführungsformen näher beschrieben.
Fachleute auf dem Gebiet sollten verstehen, dass die Beispiele nur zum Verständnis der vorliegenden Erfindung dienen und nicht als eine spezifische Einschränkung der vorliegenden Erfindung angesehen werden sollten.
Beispiele 1 bis 9
Eine modifizierte Faser wird unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

(1) Eine erste Graphendispersion wird hergestellt, wobei das Graphen in der ersten Graphendispersion eine Partikelgröße von 0,1-1 µm aufweist; eine zweite Graphendispersion wird hergestellt, wobei das Graphen in der zweiten Graphendispersion eine Partikelgröße von 1-2 µm aufweist.
(2) Eine Faser wird in der ersten Graphendispersion bei einer ersten Temperatur imprägniert; die mit dem ersten Graphen imprägnierte Faser wird entnommen und in der zweiten Graphendispersion für 30 min imprägniert, dann entnommen und getrocknet, um die modifizierte Faser zu erhalten.

Performance-Test: Die erhaltene modifizierte Faser wird gemäß GB/T 14342-2015 getestet und die modifizierte Faser wird nach 50-maligem Waschen mit Wasser gemäß GB/T 14342-2015 weiter getestet.
Tabelle 1 führt die Verfahrensbedingungen und Testergebnisse der in den Beispielen 1 bis 9 erhaltenen modifizierten Fasern auf.
Beispiele 10 bis 13
Eine modifizierte Faser wird nach dem Verfahren des Beispiels 7 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Nanocellulose (mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis von 80-120 und einem Durchmesser von 10 nm oder weniger) in der ersten Graphendispersion in Schritt (2) dispergiert wird, wobei die Nanocellulose eine Konzentration von 0,1 Gew.-%, 0,5 Gew.-%, 1 Gew.-% bzw. 2 Gew.-% in der Dispersion aufweist.
Die modifizierten Fasern werden durch das gleiche Performance-Testverfahren wie in Beispiel 7 getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Beispiel 14
Eine modifizierte Faser wird nach dem Verfahren des Beispiels 3 hergestellt, mit der Ausnahme, dass sowohl die erste als auch die zweite Graphendispersion durch Graphenoxiddispersionen ersetzt werden und ein Reduktionsschritt durchgeführt wird, der insbesondere Folgendes umfasst: Entnehmen der in Schritt (2) imprägnierten Faser für ein zweites Mal und Einführen derselben in eine reduzierende Hydrazinhydratlösung zur Reduktionsbehandlung und dann Trocknen, um die modifizierte Faser zu erhalten. Die modifizierte Faser wird durch das gleiche Performance-Testverfahren wie in Beispiel 3 getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Beispiel 15
Eine modifizierte Faser wird nach dem Verfahren des Beispiels 3 hergestellt, mit der Ausnahme, dass sowohl die erste als auch die zweite Graphendispersion durch Biomasse-Graphendispersionen ersetzt werden.
Die modifizierte Faser wird durch das gleiche Performance-Testverfahren wie in Beispiel 3 getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Darüber hinaus erreicht ein normaler Ferninfrarotemissionsgrad (Testverfahren FZ/T64010-2000) der Faser in diesem Beispiel 0,9.
Beispiel 16
Eine modifizierte Faser wird unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

(1) Eine Graphendispersion wird hergestellt, wobei das Graphen in der Graphendispersion eine Partikelgröße von 0,1-3 µm aufweist.
(2) Eine Polyesterfaser wird in der Graphendispersion bei einer Temperatur von 95 °C für 30 min imprägniert, dann entnommen und getrocknet, um die modifizierte Faser zu erhalten.

Die modifizierte Faser wird durch das gleiche Performance-Testverfahren wie in Beispiel 4 getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Beispiele 17 und 18
Die Faser in Beispiel 3 wird durch ein Garn, das durch Siro-Kompaktspinnen (Beispiel 17) erhalten wird, und durch ein Gestrick bzw. Gewirk (Beispiel 18) ersetzt.

Tabelle 2 führt die Testergebnisse der in den Beispielen 10 bis 18 erhaltenen modifizierten Faserprodukte auf. Tabelle 2 Testergebnisse der modifizierten Faserprodukte der Beispiele 10 bis 18

Beispiele	Spezifischer Widerstand vor dem Waschen mit Wasser (Ω·cm)	Spezifischer Widerstand nach 50-maligem Waschen mit Wasser (Ω·cm)
Beispiel 10	1×10³	1×10³
Beispiel 11	1×10³	1×10³
Beispiel 12	1×10³	2×10³
Beispiel 13	8×10³	9×10³
Beispiel 14	3×10³	8×10³
Beispiel 15	2×10³	5×10³
Beispiel 16	6×10⁴	1×10⁵
Beispiel 17	3×10²	6×10²
Beispiel 18	2×10²	6×10²

In Tabelle 2 kann das Garn in Beispiel 17 zu einem Gewebe verstrickt werden und ein Oberflächenwiderstand wird gemäß GB12703.4-2010 getestet, wobei ein Oberflächenwiderstand vor dem Waschen mit Wasser 2×10² Ω und ein Oberflächenwiderstand nach 50-maligem Waschen mit Wasser 7×10² Ω beträgt. Ein Oberflächenwiderstand des Gewebes in Beispiel 18 wird gemäß GB12703.4-2010 getestet, wobei ein Oberflächenwiderstand vor dem Waschen mit Wasser 2×10² Ω und ein Oberflächenwiderstand nach 50-maligem Waschen mit Wasser 6×10² Ω beträgt.
Vergleichsbeispiel 1
Eine modifizierte Faser wird hergestellt, indem eine Faser in Art einer In-situ-Verbindung unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte modifiziert wird.

(1) 200 g Graphen werden homogen mit 8,52 kg PTA und 3,5 I Ethylenglykol vermischt; und die Mischung wird einer 20-minütigen Kugelmahlung unterworfen und direkt in einen Schlagkessel zum Schlagen für 30 min eingeführt. Eine Polymerisationsreaktion wird mit einem Three-Pot-PET-Polymerisationsverfahren durchgeführt, um eine Schmelze zu erhalten.
(2) Die Schmelze wird unter dem Kühlwasser mit 40 °C und einer Ziehgeschwindigkeit von 0,5 m/s ausgestossen und direkt pelletiert, um einen Masterbatch eines Graphen-PET-Verbunds zu erhalten.
(3) Nach einer 24-stündigen Walzentrocknung bei einer Temperatur von 110 °C wird der Masterbatch des Graphen-PET-Verbundes direkt zum Schmelzspinnen verwendet. Ein Spinnfaden wird mit Wassernebel bei einer Kühltemperatur von 40 °C gekühlt und bei einer Temperatur von 35 °C getrocknet. Eine modifizierte Polyesterfaser wird durch das Schmelzspinnen erhalten.

Die erhaltene Faser wird gemäß GB/T 14342-2015 getestet und weist einen spezifischen Widerstand von 1×10¹³ Ω·cm vor dem Waschen mit Wasser auf.
Vergleichsbeispiel 2
Eine modifizierte Faser wird durch Modifizieren einer Faser durch ein Imprägnieren bei Normaltemperatur unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

(1) Eine Graphendispersion wird hergestellt, wobei das Graphen in der Graphendispersion eine Partikelgröße von 0,1-3 µm aufweist.
(2) Eine Polyesterfaser wird in der Graphendispersion bei einer Temperatur von 25 °C für 30 min imprägniert, dann entnommen und getrocknet, um die modifizierte Faser zu erhalten.

Die erhaltene Faser wird gemäß GB/T 14342-2015 getestet und weist einen spezifischen Widerstand von 1×10⁴ Ω·cm vor dem Waschen mit Wasser und einen spezifischen Widerstand von 1×10¹⁰ Ω·cm nach 20-maligem Waschen mit Wasser auf.
Beispiele 1a bis 9a
Eine Verbundfaser wird unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

(1) Ein Polymer wird geschmolzen und dem Schmelzspinnen unterworfen, um eine Faser, wie geformt, zu erhalten.
(2) Eine erste Graphendispersion wird hergestellt, wobei das Graphen in der ersten Graphendispersion eine Partikelgröße von 0,1-1 µm aufweist; eine zweite Graphendispersion wird hergestellt, wobei das Graphen in der zweiten Graphendispersion eine Partikelgröße von 1-2 µm aufweist.
(3) Die in Schritt (1) gebildete Faser wird in der ersten Graphendispersion bei einer ersten Temperatur imprägniert; die mit erstem Graphen imprägnierte Faser wird entnommen und in der zweiten Graphendispersion für 30 min imprägniert, dann entnommen und getrocknet, um die Verbundfaser zu erhalten.

