CN109402815B - 石墨烯复合纤维纱线及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种石墨烯复合纤维纱线及其制备方法和应用。本发明的石墨烯复合纤维纱线的制备方法，包括如下步骤：将石墨烯置于去离子水中进行分散，制得石墨烯分散液；将粘胶与石墨烯分散液混合，制得纺丝粘胶；对纺丝粘胶进行湿法纺丝，得到石墨烯复合纤维；对石墨烯复合纤维进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线。本发明的制备方法能够制备得到浓度高且稳定分散的石墨烯分散液，石墨烯晶体结构完整，在与胶粘进行纺丝时的可纺性好，纺丝质量高，有利于石墨烯复合纤维纱线在纺织领域的广泛应用。

Description

石墨烯复合纤维纱线及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于纺织技术领域，具体涉及一种石墨烯复合纤维纱线及其制备方法和应用。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景。近几年，石墨烯在纺织领域得到了较为广泛的应用，逐渐成为纺织纤维领域的研究热点，石墨烯纺织品在导电、防辐射、防紫外、远红外、抗菌、导热等方面具有巨大的应用前景。

粘胶纤维(简称粘胶)是以天然纤维(木纤维、棉短绒、植物纤维)为原料，经碱化、老化、磺化等工序制成可溶性纤维素黄原酸酯后，溶于稀碱液并经湿法纺丝而制成，其具有良好的吸湿性、可染性、抗静电性，穿着舒适，目前已经广泛运用于各类内衣、纺织、服装、无纺等领域。

将石墨烯与粘胶纤维进行复合，能够将石墨烯的功能特性在粘胶纤维中发挥出来，从而有利于获得具有多种功能的功能性纺织品。然而，由于石墨烯的比表面积较大，且层与层之间存在范德华力，因此易于团聚；在实际应用中，石墨烯材料很难稳定地分散于各种溶剂中，从而大大限制了其应用。此外，石墨烯分散液在与粘胶进行复合时会改性粘胶的特性，从而降低其可纺性及纺丝质量。

尽管目前存在一些关于改善石墨烯分散性能的相关研究，然而现有方法大多存在分散效果不佳、无法实现高浓度稳定分散(现有分散浓度通常仅为1.0mg/mL左右)、分散方式易对石墨烯的结构和性能造成不利影响等；因此，开发一种能够高浓度稳定分散且性能不受影响的石墨烯分散液及改善石墨烯与胶粘体系的可纺性及纺丝质量，是目前的研究难题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明提供一种石墨烯复合纤维纱线及其制备方法和应用，本发明的制备方法能够制备得到浓度高且稳定分散的石墨烯分散液，石墨烯晶体结构完整，在与胶粘进行纺丝时的可纺性好，纺丝质量高，有利于石墨烯复合纤维纱线在纺织领域的广泛应用。

本发明第一方面提供一种石墨烯复合纤维纱线的制备方法，包括如下步骤：

将石墨烯置于去离子水中进行分散，制得石墨烯分散液；

将粘胶与石墨烯分散液混合，制得纺丝粘胶；

对纺丝粘胶进行湿法纺丝，得到石墨烯复合纤维；

对石墨烯复合纤维进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线。

在本发明中，所述石墨烯为1-9层的非氧化石墨烯。本发明采用1-9层的非氧化石墨烯作为原料，避免了以氧化石墨烯作为原料时所存在的还原效率低、还原剂难以去除、易对纤维性能造成影响等缺陷。

进一步地，所述石墨烯的粒径≤5μm；优选为100nm-2μm。上述粒径范围有利于制备得到浓度高且稳定分散的石墨烯分散液，且不会对粘胶的可纺性造成不利影响。

在本发明中，所述分散包括采用第一分散剂进行的第一分散和采用第二分散剂进行的第二分散，所述第一分散剂选自羧甲基纤维素钠、十二烷基硫酸钠、壳聚糖和海藻酸钠中的至少一种，所述第二分散剂为六亚甲基四胺。

研究发现，在湿法纺丝时，若石墨烯加入量较大(例如石墨烯的添加量为甲纤含量的0.5％以上、特别是1.0％以上)，会显著降低粘胶的可纺性，容易出现毛丝、断头、缠丝等不利现象，其原因可能在于石墨烯影响了粘胶的流变性、石墨烯在喷丝孔处累积并产生桥架等。针对上述问题，本发明通过上述特定的第一分散剂和第二分散剂对石墨烯进行分散，不仅大大加强了石墨烯在水中的分散性能，并且改善了纺丝粘胶的可纺性。

具体地，所述分散包括：

将石墨烯置于去离子水中，随后加入第一分散剂进行超声分散，制得第一分散液；

向所述第一分散液中加入第二分散剂，搅拌回流反应，制得石墨烯分散液。

采用第一分散剂进行超声分散，能够通过外力及分子间的作用力克服石墨烯团聚，从而使石墨烯得到分散；随后，通过第二分散剂搅拌回流反应，克服了石墨烯表面的缺陷，使其能够更加稳定地分散于水中。特别是，在采用第二分散剂分散之前先采用第一分散剂进行分散，有利于提高第二分散剂的分散效果。经上述分散处理后的石墨烯能够实现高浓度分散，其在与粘胶混合纺丝时不易对粘胶的流变等特性造成影响，且不易产生桥架等不良现象，有利于提高纺丝粘胶的可纺性，保证纺丝的顺利进行。

其中，所述石墨烯与第一分散剂的质量配比为(10-20)：1；所述石墨烯与第二分散剂的质量配比为(4-8)：1。上述质量配比范围有利于实现石墨烯的高浓度稳定分散。

本发明对超声分散的条件不作严格限制，所述超声分散的频率例如可以为40-100kHZ，分散时间例如可以为2-4h。上述超声分散条件既有利于破坏石墨烯层与层之间的范德华力从而克服石墨烯团聚问题，此外不易对石墨烯的结构及性能造成破坏。

优选地，所述超声分散分两次进行；其中，第一次超声分散的频率为80-100kHZ，分散时间为0.5-1h；第二次超声分散的频率为40-60kHZ，分散时间为1.5-3h。

上述特定的超声分散方式能够在克服石墨烯团聚问题的同时，最大限定地保护石墨烯晶体结构的完整性，从而有利于石墨烯各种功能的发挥。

本发明对搅拌回流反应的条件不作严格限制，所述搅拌回流反应的温度例如可以为80-120℃，时间例如可以为1-3h。上述搅拌回流反应条件能够最大程度地克服了石墨烯表面的缺陷，从而使其能够长时间均匀稳定地分散于水中。