Performance-Test: Die erhaltene modifizierte Faser wird gemäß GB/T 14342-2015 getestet und die modifizierte Faser wird nach 50-maligem Waschen mit Wasser gemäß GB/T 14342-2015 weiter getestet.
Tabelle 3 führt die Verfahrensbedingungen und Testergebnisse der in den Beispielen 1a bis 9a erhaltenen Verbundfasern auf.
Beispiele 10a bis 13a
Eine Verbundfaser wird nach dem Verfahren des Beispiels 7a hergestellt, mit der Ausnahme, dass Nanocellulose (mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis von 80-120 und einem Durchmesser von 10 nm oder weniger) in der ersten Graphendispersion in Schritt (2) dispergiert wird, wobei die Nanocellulose in der Dispersion eine Konzentration von 0,1 Gew.-%, 0,5 Gew.-%, 1 Gew.-% bzw. 2 Gew.-% aufweist.
Die Verbundfaser wird nach dem gleichen Performance-Testverfahren wie in Beispiel 7a getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt.
Beispiel 14a
Eine Verbundfaser wird nach dem Verfahren des Beispiels 3a hergestellt, mit der Ausnahme, dass sowohl die erste als auch die zweite Graphendispersion durch Graphenoxiddispersionen ersetzt werden und ein Reduktionsschritt durchgeführt wird, der insbesondere umfasst: Einführen der aus der zweiten Graphendispersion in Schritt (3) entnommenen Faser in eine reduzierende Hydrazinhydratlösung zur Reduktionsbehandlung und anschließendes Trocknen der Faser, um die Verbundfaser zu erhalten. Die Verbundfaser wird nach dem gleichen Performance-Testverfahren wie in Beispiel 3a getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt.
Beispiel 15a
Eine Verbundfaser wird nach dem Verfahren des Beispiels 3a hergestellt, mit der Ausnahme, dass sowohl die erste als auch die zweite Graphendispersion durch Biomasse-Graphendispersionen ersetzt werden.
Die Verbundfaser wird nach dem gleichen Performance-Testverfahren wie in Beispiel 3a getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt.
Darüber hinaus erreicht ein normaler Ferninfrarotemissionsgrad (Testverfahren FZ/T64010-2000) der Faser in diesem Beispiel 0,91.
Beispiel 16a
Eine Verbundfaser wird unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

(1) Ein Polymer Polyethylenterephthalat (PET) wird geschmolzen und dem Schmelzspinnen unterworfen, um eine Faser, wie geformt, zu erhalten.
(2) Eine Graphendispersion wird hergestellt, wobei das Graphen in der Graphendispersion eine Partikelgröße von 0,1-3 µm aufweist.
(3) Eine Polyesterfaser wird in der Graphendispersion bei einer Temperatur von 95 °C für 30 min imprägniert, dann entnommen und getrocknet, um die Verbundfaser zu erhalten.

Die Verbundfaser wird nach dem gleichen Performance-Testverfahren wie in Beispiel 3a getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt.
Beispiel 17a
Eine Verbundfaser wird nach dem Verfahren des Beispiels 3a hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Imprägnierungstemperatur eine Normaltemperatur ist.
Die Verbundfaser wird nach dem gleichen Performance-Testverfahren wie in Beispiel 3a getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt.

Tabelle 4 führt die Testergebnisse der in den Beispielen 10a bis 17a erhaltenen Verbundfasern auf. Tabelle 4 Testergebnisse der Verbundfasern der Beispiele 10a bis 17a

Beispiele	Spezifischer Widerstand vor dem Waschen mit Wasser (Ω·cm)	Spezifischer Widerstand nach 50-maligem Waschen mit Wasser (Ω·cm)
Beispiel 10a	2×10³	1×10³
Beispiel 11a	3×10²	3×10²
Beispiel 12a	3×10²	4×10²
Beispiel 13a	4×10³	5×10³
Beispiel 14a	2×10²	7×10²
Beispiel 15a	4x10²	8×10²
Beispiel 16a	2×10⁴	6×10⁴
Beispiel 17a	2×10³	1×10⁵

Vergleichsbeispiel 1a
Eine modifizierte Faser wird hergestellt, indem eine Faser in Art einer In-situ-Verbindung unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte modifiziert wird.

(1) 200 g Graphen werden homogen mit 8,52 kg Polyterephthalsäure (PTA) und 3,5 I Ethylenglykol vermischt; und die Mischung wird 20 min lang einer Kugelmahlung unterworfen und direkt in einen Schlagkessel zum Schlagen für 30 min eingeführt. Eine Polymerisationsreaktion wird mit einem Three-Pot-PET-Polymerisationsverfahren durchgeführt, um eine Schmelze zu erhalten.
(2) Die Schmelze wird unter dem Kühlwasser mit 40 °C und einer Ziehgeschwindigkeit von 0,5 m/s ausgestoßen und direkt pelletiert, um einen Masterbatch eines Graphen-PET-Verbunds zu erhalten.
(3) Nach 24 Stunden Walzentrocknung bei einer Temperatur von 110 °C wird der Masterbatch des Graphen-PET-Verbunds direkt zum Schmelzspinnen verwendet. Ein Spinnfaden wird mit Wassernebel bei einer Kühltemperatur von 40 °C gekühlt und bei einer Temperatur von 35 °C getrocknet. Durch das Schmelzspinnen wird eine modifizierte Polyesterfaser erhalten.

Ein spezifischer Widerstand der Verbundfaser wird getestet ( GB/T 14342-2015 ) und beträgt 1×10¹³ Ω·cm vor der Wasserwäsche.
Vergleichsbeispiel 2a
Eine Verbundfaser wird nach dem Verfahren des Beispiels 16a hergestellt, mit der Ausnahme, dass die in Schritt (1) gebildete Faser durch ein vorverstrecktes Polyestergarn (POY)-Produkt ersetzt wird, das von ZHEJIANG HENGGGUAN CHEMICAL FIBRE CO., LTD. bereitgestellt wird.
Ein spezifischer Widerstand der Verbundfaser wird getestet • (GB/T 14342-2015), der 5×10⁶ Ω·cm vor dem Waschen mit Wasser und 1×10¹⁰ Ω·cm nach 50-maligem Waschen mit Wasser beträgt.
Vergleichsbeispiel 3a
Eine Verbundfaser wird unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

(1) Ein Polymer Polyethylenterephthalat (PET) wird geschmolzen und dem Schmelzspinnen unterworfen, um eine Faser, wie geformt, zu erhalten.
(2) Eine Graphendispersion wird hergestellt, wobei das Graphen in der Graphendispersion eine Partikelgröße von 0,1-3 µm aufweist.
(3) Eine Polyesterfaser wird in der Graphendispersion bei einer Normaltemperatur für 30 min imprägniert, dann entnommen und getrocknet, um die Verbundfaser zu erhalten.

Ein spezifischer Widerstand der Verbundfaser wird getestet (GB/T 14342-2015), der 3×10⁵ Ω·cm vor dem Waschen mit Wasser und 1×10⁷ Ω·cm nach 50-maligem Waschen mit Wasser beträgt.
Beispiele 1b bis 9b
Eine modifizierte Faser wird unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

(1) Eine erste Graphendispersion wird hergestellt, wobei das Graphen in der ersten Graphendispersion eine Partikelgröße von 0,1-1 µm aufweist; eine zweite Graphendispersion wird hergestellt, wobei das Graphen in der zweiten Graphendispersion eine Partikelgröße von 1-2 µm aufweist.
(2) Eine Faser wird in der ersten Graphendispersion bei einer Normaltemperatur imprägniert; die mit erstem Graphen imprägnierte Faser wird entnommen, auf eine erste Temperatur erwärmt und einer ersten Nachbearbeitung bei einer konstanten Temperatur unterzogen, um eine erste modifizierte Faser zu erhalten.
(3) Die erste modifizierte Faser wird in der zweiten Graphendispersion bei einer Normaltemperatur imprägniert; die mit dem zweiten Graphen imprägnierte Faser wird entnommen, auf eine zweite Temperatur erwärmt und einer zweiten Nachbearbeitung für 30 min bei einer konstanten Temperatur unterzogen, um eine zweite modifizierte Faser zu erhalten.
(4) Die zweite modifizierte Faser wird gekühlt und getrocknet, um ein modifiziertes Faserprodukt zu erhalten.

Performance-Test: Die erhaltene modifizierte Faser wird gemäß GB/T 14342-2015 getestet und die modifizierte Faser wird nach 50-maligem Waschen mit Wasser gemäß GB/T 14342-2015 weiter getestet.
Tabelle 5 führt die Verfahrensbedingungen und Testergebnisse der in den Beispielen 1b bis 9b erhaltenen Verbundfasern auf.
Beispiel 10b bis 13b
Eine modifizierte Faser wird nach dem Verfahren des Beispiels 7b hergestellt, mit der Ausnahme, dass Nanocellulose (mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis von 80-120 und einem Durchmesser von 10 nm oder weniger) in der ersten Graphendispersion in Schritt (2) dispergiert wird, wobei die Nanocellulose eine Konzentration von 0,1 Gew.-%, 0,5 Gew.-%, 1 Gew.-% bez. 2 Gew.-% in der Dispersion aufweist.
Die modifizierte Faser wird mit dem gleichen Performance-Testverfahren wie in Beispiel 7b getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt.
Beispiel 14b
Eine modifizierte Faser wird nach dem Verfahren des Beispiels 3b hergestellt, mit der Ausnahme, dass sowohl die erste als auch die zweite Graphendispersion durch Graphenoxiddispersionen ersetzt werden und ein Reduktionsschritt durchgeführt wird, der insbesondere umfasst: Einführen der zweiten modifizierten Faser in Schritt (3) in eine reduzierende Hydrazinhydratlösung zur Reduktionsbehandlung und Durchführen von Schritt (4) um das modifizierten Faserprodukt zu erhalten. Die modifizierte Faser wird nach dem gleichen Performance-Testverfahren wie in Beispiel 3b getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt.
Beispiel 15b
Eine modifizierte Faser wird nach dem Verfahren des Beispiels 3b hergestellt, mit der Ausnahme, dass sowohl die erste als auch die zweite Graphendispersion durch Biomasse-Graphendispersionen ersetzt werden.
Die modifizierte Faser wird nach dem gleichen Performance-Testverfahren wie in Beispiel 3b getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt.
Darüber hinaus erreicht ein normaler Ferninfrarotemissionsgrad (Testverfahren FZ/T64010-2000) der Faser in diesem Beispiel 0,9.
Beispiel 16b
Eine modifizierte Faser wird unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

(1) Es wird eine Graphendispersion hergestellt, wobei das Graphen in der Graphendispersion eine Partikelgröße von 0,1-3 µm aufweist.
(2) Eine Polyesterfaser wird in der Graphendispersion bei einer Normaltemperatur für 10 min imprägniert, dann entnommen, für 30 min in Luft mit 95 °C gelegt und dann gekühlt und getrocknet, um die modifizierte Faser zu erhalten.

Die modifizierte Faser wird nach dem gleichen Performance-Testverfahren wie in Beispiel 3b getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt.
Beispiele 17b und 18b
Die Faser in Beispiel 3b wird durch ein Garn, das durch Siro-Kompaktspinnen (Beispiel 17b) erhalten wird, und ein Gestrick (Beispiel 18b) ersetzt.

Tabelle 6 führt die Testergebnisse der in den Beispielen 10b bis 18b erhaltenen modifizierten Faserprodukte auf. Tabelle 6 Testergebnisse der modifizierten Faserprodukte der Beispiele 10b bis 18b

Beispiele	Spezifischer Widerstand vor dem Waschen mit Wasser (Ω·cm)	Spezifischer Widerstand nach 50-maligem Waschen mit Wasser (Ω·cm)
Beispiel 10b	1,0×10³	1,0×10³
Beispiel 11b	1,0×10³	1,0×10³
Beispiel 12b	1,0×10³	2,0×10³
Beispiel 13b	7,0×10³	8,0×10³
Beispiel 14b	3,0×10³	7,0×10³
Beispiel 15b	2,0×10³	4,8×10³
Beispiel 16b	5,8×10⁴	1,0×10⁵
Beispiel 17b	3,0×10²	5,7×10²
Beispiel 18b	2,0×10²	6,2×10²

In Tabelle 6 kann das Garn in Beispiel 17b zu einem Gewebe verstrickt werden und ein Oberflächenwiderstand wird gemäß GB12703.4-2010 getestet, wobei ein Oberflächenwiderstand vor dem Waschen mit Wasser 2×10² Ω und ein Oberflächenwiderstand nach 50-maligem Waschen mit Wasser 7×10² Ω beträgt. Ein Oberflächenwiderstand des Gewebes in Beispiel 18b wird gemäß GB12703.4-2010 getestet, wobei ein Oberflächenwiderstand vor dem Waschen mit Wasser 2×10² Ω und ein Oberflächenwiderstand nach 50-maligem Waschen mit Wasser 6×10² Ω beträgt.
Vergleichsbeispiel1b
Eine modifizierte Faser wird hergestellt, indem eine Faser in Art einer In-situ-Verbindung unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte modifiziert wird.

(1) 200 g Graphen werden homogen mit 8,52 kg PTA und 3,5 I Ethylenglykol vermischt; und die Mischung wird einer 20-minütigen Kugelmahlung unterworfen und direkt in einen Schlagkessel zum Schlagen für 30 min eingeführt. Eine Polymerisationsreaktion wird mit einem Three-Pot-PET-Polymerisationsverfahren durchgeführt, um eine Schmelze zu erhalten.
(2) Die Schmelze wird unter dem Kühlwasser mit 40 °C und einer Ziehgeschwindigkeit von 0,5 m/s ausgestossen und direkt pelletiert, um einen Masterbatch eines Graphen-PET-Verbundes zu erhalten.
(3) Nach einer 24-stündigen Walzentrocknung bei einer Temperatur von 110 °C wird der Masterbatch des Graphen-PET-Verbundes direkt zum Schmelzspinnen verwendet. Ein Spinnfaden wird mit Wassernebel bei einer Kühltemperatur von 40 °C gekühlt und bei einer Temperatur von 35 °C getrocknet. Eine modifizierte Polyesterfaser wird durch das Schmelzspinnen erhalten.

Die erhaltene Faser wird gemäß GB/T 14342-2015 getestet und weist einen spezifischen Widerstand von 1×10¹³ Ω·cm vor dem Waschen mit Wasser auf.
Vergleichsbeispiel 2b
Eine modifizierte Faser wird durch Modifizieren einer Faser durch ein Imprägnieren bei Normaltemperatur unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

Die erhaltene Faser wird gemäß GB/T 14342-2015 getestet und weist einen spezifischen Widerstand von 1×10⁴ Ω·cm vor dem Waschen mit Wasser und einen spezifischen Widerstand von 1×10¹⁰ Ω. cm nach 20-maligem Waschen mit Wasser auf.
Beispiele 1c bis 7c
Eine modifizierte Polyesterfaser wird unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

(1) Eine erste Graphendispersion wird hergestellt, wobei das Graphen in der ersten Graphendispersion eine Partikelgröße von weniger als 1 µm aufweist; eine zweite Graphendispersion wird hergestellt, wobei das Graphen in der zweiten Graphendispersion eine Partikelgröße von 1-2 µm aufweist.
(2) Eine Polyesterfaser wird in der ersten Graphendispersion bei einer ersten Temperatur imprägniert; die mit dem ersten Graphen imprägnierte Polyesterfaser wird entnommen und in der zweiten Graphendispersion für 30 min imprägniert, dann entnommen und getrocknet, um die modifizierte Polyesterfaser zu erhalten.

Performance-Test: Die erhaltene modifizierte Faser wird gemäß GB/T 14342-2015 getestet und die modifizierte Faser wird nach 50-maligem Waschen mit Wasser gemäß GB/T 14342-2015 weiter getestet.

Tabelle 7 führt die Verfahrensbedingungen und Testergebnisse der in den Beispielen 1c bis 7c erhaltenen Verbundfasern auf. Tabelle 7 Verfahrensbedingungen für die Herstellung der modifizierten Polyesterfasern und Testergebnisse der Beispiele 1c bis 7c

Bedingungen	Beispiele
Bedingungen	1c	2c	3c	4c	5c	6c	7c
Glasübergangs-temperatur (°C)	110	120	98	110	100	90	120
Temperatur der ersten Imprägnierung (°C)	80	90	90	50	95	120	90
Temperatur der zweiten Imprägnierung (°C)	60	40	30	15	30	30	30
Dauer der ersten Imprägnierung (min)	1	1	1	1	1	1	1
Konzentration der Graphendispersion (Gew.-%)	0,1 ~0,4	0,1 ~0,4	0,1 ~0,4	0,3 ~0,8	0,5 ~0,95	0,1 ~0,4	1~5
Partikelgröße des Graphen in der ersten Graphendispersion (µm)	1~5	1~5	1~5	4~12	2~5	1~5	0,1 ~0,4
Partikelgröße des Graphen in der zweiten Graphendispersion (µm)	1	0,4	2	3000	1	30	1,2
Spezifischer Widerstand vor dem Waschen mit Wasser (x102Ω·cm)	4	1,2	5	10000	4	800	400