进一步地，本发明的制备方法还包括：对搅拌回流反应形成的第二分散液进行过滤或离心。对过滤及离心条件不作严格限制，可以采用本领域的常规条件，例如：所述过滤可以采用100-400目的筛网进行；所述离心的转速可以为1000-5000r/min，时间可以为15-60min。对第二分散液进行过滤或离心，有利于保证石墨烯分散液的稳定性。

在本发明中，所述石墨烯分散液中石墨烯的质量含量为1-10mg/mL，优选为6-8mg/mL。上述质量含量范围的石墨烯分散液能够长时间稳定存在，在与粘胶混合纺丝时不易对粘胶的特性造成影响，同时不易对粘胶的可纺性造成不利影响。

本发明对所采用的粘胶不作严格限制，可采用本领域常规用于纺织的粘胶即可。具体地，所述粘胶可以由溶解浆制得；其中，所述溶解浆的原料选自木、竹、芦苇、巨菌草、象草、黄珠草、绿洲1号及其它菌草、豆秆、烟草秆、麻秆、桑枝、葡萄枝、香蕉秆、巴蕉秆、甘蔗渣、稻草、麦秆、高粱秆、玉米秆和棉花秆中的至少一种。采用上述原料、特别是农作物秸秆等废弃材料制备粘胶，能够变废为宝，同时减少棉花种植用地，大量节省耕地，提高功能性纺织品的价值。

本发明对溶解浆不作严格限制；优选地，所述溶解浆的反应性能为70-90％，优选为80-90％。在本发明中，溶解浆的反应性能主要指的是溶解浆在碱性条件下与二硫化碳的反应能力，具体为Fock反应性能；较高的反应性能有利于降低碱及二硫化碳的用量及排放，改善粘胶的过滤性能，缩短纤维素老化时间，进而提高粘胶纤维的生产效率及石墨烯复合纤维纱线的综合性能。

本发明对溶解浆的制备方法不作严格限制，可以采用本领域常规的亚硫盐法、预水解硫酸盐法、苛性钠法等。

优选地，所述溶解浆的制备方法包括：采用预水解硫酸盐法将所述原料制成浆料，随后采用钼酸钠对浆料进行处理。进一步地，采用钼酸钠对浆料进行处理时，可以控制钼酸钠与浆料的质量配比为(0.05-0.15)：1，处理温度为80-100℃，处理时间为1-3h。

研究表明，采用钼酸钠对浆料进行处理有利于提高溶解浆的纤维反应性能，纤维反应性能高达80-90％，从而有利于粘胶纤维的制备和后续应用。

在本发明中，可以采用本领域的常规方法制备粘胶；其中，粘胶的制备方法至少包括浸渍、压榨、粉碎、老化、黄化、溶解等步骤。

本发明对纺丝粘胶不作严格限制；具体地，所述纺丝粘胶中的甲纤含量可以为5-10wt％；粘度可以为25-60s；熟成度可以为7-9mL。上述质量参数的纺丝粘胶有利于提高纺丝的可纺性及纺丝质量。

此外，在本发明中，所述纺丝粘胶中石墨烯的含量为甲纤含量的6‰-1.5％，优选为0.5-1.5％，更优选为1％左右(例如0.8-1.2％)。上述石墨烯含量范围既能够实现功能性纺织品的导电、导热、抗菌、防紫外、远红外等功能，同时不易对纺丝粘胶的湿法纺丝造成不利影响。

进一步地，湿法纺丝时，凝固浴的组成可以为：硫酸120-140g/L，硫酸钠260-270g/L，硫酸锌10-12g/L；凝固浴的温度可以为45-55℃。上述凝固成形条件能够保证双扩散的程度，使纤维具有良好的大分子取向，进而保证了纺丝质量。

本发明对湿法纺丝的纺丝条件不作严格限制；其中，纺丝孔的直径例如可以为0.8-3mm，纺丝速度例如可以为0.5-5mL/min。上述条件有利于湿法纺丝的顺利进行，此外有利于保证纺丝质量。

本发明第二方面提供一种石墨烯复合纤维纱线，按上述制备方法制得。

其中，所述石墨烯复合纤维纱线的干断裂强度为6-8cN/dtex，湿断裂强度为3-5cN/dtex；进一步地，所述石墨烯复合纤维纱线的法向发射率为90％以上，紫外线防护系数UPF为6.0以上。

本发明的石墨烯复合纤维纱线干断裂强度和湿断裂强度高，且远红外、抗紫外、防静电、抗菌/抑菌等性能优异。

本发明第三方面提供石墨烯复合纤维纱线在制备纺织品上的应用。

本发明还提供一种纺织品，由上述石墨烯复合纤维纱线制成。本发明对纺织品的种类不作严格限制，例如可以为服装、床上用品、毛巾、浴巾、卫生巾、袜子、眼罩、口罩、胸罩、护肤用品。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、采用本发明特定的分散方式进行分散，不仅能够得到石墨烯含量高的分散液，此外制备的石墨烯分散液能够长时间稳定存在；如改变分散剂的种类、用量和分散条件均会导致分散液中石墨烯含量下降，并且影响分散液的稳定性。

2、采用本发明特定分散处理所获得的高浓度石墨烯在与粘胶混合纺丝时不易对粘胶的流变等特性造成影响，且不易产生桥架等不良现象，湿法纺丝过程的可纺性和连续性好，纺丝过程中未出现毛丝、断头、缠丝等现象，喷丝头长时间无需更换，纺丝粘胶的可纺性优异。

3、本发明的制备方法不影响石墨烯的结构，石墨烯晶体结构完整，通过该制备方法制备的石墨烯复合纤维纱线具有良好的远红外、抗紫外、防静电、抗菌/抑菌等性能，有利于在纺织领域进行广泛应用。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

1、制备石墨烯分散液

将非氧化石墨烯(层数为1-9层，平均粒径≤2μm，以下简称为石墨烯)置于去离子水中，随后加入羧甲基纤维素钠进行超声分散，其中：石墨烯与羧甲基纤维素钠的质量配比为15：1；超声分散分两次进行，第一次超声分散的频率为80kHZ，分散时间为1h，第一次超声分散后静置30min左右再进行第二次超声分散，第二次超声分散的频率为50kHZ，分散时间为2h，制得第一分散液。

向上述第一分散液中加入六亚甲基四胺，搅拌回流反应；其中，石墨烯与六亚甲基四胺的质量配比为6：1，搅拌回流反应的温度为100℃，时间为2h，制得第二分散液。

对上述第二分散液进行离心，其中离心的转速为3000r/min，时间为30min，制得石墨烯分散液；通过干燥后称重，测得石墨烯分散液的浓度(即石墨烯分散液中石墨烯的质量含量)为7.4mg/mL左右。