Aus Tabelle 7 wird deutlich, dass, wenn die erste Imprägniertemperatur niedriger ist als die zweite Imprägniertemperatur, wie in Beispiel 6c, die Bewegung von Fasermakromolekülen während der zweiten Imprägnierung stärker ist, als die Bewegung während der ersten Imprägnierung, so dass das Graphen, das während der ersten Imprägnierung in das Innere der Faser imprägniert wurde, ausläuft und die Wirkung der zweiten Imprägnierung unterdrückt, was zu einem erhöhten spezifischen Widerstand führt; wenn die Partikelgröße von Graphen in der ersten Imprägnierlösung größer ist als in der zweiten Imprägnierlösung, wie in Beispiel 7c, der Gehalt an Graphen in der Faser gering ist und der Gehalt an Graphen außerhalb der Faser hoch ist, so dass keine starke Kraft zwischen dem Inneren und dem Äußeren gebildet wird und das Abstreifen von Graphen mit zunehmender Anzahl an Wäschen deutlicher wird.
Beispiele 8c bis 11c
Eine modifizierte Polyesterfaser wird nach dem Verfahren des Beispiels 3c hergestellt, mit der Ausnahme, dass Nanocellulose (mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis von 80-120 und einem Durchmesser von 10 nm oder weniger) in der ersten Graphendispersion in Schritt (2) dispergiert wird, wobei die Nanocellulose eine Konzentration von 0,1 Gew.-% (Beispiel 8c), 0,5 Gew.-% (Beispiel 9c), 1 Gew.-% (Beispiel 10c) bzw. 2 Gew.-% (Beispiel 11c) in der Dispersion aufweist.
Die modifizierte Polyesterfaser wird nach dem gleichen Performance-Testverfahren wie im Beispiel 3c getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 8 aufgeführt.
Beispiel 12c
Eine modifizierte Polyesterfaser wird nach dem Verfahren des Beispiels 3c hergestellt, mit der Ausnahme, dass sowohl die erste als auch die zweite Graphendispersion durch Graphenoxiddispersionen ersetzt werden, und es wird ein Reduktionsschritt durchgeführt, der insbesondere Folgendes umfasst: Entnehmen der in Schritt (2) imprägnierten Polyesterfaser zum zweiten Mal und Einführen in eine reduzierende Hydrazinhydratlösung zur Reduktionsbehandlung und dann Trocknen, um die modifizierte Polyesterfaser zu erhalten. Die modifizierte Polyesterfaser wird nach dem gleichen Performance-Testverfahren wie im Beispiel 3c getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 8 aufgeführt.
Beispiel 13c
Eine modifizierte Polyesterfaser wird nach dem Verfahren des Beispiels 3c hergestellt, mit der Ausnahme, dass sowohl die erste als auch die zweite Graphendispersion durch Biomasse-Graphendispersionen ersetzt werden.
Die modifizierte Polyesterfaser wird nach dem gleichen Performance-Testverfahren wie im Beispiel 3c getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 8 aufgeführt.
Darüber hinaus erreicht ein normaler Ferninfrarotemissionsgrad (Testverfahren FZ/T64010-2000) der modifizierten Polyesterfaser in diesem Beispiel 0,9.
Beispiel 14c
Eine modifizierte Polyesterfaser wird unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

(1) Es wird eine Graphendispersion hergestellt, wobei das Graphen in der Graphendispersion eine Partikelgröße von 0,1-3 µm aufweist.
(2) Eine Polyesterfaser wird in der Graphendispersion bei einer Temperatur von 95 °C für 30 min imprägniert, dann entnommen und getrocknet, um die modifizierte Polyesterfaser zu erhalten.

Die modifizierte Polyesterfaser wird nach dem gleichen Performance-Testverfahren wie im Beispiel 3c getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 8 aufgeführt.
Beispiele 15c und 16c
Die Faser in Beispiel 3c wird durch ein Garn, das durch Siro-Kompaktspinnen (Beispiel 15c) erhalten wird, und ein Gestrick (Beispiel 16c) ersetzt.

Tabelle 8 führt die Testergebnisse der in den Beispielen 8c bis 16c erhaltenen modifizierten Polyesterfaserprodukte auf. Tabelle 8 Testergebnisse der modifizierten Polyesterfaserprodukte der Beispielen 8c bis 16c

Beispiele	Spezifischer Widerstand vor dem Waschen mit Wasser (Ω·cm)	Spezifischer Widerstand nach 50-maligem Waschen mit Wasser (Ω·cm)
Beispiel 8c	1×10²	1×10²
Beispiel 9c	1×10²	1×10²
Beispiel 10c	1×10²	2×10²
Beispiel 11c	8×10³	9×10³
Beispiel 12c	3×10²	8×10²
Beispiel 13c	2×10²	5×10²
Beispiel 14c	6×10⁴	1×10⁵
Beispiel 15c	3×10²	6×10²
Beispiel 16c	2×10²	6×10²

In Tabelle 8 kann das Garn in Beispiel 15c zu einem Gewebe verstrickt werden und ein Oberflächenwiderstand wird gemäß GB12703.4-2010 geprüft, wobei ein Oberflächenwiderstand vor dem Waschen mit Wasser 2×10² Ω und ein Oberflächenwiderstand nach 50-maligem Waschen mit Wasser 7×10² Ω beträgt. Ein Oberflächenwiderstand des Gewebes in Beispiel 16c wird gemäß GB12703.4-2010 geprüft, wobei ein Oberflächenwiderstand vor dem Waschen mit Wasser 2×10² Ω und ein Oberflächenwiderstand nach dem 50-maligem Waschen mit Wasser 6×10² Ω beträgt.
Vergleichsbeispiel 1c
Eine modifizierte Polyesterfaser wird hergestellt, indem eine Polyesterfaser in Art einer In-situ-Verbindung unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte modifiziert wird.

(1) 200 g Graphen werden homogen mit 8,52 kg PTA und 3,5 I Ethylenglykol vermischt und die Mischung wird einer 20-minütigen Kugelmahlung unterworfen und direkt in einen Schlagkessel zum Schlagen für 30 min eingeführt. Eine Polymerisationsreaktion wird mit einem Three-Pot-PET-Polymerisationsverfahren durchgeführt, um eine Schmelze zu erhalten.
(2) Die Schmelze wird unter dem Kühlwasser mit 40 °C und einer Ziehgeschwindigkeit von 0,5 m/s ausgestoßen und direkt pelletiert, um einen Masterbatch eines Graphen-PET-Verbundes zu erhalten.
(3) Nach einer 24-stündigen Walzentrocknung bei einer Temperatur von 110 °C wird der Masterbatch des Graphen-PET-Verbundes direkt zum Schmelzspinnen verwendet. Ein Spinnfaden wird mit Wassernebel bei einer Kühltemperatur von 40 °C gekühlt und bei einer Temperatur von 35 °C getrocknet. Eine modifizierte Polyesterfaser wird durch das Schmelzspinnen erhalten.

Die erhaltene Faser wird gemäß GB/T 14342-2015 getestet und weist einen spezifischen Widerstand von 1×10¹³ Ω·cm vor dem Waschen mit Wasser auf.
Vergleichsbeispiel 2c
Eine modifizierte Polyesterfaser wird durch Modifizieren einer Polyesterfaser durch ein Imprägnieren bei Normaltemperatur unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

Die erhaltene Faser wird gemäß GB/T 14342-2015 getestet und weist einen spezifischen Widerstand von 1×10⁴ Ω·cm vor dem Waschen mit Wasser und einen spezifischen Widerstand von 1×10¹⁰ Ω·cm nach 20-maligem Waschen mit Wasser auf.
Beispiele 1d bis 8d
Eine modifizierte Polyamidfaser wird unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

(1) Eine erste Graphendispersion wird hergestellt, wobei das Graphen in der ersten Graphendispersion eine Partikelgröße von weniger als 1 µm aufweist; eine zweite Graphendispersion wird hergestellt, wobei das Graphen in der zweiten Graphendispersion eine Partikelgröße von 1-2 µm aufweist.
(2) Eine Polyamidfaser wird in der ersten Graphendispersion bei einer ersten Temperatur imprägniert; die mit dem ersten Graphen imprägnierte Polyamidfaser wird entnommen und in der zweiten Graphendispersion für 30 min imprägniert, dann entnommen und getrocknet, um die modifizierte Polyamidfaser zu erhalten.

Performance-Test: Die erhaltene modifizierte Polyamidfaser wird gemäß GB/T 14342-2015 getestet und die modifizierte Polyamidfaser wird nach 50-maligem Waschen mit Wasser gemäß GB/T 14342-2015 weiter getestet.

Tabelle 9 führt die Verfahrensbedingungen und Testergebnisse der in den Beispielen 1d bis 8d erhaltenen modifizierten Polyamidfasern auf. Tabelle 9 Verfahrensbedingungen für die Herstellung der modifizierten Polyamidfasern und Testergebnisse der Beispiele 1d bis 8d

Bedingungen	Beispiel
Bedingungen	1d	2d	3d	4d	5d	6d	7d	8d
Temperatur der ersten Imprägnierung (°C)	70	80	75	80	70	90	50	80
Temperatur der zweiten Imprägnierung (°C)	45	50	60	75	60	30	80	50
Dauer der ersten Imprägnierung (min)	60	40	30	15	30	30	40	40
Konzentration der Graphendispersion (Gew.-%)	1	1	1	1	1	0,1	1	1
Partikelgröße des Graphen in der ersten Graphendispersion (µm)	0,1 ~0,3	0,1 ~0,3	0,1 ~0,3	0,3 ~0,7	0,5 ~0,9	0,1 ~0,3	0,1 ~0,3	1~3
Partikelgröße des Graphen in der zweiten Graphendispersion (µm)	1~3	1~3	1~3	2~10	2~5	1~3	1~3	0,1 ~0,3
Spezifischer Widerstand vor dem Waschen mit Wasser (×10²Ω·cm)	1	0,5	2	4	1	1000	25	0,7
Spezifischer Widerstand nach 50-maligem Waschen mit Wasser (×10²Ω·cm)	4	1,2	4	7	4	7000	600	500

Aus Tabelle 9 wird deutlich, dass, wenn die erste Imprägniertemperatur niedriger ist als die zweite Imprägniertemperatur, wie in Beispiel 7d, die Bewegung von Fasermakromolekülen während der zweiten Imprägnierung stärker ist, als die Bewegung während der ersten Imprägnierung, so dass das Graphen, das während der ersten Imprägnierung in das Innere der Faser imprägniert wurde, ausläuft und die Wirkung der zweiten Imprägnierung unterdrückt, was zu einem erhöhten spezifischen Widerstand führt; wenn die Partikelgröße von Graphen in der ersten Imprägnierlösung größer ist als in der zweiten Imprägnierlösung, wie in Beispiel 8d, der Gehalt an Graphen in der Faser gering ist und der Gehalt an Graphen außerhalb der Faser hoch ist, so dass keine starke Kraft zwischen dem Inneren und dem Äußeren gebildet wird und das Abstreifen von Graphen mit zunehmender Anzahl an Wäschen deutlicher wird.
Beispiele 9d bis 12d
Eine modifizierte Faser wird nach dem Verfahren des Beispiels 3d hergestellt, mit der Ausnahme, dass Nanocellulose (mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis von 80-120 und einem Durchmesser von 10 nm oder weniger) in der ersten Graphendispersion in Schritt (2) dispergiert wird, wobei die Nanocellulose eine Konzentration von 0,1 Gew.-% (Beispiel 9d), 0,5 Gew.-% (Beispiel 10d), 1 Gew.-% (Beispiel 11d) bzw. 2 Gew.-% (Beispiel 12d) in der Dispersion aufweist.
Die modifizierte Faser wird mit dem gleichen Performance-Testverfahren wie in Beispiel 3d getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 10 aufgeführt.
Beispiel 13d
Eine modifizierte Polyamidfaser wird nach dem Verfahren des Beispiels 3d hergestellt, mit der Ausnahme, dass sowohl die erste als auch die zweite Graphendispersion durch Graphenoxiddispersionen ersetzt werden und es wird ein Reduktionsschritt durchgeführt, der insbesondere Folgendes umfasst: entnehmen der in Schritt (2) imprägnierten Polyamidfaser zum zweiten Mal und Einführen in eine reduzierende Hydrazinhydratlösung zur Reduktionsbehandlung und dann Trocknen, um die modifizierte Polyamidfaser zu erhalten. Die modifizierte Polyamidfaser wird nach dem gleichen Performance-Testverfahren wie in Beispiel 3d getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 10 aufgeführt.
Beispiel 14d
Eine modifizierte Polyamidfaser wird nach dem Verfahren des Beispiels 3d hergestellt, wobei sowohl die erste als auch die zweite Graphendispersion durch Biomasse-Graphendispersionen ersetzt werden.
Die modifizierte Polyamidfaser wird nach dem gleichen Performance-Testverfahren wie in Beispiel 3d getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 10 aufgeführt.
Darüber hinaus erreicht ein normaler Ferninfrarotemissionsgrad (Testverfahren FZ/T64010-2000) der modifizierten Polyamidfaser in diesem Beispiel 0,9.
Beispiel 15d
Eine modifizierte Polyamidfaser wird unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

(1) Es wird eine Graphendispersion hergestellt, wobei das Graphen in der Graphendispersion eine Partikelgröße von 0,1-3 aufweist µm.
(2) Eine Polyamidfaser wird in der Graphendispersion bei einer Temperatur von 95 °C für 30 min imprägniert, dann entnommen und getrocknet, um die modifizierte Faser zu erhalten.

Die modifizierte Polyamidfaser wird nach dem gleichen Performance-Testverfahren wie in Beispiel 4d getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 10 aufgeführt.
Beispiele 16d und 17d
Die Polyamidfaser in Beispiel 3d wird durch ein Garn, das durch Siro-Kompaktspinnen (Beispiel 16d) erhalten wird, und durch ein Gestrick (Beispiel 17d) ersetzt.

Tabelle 10 führt die Testergebnisse der in den Beispielen 9d bis 17d erhaltenen modifizierten Faserprodukte auf. Tabelle 10 Testergebnisse der modifizierten Faserprodukte der Beispiele 9d bis 17d

Beispiele	Spezifischer Widerstand vor dem Waschen mit Wasser (Ω·cm)	Spezifischer Widerstand nach 50-maligem Waschen mit Wasser (Ω·cm)
Beispiel 9d	1×10²	1×10²
Beispiel 10d	1×10²	1×10²
Beispiel 11d	1×10²	2×10²
Beispiel 12d	8×10³	9×10³
Beispiel 13d	3×10²	8×10²
Beispiel 14d	2×10²	5×10²
Beispiel 15d	6×10⁴	1×10⁵
Beispiel 16d	3×10²	6×10²
Beispiel 17d	2×10²	6×10²

In Tabelle 10 kann das Garn in Beispiel 16d zu einem Gewebe verstrickt werden und ein Oberflächenwiderstand wird gemäß GB12703.4-2010 getestet, wobei ein Oberflächenwiderstand vor dem Waschen mit Wasser 2×10² Ω und ein Oberflächenwiderstand nach dem 50-maligen Waschen mit Wasser 7×10² Ω beträgt. Ein Oberflächenwiderstand des Gewebes in Beispiel 17d wird gemäß GB12703.4-2010 getestet, wobei ein Oberflächenwiderstand vor dem Waschen mit Wasser 2×10² Ω und ein Oberflächenwiderstand nach dem 50-maligen Waschen mit Wasser 6×10² Ω beträgt.
Vergleichsbeispiel 1d
Eine modifizierte Polyamidfaser wird unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

(1) 200 g Graphen und 2 kg Polyamidspäne werden geschmolzen und pelletiert, um eine Mastercharge eines Graphen-PA-Verbundes zu erhalten.
(2) Die obige Mastercharge des Graphen-PA-Verbundes wird mit 13 kg Polyamid-Chips gemischt und einem Schmelzspinnen unterworfen, um die modifizierte Polyamidfaser zu erhalten.

Die erhaltene Faser wird nach GB/T 14342-2015 getestet und weist einen spezifischen Widerstand von 1×10¹³ Q.cm vor dem Waschen mit Wasser auf.
Vergleichsbeispiel 2d
Eine modifizierte Polyamidfaser wird durch Modifizieren einer Polyamidfaser durch ein Imprägnieren bei Normaltemperatur unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

(1) Eine Graphendispersion wird hergestellt, wobei das Graphen in der Graphendispersion eine Partikelgröße von 0,1-3 µm aufweist.
(2) Eine Polyamidfaser wird in der Graphendispersion bei einer Temperatur von 25 °C für 30 min imprägniert, dann entnommen und getrocknet, um die modifizierte Polyamidfaser zu erhalten.

Die erhaltene Faser wird gemäß GB/T 14342-2015 getestet und weist einen spezifischen Widerstand von 1×10⁴ Ω·cm vor dem Waschen mit Wasser und einen spezifischen Widerstand von 1×10¹⁰ Ω·cm nach 20-maligem Waschen mit Wasser auf.
Beispiele 1e bis 8e
Eine modifizierte Polyacrylnitrilfaser wird unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

(1) Eine erste Graphendispersion wird hergestellt, wobei das Graphen in der ersten Graphendispersion eine Partikelgröße von weniger als 1 µm aufweist; eine zweite Graphendispersion wird hergestellt, wobei das Graphen in der zweiten Graphendispersion eine Partikelgröße von 1-2 µm aufweist.
(2) Eine Polyacrylnitrilfaser wird in der ersten Graphendispersion bei einer ersten Temperatur imprägniert; die mit dem ersten Graphen imprägnierte Polyacrylnitrilfaser wird entnommen und in der zweiten Graphendispersion für 30 min imprägniert, dann entnommen und getrocknet, um die modifizierte Polyacrylnitrilfaser zu erhalten.