此外，对石墨烯分散液的稳定性进行检测，结果见表1。

2、制备粘胶

采用常规的预水解硫酸盐法将玉米秆制成浆料，随后采用钼酸钠对浆料进行处理，控制钼酸钠与浆料的质量配比为0.1：1，处理温度为90℃，处理时间为2h；随后，对钼酸钠处理后的浆料进行洗涤、浓缩、干燥，制得溶解浆；对溶解浆的Fock反应性能进行检测，结果表明，制得的溶解浆的Fock反应性能为84.9％。

采用常规方法对上述溶解浆进行浸渍、压榨、粉碎、老化、黄化、溶解，制得粘胶；向上述粘胶中加入上述制备的石墨烯分散液，熟成后制备粘胶液，在高速搅拌条件下搅拌1h左右，制得纺丝粘胶；经检测，纺丝粘胶中的甲纤含量为8wt％左右，粘度为40s左右，熟成度为7.5mL左右，且石墨烯含量为甲纤含量的1.2％左右。

3、湿法纺丝和纺纱

对上述制备的纺丝粘胶进行过滤、脱泡，随后经纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得石墨烯复合纤维；其中，凝固浴的组成为：硫酸130g/L，硫酸钠265g/L，硫酸锌11g/L；凝固浴的温度为50℃左右；纺丝孔的直径为2mm左右，纺丝速度为3mL/min左右。上述湿法纺丝过程的可纺性和连续性好，纺丝过程中未出现毛丝、断头、缠丝等现象，喷丝头长时间无需更换。

采用常规方法对上述石墨烯复合纤维进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线；经检测，上述制备的石墨烯复合纤维纱线的干断裂强度为7.6cN/dtex，湿断裂强度为4.5cN/dtex。

4、性能测试

采用如下方法对上述制备的石墨烯复合纤维纱线进行性能检测：

采用CAS 115-2005和GBT 7278-2008方法检测远红外功能，采用GBT 18830-2002方法检测抗紫外性能；采用GB/T 12703.1-2008方法检测静电性能；采用GB/T 20944.3-2008方法检测抗菌/抑菌性能；结果见表2。

5、制备纺织品

采用本领域常规方法对上述石墨烯复合纤维纱线进行纺织，即制得纺织品(功能性服装、床上用品、毛巾、浴巾、卫生巾、袜子、眼罩、口罩、胸罩、护肤用品等)。

实施例2

1、制备石墨烯分散液

将非氧化石墨烯(层数为1-9层，粒径为100nm-2μm)置于去离子水中，随后加入羧甲基纤维素钠进行超声分散，其中：石墨烯与羧甲基纤维素钠的质量配比为20：1；超声分散分两次进行，第一次超声分散的频率为100kHZ，分散时间为0.5h，第一次超声分散后静置30min左右再进行第二次超声分散，第二次超声分散的频率为60kHZ，分散时间为1.5h，制得第一分散液。

向上述第一分散液中加入六亚甲基四胺，搅拌回流反应；其中，石墨烯与六亚甲基四胺的质量配比为4：1，搅拌回流反应的温度为120℃，时间为1h，制得第二分散液。

对上述第二分散液进行离心，其中离心的转速为3000r/min，时间为30min，制得石墨烯分散液；通过干燥后称重，测得石墨烯分散液的浓度为7.8mg/mL左右。此外，对石墨烯分散液的稳定性进行检测，结果见表1。

2、制备粘胶

采用常规的预水解硫酸盐法将玉米秆制成浆料，随后采用钼酸钠对浆料进行处理，控制钼酸钠与浆料的质量配比为0.15：1，处理温度为100℃，处理时间为1h；随后，对钼酸钠处理后的浆料进行洗涤、浓缩、干燥，制得溶解浆；对溶解浆的Fock反应性能进行检测，结果表明，制得的溶解浆的Fock反应性能为86.5％。

采用常规方法对上述溶解浆进行浸渍、压榨、粉碎、老化、黄化、溶解，制得粘胶；向上述粘胶中加入上述制备的石墨烯分散液，熟成后制备粘胶液，在高速搅拌条件下搅拌1h左右，制得纺丝粘胶；经检测，纺丝粘胶中的甲纤含量为9wt％左右，粘度为50s左右，熟成度为8.5mL左右，且石墨烯含量为甲纤含量的1.0％左右。

3、湿法纺丝和纺纱

对上述制备的纺丝粘胶进行过滤、脱泡，随后经纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得石墨烯复合纤维；其中，凝固浴的组成为：硫酸140g/L，硫酸钠260g/L，硫酸锌13g/L；凝固浴的温度为50℃左右；纺丝孔的直径为2mm左右，纺丝速度为4mL/min左右。上述湿法纺丝过程的可纺性和连续性好，纺丝过程中未出现毛丝、断头、缠丝等现象，喷丝头长时间无需更换。

采用常规方法对上述石墨烯复合纤维进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线；经检测，上述制备的石墨烯复合纤维纱线的干断裂强度为7.8cN/dtex，湿断裂强度为4.9cN/dtex。

采用实施例1方法对上述制备的石墨烯复合纤维纱线进行性能检测，结果见表2。

采用本领域常规方法对上述石墨烯复合纤维纱线进行纺织，即制得功能性纺织品。

实施例3

1、制备石墨烯分散液

将非氧化石墨烯(层数为1-9层，平均粒径≤2μm)置于去离子水中，随后加入十二烷基硫酸钠进行超声分散，其中：石墨烯与十二烷基硫酸钠的质量配比为10：1；超声分散分两次进行，第一次超声分散的频率为80kHZ，分散时间为1h，第一次超声分散后静置30min左右再进行第二次超声分散，第二次超声分散的频率为40kHZ，分散时间为3h，制得第一分散液。

向上述第一分散液中加入六亚甲基四胺，搅拌回流反应；其中，石墨烯与六亚甲基四胺的质量配比为8：1，搅拌回流反应的温度为80℃，时间为3h，制得第二分散液。

对上述第二分散液进行离心，其中离心的转速为3000r/min，时间为30min，制得石墨烯分散液；通过干燥后称重，测得石墨烯分散液的浓度为7.2mg/mL左右。

此外，对石墨烯分散液的稳定性进行检测，结果见表1。

2、制备粘胶

采用常规的预水解硫酸盐法将棉花秆制成浆料，随后采用钼酸钠对浆料进行处理，控制钼酸钠与浆料的质量配比为0.15：1，处理温度为100℃，处理时间为1h；随后，对钼酸钠处理后的浆料进行洗涤、浓缩、干燥，制得溶解浆；对溶解浆的Fock反应性能进行检测，结果表明，制得的溶解浆的Fock反应性能为81.2％。