Tabelle 11 führt die Verfahrensbedingungen und Testergebnisse der in den Beispielen 1e bis 8e erhaltenen modifizierten Fasern auf. Tabelle 11 Verfahrensbedingungen für die Herstellung der modifizierten Fasern und Testergebnisse der modifizierten Fasern der Beispiele 1e bis 8e

Bedingungen	Beispiel
Bedingungen	1e	2e	3e	4e	5e	6e	7e	8e
Temperatur der ersten Imprägnierung (°C)	90	100	95	90	98	100	85	100
Temperatur der zweiten Imprägnierung (°C)	82	85	90	82	85	45	100	85
Dauer der ersten Imprägnierung (min)	60	40	30	15	30	30	40	40
Konzentration der Graphendispersion (Gew.-%)	1	1	1	1	1	1	1	1
Partikelgröße des Graphen in der ersten Graphendispersion (µm)	0,1∼ 0,3	0,1∼ 0,3	0,1∼ 0,3	0,3∼ 0,7	0,5∼ 0,9	0,1∼ 0,3	0,1-0,3	1-3
Partikelgröße des Graphen in der zweiten Graphendispersion (µm)	1∼3	1∼3	1∼3	2∼10	2∼5	1∼3	1∼3	0,1∼ 0,3
Spezifischer Widerstand vor dem Waschen mit Wasser (×10²Ω·cm)	1	0,2	2	2	1	20	30	0,5
Spezifischer Widerstand nach 50-maligem Waschen mit Wasser (×10²Ω·cm)	4	1	6	5	5	50000	70000	4000

Aus Tabelle 11 wird deutlich, dass, wenn die erste Imprägniertemperatur niedriger ist als die zweite Imprägniertemperatur, wie in Beispiel 7e, die Bewegung von Fasermakromolekülen während der zweiten Imprägnierung stärker ist, als die Bewegung während der ersten Imprägnierung, so dass das Graphen, das während der ersten Imprägnierung in das Innere der Faser imprägniert wurde, ausläuft und die Wirkung der zweiten Imprägnierung unterdrückt, was zu einem erhöhten spezifischen Widerstand führt; wenn die Partikelgröße von Graphen in der ersten Imprägnierlösung größer ist als in der zweiten Imprägnierlösung, wie in Beispiel 8e, der Gehalt an Graphen in der Faser gering ist und der Gehalt an Graphen außerhalb der Faser hoch ist, so dass keine starke Kraft zwischen dem Inneren und dem Äußeren gebildet wird und das Abstreifen von Graphen mit zunehmender Anzahl an Wäschen deutlicher wird.
Beispiele 9e bis 12e
Eine modifizierte Faser wird nach dem Verfahren des Beispiels 3e hergestellt, mit der Ausnahme, dass Nanocellulose (mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis von 80-120 und einem Durchmesser von 10 nm oder weniger) in der ersten Graphendispersion in Schritt (2) dispergiert wird, wobei die Nanocellulose eine Konzentration von 0,1 Gew.-% (Beispiel 9e), 0,5 Gew.-% (Beispiel 10e), 1 Gew.-% (Beispiel 11e) bzw. 2 Gew.-% (Beispiel 12e) in der Dispersion aufweist.
Die modifizierte Faser wird mit dem gleichen Performance-Testverfahren wie in Beispiel 3e getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 12 aufgeführt.
Beispiel 13e
Eine modifizierte Faser wird nach dem Verfahren des Beispiels 3e hergestellt, mit der Ausnahme, dass sowohl die erste als auch die zweite Graphendispersion durch Graphenoxiddispersionen ersetzt werden, und es wird ein Reduktionsschritt durchgeführt, der insbesondere Folgendes beinhaltet: entnehmen der in Schritt (2) imprägnierten Faser zum zweiten Mal und Einführen in eine reduzierende Hydrazinhydratlösung zur Reduktionsbehandlung und dann Trocknen, um die modifizierte Faser zu erhalten. Die modifizierte Faser wird mit dem gleichen Performance-Testverfahren wie in Beispiel 3e getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 12 aufgeführt.
Beispiel 14e
Eine modifizierte Faser wird nach dem Verfahren des Beispiels 3e hergestellt, mit der Ausnahme, dass sowohl die erste als auch die zweite Graphendispersion durch Biomasse-Graphendispersionen ersetzt werden.
Die modifizierte Faser wird mit dem gleichen Performance-Testverfahren wie in Beispiel 3e getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 12 aufgeführt.
Darüber hinaus erreicht ein normaler Ferninfrarotemissionsgrad (Testverfahren FZ/T64010-2000) der Faser in diesem Beispiel 0,9.
Beispiel 15e
Eine modifizierte Faser wird unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

(1) Es wird eine Graphendispersion hergestellt, wobei das Graphen in der Graphendispersion eine Partikelgröße von 0,1-3 aufweist µm.
(2) Eine Polyesterfaser wird in der Graphendispersion bei einer Temperatur von 95°C für 30 min imprägniert, dann entnommen und getrocknet, um die modifizierte Faser zu erhalten.

Die modifizierte Faser wird mit dem gleichen Performance-Testverfahren wie in Beispiel 4e getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 12 aufgeführt.
Beispiele 16e und 17e
Die Faser in Beispiel 3e wird durch ein Garn, das durch Siro-Kompaktspinnen (Beispiel 16e) erhalten wird, und ein Gestrick (Beispiel 17e) ersetzt.

Tabelle 12 führt die Testergebnisse der in den Beispielen 9e bis 17e erhaltenen modifizierten Faserprodukte auf. Tabelle 12 Testergebnisse der modifizierten Faserprodukte der Beispiele 9e bis 17e

Beispiele	Spezifischer Widerstand vor dem Waschen mit Wasser (Ω·cm)	Spezifischer Widerstand nach 50-maligem Waschen mit Wasser (Ω·cm)
Beispiel 9e	1×10²	1×10²
Beispiel 10e	1×10²	1×10²
Beispiel 11e	1×10²	2×10²
Beispiel 12e	8×10³	9×10³
Beispiel 13e	3×10²	8×10²
Beispiel 14e	2×10²	5×10²
Beispiel 15e	7×10⁴	2×10⁵
Beispiel 16e	4×10²	6×10²
Beispiel 17e	2×10²	5×10²

In Tabelle 12 kann das Garn in Beispiel 16e zu einem Gewebe verstrickt werden und ein Oberflächenwiderstand wird gemäß GB12703.4-2010 getestet, wobei ein Oberflächenwiderstand vor dem Waschen mit Wasser 2×10² Ω und ein Oberflächenwiderstand nach 50-maligem Waschen mit Wasser 7×10² Ω beträgt. Ein Oberflächenwiderstand des Gewebes in Beispiel 17e wird gemäß GB12703.4-2010 getestet, wobei ein Oberflächenwiderstand vor dem Waschen mit Wasser 2×10² Ω und ein Oberflächenwiderstand nach 50-maligem Waschen mit Wasser 6×10² Ω beträgt.
Vergleichsbeispiel 1e
Eine modifizierte Polyacrylnitrilfaser wird unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

(1) 200 g Graphen und 2 kg Polyacrylnitrilspäne werden geschmolzen und pelletiert, um eine Mastercharge eines Graphen-Polyacrylnitril-Verbundes zu erhalten.
(2) Die obige Mastercharge des Graphen- Polyacrylnitril-Verbundes wird mit 13 kg Polyacrylnitril-Chips gemischt und einem Schmelzspinnen unterzogen, um die modifizierte Polyacrylnitrilfaser zu erhalten.

Die erhaltene Faser wird nach GB/T 14342-2015 getestet und weist einen spezifischen Widerstand von 1×10¹³ Ω·cm vor dem Waschen mit Wasser auf.
Vergleichsbeispiel 2e
Eine modifizierte Polyacrylnitrilaser wird durch Modifizieren einer Polyacrylnitrilfaser durch ein Imprägnieren bei Normaltemperatur unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen spezifischen Schritte hergestellt.

(1) Eine Graphendispersion wird hergestellt, wobei das Graphen in der Graphendispersion eine Partikelgröße von 0,1-3 µm aufweist.
(2) Eine Polyacrylnitrilfaser wird in der Graphendispersion bei einer Temperatur von 25 °C für 30 min imprägniert, dann entnommen und getrocknet, um die modifizierte Polyacrylnitrilfaser zu erhalten.