采用常规方法对上述溶解浆进行浸渍、压榨、粉碎、老化、黄化、溶解，制得粘胶；向上述粘胶中加入上述制备的石墨烯分散液，熟成后制备粘胶液，在高速搅拌条件下搅拌1h左右，制得纺丝粘胶；经检测，纺丝粘胶中的甲纤含量为9wt％左右，粘度为50s左右，熟成度为9.0mL左右，且石墨烯含量为甲纤含量的0.8％左右。

3、湿法纺丝和纺纱

对上述制备的纺丝粘胶进行过滤、脱泡，随后经纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得石墨烯复合纤维；其中，凝固浴的组成为：硫酸120g/L，硫酸钠270g/L，硫酸锌11g/L；凝固浴的温度为50℃左右；纺丝孔的直径为2mm左右，纺丝速度为3mL/min左右。上述湿法纺丝过程的可纺性和连续性好，纺丝过程中未出现毛丝、断头、缠丝等现象，喷丝头长时间无需更换。

采用常规方法对上述石墨烯复合纤维进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线；经检测，上述制备的石墨烯复合纤维纱线的干断裂强度为6.9cN/dtex，湿断裂强度为4.1cN/dtex。

采用实施例1方法对上述制备的石墨烯复合纤维纱线进行性能检测，结果见表2。

采用本领域常规方法对上述石墨烯复合纤维纱线进行纺织，即制得功能性纺织品。

实施例4

1、制备石墨烯分散液

将非氧化石墨烯(层数为1-9层，平均粒径≤2μm)置于去离子水中，随后加入海藻酸钠进行超声分散，其中：石墨烯与海藻酸钠的质量配比为12：1；超声分散分两次进行，第一次超声分散的频率为85kHZ，分散时间为1h，第一次超声分散后静置30min左右再进行第二次超声分散，第二次超声分散的频率为45kHZ，分散时间为2.5h，制得第一分散液。

向上述第一分散液中加入六亚甲基四胺，搅拌回流反应；其中，石墨烯与六亚甲基四胺的质量配比为7：1，搅拌回流反应的温度为85℃，时间为2.5h，制得第二分散液。

采用300目左右的筛网对上述第二分散液进行过滤，制得石墨烯分散液；通过干燥后称重，测得石墨烯分散液的浓度为6.9mg/mL左右。

此外，对石墨烯分散液的稳定性进行检测，结果见表1。

2、制备粘胶

采用常规的预水解硫酸盐法将棉花秆制成浆料，随后采用钼酸钠对浆料进行处理，控制钼酸钠与浆料的质量配比为0.08：1，处理温度为95℃，处理时间为2.5h；随后，对钼酸钠处理后的浆料进行洗涤、浓缩、干燥，制得溶解浆；对溶解浆的Fock反应性能进行检测，结果表明，制得的溶解浆的Fock反应性能为82.8％。

采用常规方法对上述溶解浆进行浸渍、压榨、粉碎、老化、黄化、溶解，制得粘胶；向上述粘胶中加入上述制备的石墨烯分散液，熟成后制备粘胶液，在高速搅拌条件下搅拌1h左右，制得纺丝粘胶；经检测，纺丝粘胶中的甲纤含量为8.6wt％左右，粘度为55s左右，熟成度为8.2mL左右，且石墨烯含量为甲纤含量的1.0％左右。

3、湿法纺丝和纺纱

对上述制备的纺丝粘胶进行过滤、脱泡，随后经纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得石墨烯复合纤维；其中，凝固浴的组成为：硫酸125g/L，硫酸钠265g/L，硫酸锌11g/L；凝固浴的温度为50℃左右；纺丝孔的直径为2mm左右，纺丝速度为3mL/min左右。上述湿法纺丝过程的可纺性和连续性好，纺丝过程中未出现毛丝、断头、缠丝等现象，喷丝头长时间无需更换。

采用常规方法对上述石墨烯复合纤维进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线；经检测，上述制备的石墨烯复合纤维纱线的干断裂强度为7.1cN/dtex，湿断裂强度为4.2cN/dtex。

采用实施例1方法对上述制备的石墨烯复合纤维纱线进行性能检测，结果见表2。

采用本领域常规方法对上述石墨烯复合纤维纱线进行纺织，即制得功能性纺织品。

实施例5

1、制备石墨烯分散液

将非氧化石墨烯(层数为1-9层，平均粒径≤2μm)置于去离子水中，随后加入海藻酸钠进行超声分散，其中：石墨烯与海藻酸钠的质量配比为12：1；超声分散分两次进行，第一次超声分散的频率为85kHZ，分散时间为1h，第一次超声分散后静置30min左右再进行第二次超声分散，第二次超声分散的频率为45kHZ，分散时间为2.5h，制得第一分散液。

向上述第一分散液中加入六亚甲基四胺，搅拌回流反应；其中，石墨烯与六亚甲基四胺的质量配比为7：1，搅拌回流反应的温度为85℃，时间为2.5h，制得第二分散液。

采用300目左右的筛网对上述第二分散液进行过滤，制得石墨烯分散液；通过干燥后称重，测得石墨烯分散液的浓度为6.5mg/mL左右。

此外，对石墨烯分散液的稳定性进行检测，结果见表1。

2、制备粘胶

采用常规的预水解硫酸盐法将棉花秆制成浆料，随后采用钼酸钠对浆料进行处理，控制钼酸钠与浆料的质量配比为0.08：1，处理温度为95℃，处理时间为2.5h；随后，对钼酸钠处理后的浆料进行洗涤、浓缩、干燥，制得溶解浆；对溶解浆的Fock反应性能进行检测，结果表明，制得的溶解浆的Fock反应性能为80.6％。

采用常规方法对上述溶解浆进行浸渍、压榨、粉碎、老化、黄化、溶解，制得粘胶；向上述粘胶中加入上述制备的石墨烯分散液，熟成后制备粘胶液，在高速搅拌条件下搅拌1h左右，制得纺丝粘胶；经检测，纺丝粘胶中的甲纤含量为8.6wt％左右，粘度为55s左右，熟成度为8.8mL左右，且石墨烯含量为甲纤含量的0.6％左右。

3、湿法纺丝和纺纱

对上述制备的纺丝粘胶进行过滤、脱泡，随后经纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得石墨烯复合纤维；其中，凝固浴的组成为：硫酸125g/L，硫酸钠265g/L，硫酸锌11g/L；凝固浴的温度为50℃左右；纺丝孔的直径为2mm左右，纺丝速度为3mL/min左右。上述湿法纺丝过程的可纺性和连续性好，纺丝过程中未出现毛丝、断头、缠丝等现象，喷丝头长时间无需更换。

采用常规方法对上述石墨烯复合纤维进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线；经检测，上述制备的石墨烯复合纤维纱线的干断裂强度为6.6cN/dtex，湿断裂强度为3.8cN/dtex。

采用实施例1方法对上述制备的石墨烯复合纤维纱线进行性能检测，结果见表2。

采用本领域常规方法对上述石墨烯复合纤维纱线进行纺织，即制得功能性纺织品。

实施例6

本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，采用常规粘胶制备纺丝粘胶；具体步骤如下：

向常规粘胶(Fock反应性能为60％左右)中加入实施例2制备的石墨烯分散液，熟成后制备粘胶液，在高速搅拌条件下搅拌1h左右，制得纺丝粘胶。

对上述制备的纺丝粘胶进行过滤、脱泡，随后经纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得石墨烯复合纤维；对石墨烯复合纤维进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线。

经检测，上述制备的石墨烯复合纤维纱线的干断裂强度为6.7cN/dtex，湿断裂强度为4.0cN/dtex。

采用实施例1方法对上述制备的石墨烯复合纤维纱线进行性能检测，结果见表2。

采用本领域常规方法对上述石墨烯复合纤维纱线进行纺织，即制得功能性纺织品。

实施例7

本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，第一分散剂与第二分散剂的用量有所不同；具体步骤如下：

1、制备石墨烯分散液

将非氧化石墨烯(层数为1-9层，粒径为100nm-2μm)置于去离子水中，随后加入羧甲基纤维素钠进行超声分散，其中：石墨烯与羧甲基纤维素钠的质量配比为5：1；超声分散分两次进行，第一次超声分散的频率为100kHZ，分散时间为0.5h，第一次超声分散后静置30min左右再进行第二次超声分散，第二次超声分散的频率为60kHZ，分散时间为1.5h，制得第一分散液。

向上述第一分散液中加入六亚甲基四胺，搅拌回流反应；其中，石墨烯与六亚甲基四胺的质量配比为2：1，搅拌回流反应的温度为120℃，时间为1h，制得第二分散液。

对上述第二分散液进行离心，其中离心的转速为3000r/min，时间为30min，制得石墨烯分散液；通过干燥后称重，测得石墨烯分散液的浓度为6.8mg/mL左右。此外，对石墨烯分散液的稳定性进行检测，结果见表1。

2、制备粘胶

向实施例2的粘胶中加入上述制备的石墨烯分散液，熟成后制备粘胶液，在高速搅拌条件下搅拌1h左右，制得纺丝粘胶。

3、湿法纺丝和纺纱

对上述制备的纺丝粘胶进行过滤、脱泡，随后经纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得石墨烯复合纤维；其中，凝固浴的组成为：硫酸140g/L，硫酸钠260g/L，硫酸锌13g/L；凝固浴的温度为50℃左右；纺丝孔的直径为2mm左右，纺丝速度为4mL/min左右。上述湿法纺丝过程的可纺性和连续性好，纺丝过程中未出现毛丝、断头、缠丝等现象，喷丝头长时间无需更换。

采用常规方法对上述石墨烯复合纤维进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线；经检测，上述制备的石墨烯复合纤维纱线的干断裂强度为6.2cN/dtex，湿断裂强度为3.5cN/dtex。

采用实施例1方法对上述制备的石墨烯复合纤维纱线进行性能检测，结果见表2。

采用本领域常规方法对上述石墨烯复合纤维纱线进行纺织，即制得功能性纺织品。

实施例8

本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，第一分散剂与第二分散剂的用量有所不同；具体步骤如下：

1、制备石墨烯分散液

将非氧化石墨烯(层数为1-9层，粒径为100nm-2μm)置于去离子水中，随后加入羧甲基纤维素钠进行超声分散，其中：石墨烯与羧甲基纤维素钠的质量配比为30：1；超声分散分两次进行，第一次超声分散的频率为100kHZ，分散时间为0.5h，第一次超声分散后静置30min左右再进行第二次超声分散，第二次超声分散的频率为60kHZ，分散时间为1.5h，制得第一分散液。

向上述第一分散液中加入六亚甲基四胺，搅拌回流反应；其中，石墨烯与六亚甲基四胺的质量配比为2：1，搅拌回流反应的温度为120℃，时间为1h，制得第二分散液。

对上述第二分散液进行离心，其中离心的转速为3000r/min，时间为30min，制得石墨烯分散液；通过干燥后称重，测得石墨烯分散液的浓度为6.0mg/mL左右。此外，对石墨烯分散液的稳定性进行检测，结果见表1。

2、制备粘胶

向实施例2的粘胶中加入上述制备的石墨烯分散液，熟成后制备粘胶液，在高速搅拌条件下搅拌1h左右，制得纺丝粘胶。

3、湿法纺丝和纺纱

对上述制备的纺丝粘胶进行过滤、脱泡，随后经纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得石墨烯复合纤维；其中，凝固浴的组成为：硫酸140g/L，硫酸钠260g/L，硫酸锌13g/L；凝固浴的温度为50℃左右；纺丝孔的直径为2mm左右，纺丝速度为4mL/min左右。上述湿法纺丝过程的可纺性和连续性好，纺丝过程中未出现毛丝、断头、缠丝等现象，喷丝头长时间无需更换。

采用常规方法对上述石墨烯复合纤维进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线；经检测，上述制备的石墨烯复合纤维纱线的干断裂强度为6.1cN/dtex，湿断裂强度为3.2cN/dtex。

采用实施例1方法对上述制备的石墨烯复合纤维纱线进行性能检测，结果见表2。

采用本领域常规方法对上述石墨烯复合纤维纱线进行纺织，即制得功能性纺织品。

实施例9

本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，第一次超声分散与第二次超声分散的条件有所不同；具体步骤如下：

1、制备石墨烯分散液

将非氧化石墨烯(层数为1-9层，粒径为100nm-2μm)置于去离子水中，随后加入羧甲基纤维素钠进行超声分散，其中：石墨烯与羧甲基纤维素钠的质量配比为20：1；超声分散分两次进行，第一次超声分散的频率为150kHZ，分散时间为0.5h，第一次超声分散后静置30min左右再进行第二次超声分散，第二次超声分散的频率为20kHZ，分散时间为1.5h，制得第一分散液。