Die erhaltene Faser wird gemäß GB/T 14342-2015 getestet und weist einen spezifischen Widerstand von 1×10⁴ Ω·cm vor dem Waschen mit Wasser und einen spezifischen Widerstand von 1×10¹⁰ Ω·cm nach 20-maligem Waschen mit Wasser auf.
Die Anmelderin erklärt, dass die Verfahren und Methoden der vorliegenden Erfindung zwar durch die vorstehend beschriebenen Beispiele beschrieben werden, die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf die vorstehend beschriebenen Verfahren und Schritte beschränkt ist, so dass die Umsetzung der vorliegenden Erfindung nicht unbedingt von den vorstehend beschriebenen Verfahren und Schritten abhängt. Fachleuten auf dem Gebiet sollte klar sein, dass alle Verbesserungen an der vorliegenden Erfindung, gleichwertige Ersetzungen und Ergänzungen von Hilfsstoffen zu den in der vorliegenden Erfindung ausgewählten Rohstoffen sowie die Auswahl bestimmter Verhaltensweisen usw. in den Schutzumfang und den offenbarten Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

GB 143422015 T [0136, 0150, 0152, 0168, 0188, 0190, 0192, 0211]
GB 1270342010 A [0148]

Claims

Modifiziertes Faserprodukt, wobei das modifizierte Faserprodukt eine modifizierte Faser umfasst und eine Substanz auf Graphenbasis innerhalb und außerhalb der modifizierten Faser vorhanden ist.
Modifiziertes Faserprodukt nach Anspruch 1, wobei mehr außerhalb der modifizierten Faser Substanz auf Graphenbasis vorhanden ist, als die innerhalb der modifizierten Faser vorhandene Substanz auf Graphenbasis.
Modifiziertes Faserprodukt nach Anspruch 1, wobei das Gesamtgewicht der Substanz auf Graphenbasis 0,5-3 Gew.-% des Gesamtgewichts des modifizierten Faserprodukts beträgt.
Modifiziertes Faserprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Substanz auf Graphenbasis eine Partikelgröße von 20 µm oder weniger aufweist, wobei die Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von weniger als 1 µm hauptsächlich innerhalb der modifizierten Faser vorhanden ist und die Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von 1- 20 µm hauptsächlich außerhalb der modifizierten Faser vorhanden ist; und vorzugsweise die Substanz auf Graphenbasis, die außerhalb der modifizierten Faser vorhanden ist, eine Partikelgröße von 2-10 µm aufweist.
Modifiziertes Faserprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die modifizierte Faser einen kristallinen Bereich, einen amorphem Bereich und eine Spalte bzw. Lücke zwischen dem kristallinen Bereich und dem amorphem Bereich innerhalb der modifizierten Faser umfasst und die Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von weniger als 1 µm in mindestens einem des kristallinen Bereichs, des amorphem Bereichs und der Spalte zwischen dem kristallinen Bereich und dem amorphem Bereich innerhalb der modifizierten Faser vorhanden ist; vorzugsweise die Substanz auf Graphenbasis in dem kristallinen Bereich innerhalb der modifizierten Faser vorhanden ist und die Substanz auf Graphenbasis auch außerhalb der modifizierten Faser vorhanden ist; vorzugsweise, die Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von weniger als 1 µm in dem kristallinen Bereich innerhalb der modifizierten Faser vorhanden ist; vorzugsweise die Substanz auf Graphenbasis in allen des kristallinen Bereichs, des amorphen Bereichs und der Spalte zwischen dem kristallinen Bereich und dem amorphen Bereich innerhalb der modifizierten Faser vorhanden ist.
Modifiziertes Faserprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Substanz auf Graphenbasis jedes umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Graphen, Biomasse-Graphen, Graphenoxid und Graphenderivaten oder einer Kombination von mindestens zweien, ausgewählt aus diesen; vorzugsweise die Substanz auf Graphenbasis Graphen und/oder Biomasse-Graphen umfasst; vorzugsweise die Graphenderivate jedes umfassen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus mit Element dotiertem Graphen und funktionalisiertem Graphen oder einer Kombination von mindestens zweien, ausgewählt aus diesen.
Modifiziertes Faserprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei, wenn die Substanz auf Graphenbasis Graphen und/oder Biomasse-Graphen ist, die modifizierte Faser in dem modifizierten Faserprodukt einen spezifischen Widerstand von 1×10⁵ Ω·cm oder weniger aufweist; vorzugsweise, wenn die Substanz auf Graphenbasis Graphen und/oder Biomasse-Graphen ist, die modifizierte Faser in dem modifizierten Faserprodukt einen spezifischen Widerstand von 1×10⁵ Ω·cm oder weniger nach 50-maligem Waschen mit Wasser aufweist.
Modifiziertes Faserprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das modifizierte Faserprodukt jedes umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus der modifizierten Faser, einem Garn umfassend die modifizierte Faser und einem Gewebe umfassend die modifizierte Faser oder einer Kombination von mindestens zweien, ausgewählt aus diesen; vorzugsweise die modifizierte Faser eine modifizierte Polyesterfaser, eine modifizierte Polyamidfaser, eine modifizierte Polyurethanfaser, eine modifizierte Aramidfaser, eine modifizierte Polyacrylnitrilfaser, eine modifizierte PVA Faser und eine modifizierte regenerierte Cellulosefaser umfasst; des Weiteren bevorzugt die modifizierte Faser eine modifizierte Polyesterfaser, eine modifizierte Polyamidfaser und eine modifizierte Polyacrylnitrilfaser ist; vorzugsweise das die modifizierte Faser umfassende Garn durch Spinnen der modifizierten Faser einzeln oder Vermischen verschiedener modifizierter Fasern oder Vermischen der modifizierten Faser mit einer unmodifizierten Faser erhalten wird; und vorzugsweise das die modifizierte Faser umfassende Gewebe aus der modifizierten Faser und dem die modifizierte Faser umfassende Garn hergestellt ist.
Modifizierte Fasererzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die modifizierte Faser in dem modifizierten Fasererzeugnis mit Nanocellulose compoundiert bzw. vermischt ist; vorzugsweise die Nanocellulose innerhalb und/oder außerhalb der modifizierten Faser verwickelt bzw. verflochten ist.
Herstellungsverfahren für das modifizierte Faserprodukt nach einem der Ansprüche 1bis 9, umfassend: Imprägnieren eines unmodifizierten Faserprodukts in einer Substanzdispersion auf Graphenbasis, Kühlen und Trockenen desselben, um ein behandeltes Faserprodukt zu erhalten, wobei die Temperatur für das Imprägnieren in dem Bereich der Temperatur des hochelastischen Zustandes eines Fasermaterials in dem unmodifizierten Faserprodukt liegt.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 10, wobei die Temperatur für das Imprägnieren wenigstens 5 °C höher ist, als die Glasübergangstemperatur des Fasermaterials in dem unmodifizierten Faserprodukt.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 10, wobei die Konzentration der Substanzdispersion auf Graphenbasis 0,1-5 Gew.-%, vorzugsweise 0,3-2 Gew.-% beträgt; vorzugsweise die Substanz auf Graphenbasis in der Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Partikelgröße von 20 µm oder weniger, vorzugsweise 100 nm-10 µm, des Weiteren bevorzugt 200 nm-5 µm beträgt; und vorzugsweise die Dauer für das Imprägnieren 15-120 Minuten beträgt.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Imprägnieren des unmodifizierten Faserprodukts in der Substanzdispersion auf Graphenbasis in zwei Schritten durchgeführt wird, die insbesondere umfassend: (A1) Imprägnieren des unmodifizierten Faserprodukts in einer ersten Substanzdispersion auf Graphenbasis zum ersten Imprägnieren, um ein erstes imprägniertes Faserprodukt zu erhalten, wobei die Substanz auf Graphenbasis in der ersten Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Partikelgröße von weniger als 1 µm aufweist; und (A2) Imprägnieren des ersten imprägnierten Faserprodukts in einer zweiten Substanzdispersion auf Graphenbasis zum zweiten Imprägnieren, um ein zweites imprägniertes Faserprodukt zu erhalten, wobei die Substanz auf Graphenbasis in der zweiten Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Partikelgröße 1-20 µm aufweist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 13, wobei die Temperatur für mindestens das erste Imprägnieren der ersten Imprägnierung und das zweiten Imprägnieren in dem Bereich der Temperatur des hochelastischen Zustandes des Fasermaterials in dem unmodifizierten Faserprodukt liegt; des weiteren vorzugsweise die Temperatur für das erste Imprägnieren und die Temperatur für das zweite Imprägnieren beide in dem Bereich der Temperaturen des hochelastischen Zustandes des Fasermaterials in dem unmodifizierten Faserprodukt liegt und die Temperatur des zweiten Imprägnierens niedriger ist als die Temperatur des ersten Imprägnierens; vorzugsweise die Temperatur des ersten Imprägnierens und/oder die Temperatur des zweiten Imprägnierens wenigstens 5 °C höher ist, als die Glasübergangstemperatur des Fasermaterials in dem unmodifizierten Faserprodukt; vorzugsweise die Dauer des ersten Imprägnierens und die Dauer des zweiten Imprägnierens jeweils 15-120 Minuten beträgt; vorzugsweise die Substanz auf Graphenbasis, die für das erste Imprägnieren verwendet wird, eine Partikelgröße von 0,1-1 µm aufweist, wobei 1 µm ausgenommen ist, vorzugsweise 0,2-0,5 µm; vorzugsweise die Substanz auf Graphenbasis, die für das zweite Imprägnieren verwendet wird, eine Partikelgröße von 2 bis 10 µm aufweist, vorzugsweise 5 bis 10 µm; vorzugsweise die Substanz auf Graphenbasis in der Dispersion der Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von weniger als 1 µm eine Konzentration von 0,5-5 Gew.