向上述第一分散液中加入六亚甲基四胺，搅拌回流反应；其中，石墨烯与六亚甲基四胺的质量配比为4：1，搅拌回流反应的温度为120℃，时间为1h，制得第二分散液。

对上述第二分散液进行离心，其中离心的转速为3000r/min，时间为30min，制得石墨烯分散液；通过干燥后称重，测得石墨烯分散液的浓度为6.2mg/mL左右。

此外，对石墨烯分散液的稳定性进行检测，结果见表1。

2、制备粘胶

向实施例2的粘胶中加入上述制备的石墨烯分散液，熟成后制备粘胶液，在高速搅拌条件下搅拌1h左右，制得纺丝粘胶。

3、湿法纺丝和纺纱

对上述制备的纺丝粘胶进行过滤、脱泡，随后经纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得石墨烯复合纤维；其中，凝固浴的组成为：硫酸140g/L，硫酸钠260g/L，硫酸锌13g/L；凝固浴的温度为50℃左右；纺丝孔的直径为2mm左右，纺丝速度为4mL/min左右。上述湿法纺丝过程的可纺性和连续性好，纺丝过程中未出现毛丝、断头、缠丝等现象，喷丝头长时间无需更换。

采用常规方法对上述石墨烯复合纤维进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线；经检测，上述制备的石墨烯复合纤维纱线的干断裂强度为6.5cN/dtex，湿断裂强度为3.7cN/dtex。

采用实施例1方法对上述制备的石墨烯复合纤维纱线进行性能检测，结果见表2。

采用本领域常规方法对上述石墨烯复合纤维纱线进行纺织，即制得功能性纺织品。

实施例10

本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，第一次超声分散与第二次超声分散的条件有所不同；具体步骤如下：

1、制备石墨烯分散液

将非氧化石墨烯(层数为1-9层，粒径为100nm-2μm)置于去离子水中，随后加入羧甲基纤维素钠进行超声分散，其中：石墨烯与羧甲基纤维素钠的质量配比为20：1；超声分散分两次进行，第一次超声分散的频率为100kHZ，分散时间为3h，第一次超声分散后静置30min左右再进行第二次超声分散，第二次超声分散的频率为60kHZ，分散时间为6h，制得第一分散液。

向上述第一分散液中加入六亚甲基四胺，搅拌回流反应；其中，石墨烯与六亚甲基四胺的质量配比为4：1，搅拌回流反应的温度为120℃，时间为1h，制得第二分散液。

对上述第二分散液进行离心，其中离心的转速为3000r/min，时间为30min，制得石墨烯分散液；通过干燥后称重，测得石墨烯分散液的浓度为6.5mg/mL左右。

此外，对石墨烯分散液的稳定性进行检测，结果见表1。

2、制备粘胶

向实施例2的粘胶中加入上述制备的石墨烯分散液，熟成后制备粘胶液，在高速搅拌条件下搅拌1h左右，制得纺丝粘胶。

3、湿法纺丝和纺纱

对上述制备的纺丝粘胶进行过滤、脱泡，随后经纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得石墨烯复合纤维；其中，凝固浴的组成为：硫酸140g/L，硫酸钠260g/L，硫酸锌13g/L；凝固浴的温度为50℃左右；纺丝孔的直径为2mm左右，纺丝速度为4mL/min左右。上述湿法纺丝过程的可纺性和连续性好，纺丝过程中未出现毛丝、断头、缠丝等现象，喷丝头长时间无需更换。

采用常规方法对上述石墨烯复合纤维进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线；经检测，上述制备的石墨烯复合纤维纱线的干断裂强度为6.0cN/dtex，湿断裂强度为3.0cN/dtex。

采用实施例1方法对上述制备的石墨烯复合纤维纱线进行性能检测，结果见表2。

采用本领域常规方法对上述石墨烯复合纤维纱线进行纺织，即制得功能性纺织品。

对照例1

本对照例与实施例1基本相同，不同之处在于采用硅烷偶联剂KH-550替换实施例1的六亚甲基四胺；具体步骤如下：

1、制备石墨烯分散液

将非氧化石墨烯(层数为1-9层，平均粒径≤2μm)置于去离子水中，随后加入羧甲基纤维素钠进行超声分散，其中：石墨烯与羧甲基纤维素钠的质量配比为15：1；超声分散分两次进行，第一次超声分散的频率为80kHZ，分散时间为1h，第一次超声分散后静置30min左右再进行第二次超声分散，第二次超声分散的频率为50kHZ，分散时间为2h，制得第一分散液。

向上述第一分散液中加入硅烷偶联剂KH-550，搅拌回流反应；其中，石墨烯与硅烷偶联剂KH-550的质量配比为6：1，搅拌回流反应的温度为100℃，时间为2h，制得第二分散液。

对上述第二分散液进行离心，其中离心的转速为3000r/min，时间为30min，制得石墨烯分散液；通过干燥后称重，测得石墨烯分散液的浓度为4.8mg/mL左右。

此外，对石墨烯分散液的稳定性进行检测，结果见表1。

2、制备粘胶

采用常规方法对实施例1制备的溶解浆进行浸渍、压榨、粉碎、老化、黄化、溶解，制得粘胶；向上述粘胶中加入上述制备的石墨烯分散液，熟成后制备粘胶液，在高速搅拌条件下搅拌1h左右，制得纺丝粘胶。

3、湿法纺丝和纺纱

对上述制备的纺丝粘胶进行过滤、脱泡，随后经纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得石墨烯复合纤维；其中，凝固浴的组成为：硫酸130g/L，硫酸钠265g/L，硫酸锌11g/L；凝固浴的温度为50℃左右；纺丝孔的直径为2mm左右，纺丝速度为3mL/min左右。上述湿法纺丝过程可纺性和连续性较实施例1差，纺丝过程中偶尔出现毛丝、断头、缠丝等现象，喷丝头需要定期更换。

采用常规方法对上述石墨烯复合纤维进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线；经检测，上述制备的石墨烯复合纤维纱线的干断裂强度为4.2cN/dtex，湿断裂强度为2.6cN/dtex。

采用实施例1方法对上述制备的石墨烯复合纤维纱线进行性能检测，结果见表2。

对照例2

本对照例与实施例1基本相同，不同之处在于调换第一分散剂与第二分散剂的加入顺序；具体步骤如下：

1、制备石墨烯分散液

将非氧化石墨烯(层数为1-9层，平均粒径≤2μm)置于去离子水中，随后加入六亚甲基四胺，搅拌回流反应；其中，石墨烯与六亚甲基四胺的质量配比为6：1，搅拌回流反应的温度为100℃，时间为2h，制得第一分散液。

向上述第一分散液中加入羧甲基纤维素钠进行超声分散，其中：石墨烯与羧甲基纤维素钠的质量配比为15：1；超声分散分两次进行，第一次超声分散的频率为80kHZ，分散时间为1h，第一次超声分散后静置30min左右再进行第二次超声分散，第二次超声分散的频率为50kHZ，分散时间为2h，制得第二分散液。

对上述第二分散液进行离心，其中离心的转速为3000r/min，时间为30min，制得石墨烯分散液；通过干燥后称重，测得石墨烯分散液的浓度为3.6mg/mL左右。

此外，对石墨烯分散液的稳定性进行检测，结果见表1。

2、制备粘胶

采用常规方法对实施例1制备的溶解浆进行浸渍、压榨、粉碎、老化、黄化、溶解，制得粘胶；向上述粘胶中加入上述制备的石墨烯分散液，熟成后制备粘胶液，在高速搅拌条件下搅拌1h左右，制得纺丝粘胶。

3、湿法纺丝和纺纱

对上述制备的纺丝粘胶进行过滤、脱泡，随后经纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得石墨烯复合纤维；其中，凝固浴的组成为：硫酸130g/L，硫酸钠265g/L，硫酸锌11g/L；凝固浴的温度为50℃左右；纺丝孔的直径为2mm左右，纺丝速度为3mL/min左右。上述湿法纺丝过程可纺性和连续性较实施例1差，纺丝过程中偶尔出现毛丝、断头、缠丝等现象，喷丝头需要定期更换。

采用常规方法对上述石墨烯复合纤维进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线；经检测，上述制备的石墨烯复合纤维纱线的干断裂强度为3.8cN/dtex，湿断裂强度为2.1cN/dtex。

采用实施例1方法对上述制备的石墨烯复合纤维纱线进行性能检测，结果见表2。

对照例3

本对照例与实施例1基本相同，不同之处在于第一分散剂的超声分散一次进行；具体步骤如下：

1、制备石墨烯分散液

将非氧化石墨烯(层数为1-9层，平均粒径≤2μm)置于去离子水中，随后加入羧甲基纤维素钠进行超声分散，其中：石墨烯与羧甲基纤维素钠的质量配比为15：1；超声分散的频率为80kHZ，分散时间为3h，制得第一分散液。

向上述第一分散液中加入六亚甲基四胺，搅拌回流反应；其中，石墨烯与六亚甲基四胺的质量配比为6：1，搅拌回流反应的温度为100℃，时间为2h，制得第二分散液。

对上述第二分散液进行离心，其中离心的转速为3000r/min，时间为30min，制得石墨烯分散液；通过干燥后称重，测得石墨烯分散液的浓度为2.8mg/mL左右。

此外，对石墨烯分散液的稳定性进行检测，结果见表1。

2、制备粘胶

采用常规方法对实施例1制备的溶解浆进行浸渍、压榨、粉碎、老化、黄化、溶解，制得粘胶；向上述粘胶中加入上述制备的石墨烯分散液，熟成后制备粘胶液，在高速搅拌条件下搅拌1h左右，制得纺丝粘胶。

3、湿法纺丝和纺纱

对上述制备的纺丝粘胶进行过滤、脱泡，随后经纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得石墨烯复合纤维；其中，凝固浴的组成为：硫酸130g/L，硫酸钠265g/L，硫酸锌11g/L；凝固浴的温度为50℃左右；纺丝孔的直径为2mm左右，纺丝速度为3mL/min左右。上述湿法纺丝过程可纺性和连续性较实施例1差，纺丝过程中偶尔出现毛丝、断头、缠丝等现象，喷丝头需要定期更换。

采用常规方法对上述石墨烯复合纤维进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线；经检测，上述制备的石墨烯复合纤维纱线的干断裂强度为3.2cN/dtex，湿断裂强度为1.8cN/dtex。

采用实施例1方法对上述制备的石墨烯复合纤维纱线进行性能检测，结果见表2。

对照例4

本对照例与实施例1基本相同，不同之处在于仅采用超声分散方式进行分散；具体步骤如下：

1、制备石墨烯分散液

将非氧化石墨烯(层数为1-9层，平均粒径≤2μm)置于去离子水中进行超声分散，其中：超声分散的频率为80kHZ，分散时间为48h，制得石墨烯分散液；通过干燥后称重，测得石墨烯分散液的浓度为1.0mg/mL左右。

此外，对石墨烯分散液的稳定性进行检测，结果见表1。

2、制备粘胶

采用常规方法对实施例1制备的溶解浆进行浸渍、压榨、粉碎、老化、黄化、溶解，制得粘胶；向上述粘胶中加入上述制备的石墨烯分散液，熟成后制备粘胶液，在高速搅拌条件下搅拌1h左右，制得纺丝粘胶。

3、湿法纺丝和纺纱

对上述制备的纺丝粘胶进行过滤、脱泡，随后经纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得石墨烯复合纤维；其中，凝固浴的组成为：硫酸130g/L，硫酸钠265g/L，硫酸锌11g/L；凝固浴的温度为50℃左右；纺丝孔的直径为2mm左右，纺丝速度为3mL/min左右。上述湿法纺丝过程可纺性差，纺丝过程中大量出现毛丝、断头、缠丝等现象，喷丝头更换频繁。

采用常规方法对上述石墨烯复合纤维进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线；经检测，上述制备的石墨烯复合纤维纱线的干断裂强度为2.0cN/dtex，湿断裂强度为1.1cN/dtex。

采用实施例1方法对上述制备的石墨烯复合纤维纱线进行性能检测，结果见表2。

对照例5

本对照例与实施例1基本相同，不同之处在于仅采用羧甲基纤维素钠进行超声分散；具体步骤如下：

将非氧化石墨烯(层数为1-9层，平均粒径≤2μm)置于去离子水中，随后加入羧甲基纤维素钠进行超声分散，其中：石墨烯与羧甲基纤维素钠的质量配比为5：1；超声分散分两次进行，第一次超声分散的频率为80kHZ，分散时间为12h，第一次超声分散后静置30min左右再进行第二次超声分散，第二次超声分散的频率为50kHZ，分散时间为24h，制得石墨烯分散液；通过干燥后称重，测得石墨烯分散液的浓度为1.8mg/mL左右。