-% aufweist; und vorzugsweise die Substanz auf Graphenbasis in der Dispersion der Substanz auf Graphenbasis mit einer Partikelgröße von 1-20 µm eine Konzentration von 0,5-7 Gew.-% aufweist.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Faser eine Polyesterfaser, eine Polyamidfaser, eine Polyurethanfaser, eine Aramidfaser, eine Polyacrylnitrilfaser, eine PVA Faser, eine Polyvinylbutyralfaser oder eine regenerierte Cellulosefaser umfasst; des weiteren bevorzugt die Faser eine Polyesterfaser, eine Polyamidfaser und eine Polyacrylnitrilfaser ist; vorzugsweise, wenn die Faser eine Polyesterfaser ist, die Temperatur zum Imprägnieren in dem Bereich von 80-120 °C liegt; vorzugsweise, wenn die Faser eine Polyamidfaser ist, die Temperatur zum Imprägnieren in dem Bereich von 45 bis 80 °C liegt; und vorzugsweise, wenn die Faser eine Polyacrylnitrilfaser ist, die Temperatur zum Imprägnieren in dem Bereich von 80 bis 100 °C liegt.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei das unmodifizierte Faserprodukt eine Faser, wie geformt, ist, erhalten durch Polymerspinnen.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 16, wobei das Spinnen jedes umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Elektrospinnen, Schmelzspinnen, Nasslösungsspinnen und Trockenlösungsspinnen oder einer Kombination von mindestens zweien, gewählt aus diesen.
Herstellungsverfahren für das modifizierte Faserprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend: Imprägnieren eines unmodifizierten Faserprodukts in einer Substanzdispersion auf Graphenbasis, dann Entnehmen und Erwärmen des imprägnierten Faserprodukts auf eine Temperatur des hochelastischen Zustandes des Fasermaterials und Durchführen einer Compoundier- bzw. Vermischungsbehandlung bei einer konstanten Temperatur, dann Abkühlen und Trocknen, um das modifizierte Faserprodukt zu erhalten.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 18, wobei die Behandlungstemperatur wenigstens 5 °C höher ist als die Glasübergangstemperatur des Fasermaterials in dem unmodifizierten Faserprodukt; vorzugsweise die Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Konzentration von 0,1-5 Gew.-%, vorzugsweise 0,3-2 Gew.-% aufweist; vorzugsweise die Substanz auf Graphenbasis in der Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Partikelgröße von 20 µm oder weniger, vorzugsweise 100 nm-10 µm, des Weiteren bevorzugt 200 nm-5 µm aufweist; vorzugsweise das Verfahren zum Erwärmen des imprägnierten Faserprodukts durch Heißlufterwärmung durchgeführt wird; und vorzugsweise die Dauer der Vermischungsbehandlung bei einer konstanten Temperatur 15-20 Minuten beträgt.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei das Faserprodukt eines umfasst, gewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Faservorläufer, einem Garn und einem Gewebe oder einer Kombination von mindestens zweien, gewählt aus diesen; und vorzugsweise die Faser eine Polyesterfaser, eine Polyamidfaser, eine Polyurethanfaser, eine Aramidfaser, eine Polyacrylnitrilfaser, eine PVA Faser und eine regenerierte Cellulosefaser umfasst.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: (A1) Imprägnierung des Faserprodukts in einer ersten Substanzdispersion auf Graphenbasis, dann Entnehmen und Erwärmen auf die Temperatur des hochelastischen Zustandes des Fasermaterials und Durchführen einer ersten Vermischung bei einer konstanten Verarbeitungstemperatur, wobei die Substanz auf Graphenbasis in der ersten Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Partikelgröße von weniger als 1 µm aufweist; und (A2) Imprägnieren des Faserprodukts, das der ersten Vermischung unterworfen wurde, in einer zweiten Substanzdispersion auf Graphenbasis, dann Entnehmen und Erwärmen auf eine zweite Verarbeitungstemperatur, dann Durchführen einer zweiten Vermischung bei einer konstanten Temperatur, dann Abkühlen und Trocknen, um das modifizierte Faserprodukt zu erhalten, wobei die Substanz auf Graphenbasis in der zweiten Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Partikelgröße 1-20 µm aufweist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 21, wobei die Temperatur des zweiten Vermischens niedriger ist als die Temperatur des ersten Vermischens; vorzugsweise die Temperatur des ersten Vermischens und/oder die Temperatur des zweiten Vermischens wenigstens 5 °C höher ist als die Glasübergangstemperatur des Fasermaterials in dem Faserprodukt; vorzugsweise die Dauer des Vermischens bei einer konstanten Temperatur beim ersten Vermischen und beim zweiten Vermischen jeweils 15 bis 120 Minuten beträgt; vorzugsweise die Substanz auf Graphenbasis in der ersten Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Partikelgröße von 0,1-1 µm aufweist, wobei 1 µm ausgenommen ist, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 µm; vorzugsweise die Substanz auf Graphenbasis in der zweiten Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Partikelgröße von 2-10 µm aufweist, vorzugsweise 5-10 µm; vorzugsweise die Substanz auf Graphenbasis in der ersten Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Konzentration von 0,5-5 Gew.-% aufweist; und vorzugsweise die Substanz auf Graphenbasis in der zweiten Substanzdispersion eine Konzentration von 0,5-7 Gew.-% aufweist.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 22, wobei die Substanz auf Graphenbasis eines umfasst, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Graphen, Biomasse-Graphen, Graphenoxid und Graphenderivaten oder einer Kombination von mindestens zweien, gewählt aus diesen; wobei die Substanz auf Graphenbasis vorzugsweise Graphen und/oder Biomasse-Graphen umfasst; wobei die Graphenderivate vorzugsweise jedes umfassen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus mit Element dotiertem Graphen und funktionalisiertem Graphen oder einer Kombination von mindestens zweien, gewählt aus diesen.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 23, wobei, wenn die Substanz auf Graphenbasis Graphenoxid enthält, eine Reduktion vor und/oder nach dem Abkühlen durchgeführt wird; vorzugsweise ein Verfahren zur Reduktion ein Reduktionsmittelreduktionsverfahren und/oder ein Erwärmungsreduktionsverfahren umfasst; vorzugsweise das Reduktionsmittelreduktionsverfahren das Zugeben eines Reduktionsmittels zur Reduktion umfasst; vorzugsweise die Menge des zugesetzten Reduktionsmittels 10-200 Gew.-%, vorzugsweise 50-100 Gew.-% der Substanz auf Graphenbasis beträgt; vorzugsweise das Reduktionsmittel jedes umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ascorbinsäure, Hydrazinhydrat, Glukose, Ethylendiamin, Natriumcitrat, L-Cystein, Jodwasserstoffsäure und Natriumborhydrid oder eine Kombination von mindestens zweien, gewählt aus diesen; vorzugsweise das Erwärmungsreduktionsverfahren das Durchführen des Erwärmens in einer nicht oxidierenden Atmosphäre zur Reduktion umfasst; und vorzugsweise das Erwärmungsreduktionsverfahren umfasst: Einführen einer Schutzgasatmosphäre und/oder einer Reduktionsgasatmosphäre in einen Hochdruckreaktor und Durchführen einer Erwärmung zur Reduktion bei einer Temperatur von 200 °C oder weniger und bei einem Druck von 1,6 MPa oder weniger.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 22, wobei Nanocellulose zu der Substanzdispersion auf Graphenbasis zugegeben wird; vorzugsweise die Nanocellulose einen Durchmesser von 10 nm oder weniger und ein Längen-Durchmesser-Verhältnis von 10 oder mehr aufweist; und vorzugsweise die Nanocellulose in der Substanzdispersion auf Graphenbasis eine Konzentration von 2 Gew.-% oder weniger, vorzugsweise 1 Gew.-% oder weniger, ferner vorzugsweise 0,5 Gew.-% oder weniger aufweist.
Verwendung des modifizierten Faserprodukts nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das modifizierte Faserprodukt zur Herstellung von Heimtextilien, Unterwäsche, Schutzbekleidung, Thermobekleidung und Socken verwendet wird.