2、制备粘胶

采用常规方法对实施例1制备的溶解浆进行浸渍、压榨、粉碎、老化、黄化、溶解，制得粘胶；向上述粘胶中加入上述制备的石墨烯分散液，熟成后制备粘胶液，在高速搅拌条件下搅拌1h左右，制得纺丝粘胶。

3、湿法纺丝和纺纱

对上述制备的纺丝粘胶进行过滤、脱泡，随后经纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得石墨烯复合纤维；其中，凝固浴的组成为：硫酸130g/L，硫酸钠265g/L，硫酸锌11g/L；凝固浴的温度为50℃左右；纺丝孔的直径为2mm左右，纺丝速度为3mL/min左右。上述湿法纺丝过程可纺性差，纺丝过程中大量出现毛丝、断头、缠丝等现象，喷丝头更换频繁。

采用常规方法对上述石墨烯复合纤维进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线；经检测，上述制备的石墨烯复合纤维纱线的干断裂强度为2.8cN/dtex，湿断裂强度为1.5cN/dtex。

采用实施例1方法对上述制备的石墨烯复合纤维纱线进行性能检测，结果见表2。

对照例6

本对照例与实施例1基本相同，不同之处在于仅采用六亚甲基四胺进行分散；具体步骤如下：

1、制备石墨烯分散液

将非氧化石墨烯(层数为1-9层，平均粒径≤2μm)置于去离子水中，随后加入六亚甲基四胺，搅拌回流反应；其中，石墨烯与六亚甲基四胺的质量配比为2：1，搅拌回流反应的温度为100℃，时间为6h，制得石墨烯分散液；通过干燥后称重，测得石墨烯分散液的浓度为1.3mg/mL左右。

此外，对石墨烯分散液的稳定性进行检测，结果见表1。

2、制备粘胶

采用常规方法对实施例1制备的溶解浆进行浸渍、压榨、粉碎、老化、黄化、溶解，制得粘胶；向上述粘胶中加入上述制备的石墨烯分散液，熟成后制备粘胶液，在高速搅拌条件下搅拌1h左右，制得纺丝粘胶。

3、湿法纺丝和纺纱

对上述制备的纺丝粘胶进行过滤、脱泡，随后经纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得石墨烯复合纤维；其中，凝固浴的组成为：硫酸130g/L，硫酸钠265g/L，硫酸锌11g/L；凝固浴的温度为50℃左右；纺丝孔的直径为2mm左右，纺丝速度为3mL/min左右。上述湿法纺丝过程可纺性差，纺丝过程中大量出现毛丝、断头、缠丝等现象，喷丝头更换频繁。

采用常规方法对上述石墨烯复合纤维进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线；经检测，上述制备的石墨烯复合纤维纱线的干断裂强度为2.4cN/dtex，湿断裂强度为1.3cN/dtex。

采用实施例1方法对石墨烯复合纤维纱线进行性能检测，结果见表2。

表1石墨烯分散液稳定性检测结果(浓度单位：mg/mL)

注：静置浓度为静置上层液的浓度。

表1结果表明：

1、采用本发明特定的分散方式进行分散，不仅能够得到石墨烯含量高的分散液，此外分散液能够长时间稳定存在。

2、改变分散剂及其用量及分散条件均会导致分散液中石墨烯含量下降，且影响分散液的稳定性。

3、采用常规分散方式获得的分散液中石墨烯含量低，且分散液无法稳定存在。

表2石墨烯复合纤维纱线的性能检测结果

上述结果表明：

1、采用本发明特定分散处理所获得的高浓度石墨烯在与粘胶混合纺丝时不易对粘胶的流变等特性造成影响，且不易产生桥架等不良现象，湿法纺丝过程的可纺性和连续性好，纺丝过程中未出现毛丝、断头、缠丝等现象，喷丝头长时间无需更换，纺丝粘胶的可纺性优异。

2、采用本发明特定制备方法制备的石墨烯复合纤维纱线的远红外、抗紫外、防静电、抗菌/抑菌等性能优异，从而有利于在纺织领域进行广泛应用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (33)

1.一种石墨烯复合纤维纱线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将石墨烯置于去离子水中进行分散，制得石墨烯分散液；

将粘胶与石墨烯分散液混合，制得纺丝粘胶；

对纺丝粘胶进行湿法纺丝，得到石墨烯复合纤维；

对石墨烯复合纤维进行纺纱，得到石墨烯复合纤维纱线；

所述分散包括采用第一分散剂进行的第一分散和采用第二分散剂进行的第二分散，所述第一分散剂选自羧甲基纤维素钠、十二烷基硫酸钠和海藻酸钠中的至少一种，所述第二分散剂为六亚甲基四胺；

所述石墨烯复合纤维纱线的干断裂强度为6-8cN/dtex，湿断裂强度为3-5cN/dtex。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯为1-9层的非氧化石墨烯。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯的粒径≤5μm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯的粒径为100nm-2μm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分散包括：

将石墨烯置于去离子水中，随后加入第一分散剂进行超声分散，制得第一分散液；

向所述第一分散液中加入第二分散剂，搅拌回流反应，制得石墨烯分散液。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯与第一分散剂的质量配比为(10-20)：1。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯与第二分散剂的质量配比为(4-8)：1。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述超声分散的频率为40-100kHZ，分散时间为2-4h。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述超声分散分两次进行；其中，第一次超声分散的频率为80-100kHZ，分散时间为0.5-1h；第二次超声分散的频率为40-60kHZ，分散时间为1.5-3h。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌回流反应的温度为80-120℃，时间为1-3h。

11.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，还包括：对搅拌回流反应形成的第二分散液进行过滤或离心。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述过滤采用100-400目的筛网进行。

13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述离心的转速为1000-5000r/min，时间为15-60min。

14.根据权利要求1至13任一所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯分散液中石墨烯的质量含量为1-10mg/mL。

15.根据权利要求1至13任一所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯分散液中石墨烯的质量含量为6-8mg/mL。

16.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘胶由溶解浆制得。

17.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述溶解浆的原料选自木、竹、芦苇、巨菌草、象草、黄珠草、甘蔗渣、稻草、麦秆、绿洲1号及其它菌草、豆秆、烟草秆、麻秆、桑枝、葡萄枝、香蕉秆、巴蕉秆、高粱秆、玉米秆和棉花秆中的至少一种。

18.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述溶解浆的反应性能为70-90％。

19.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述溶解浆的反应性能为80-90％。

20.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述溶解浆的制备方法包括：采用预水解硫酸盐法将所述原料制成浆料，随后采用钼酸钠对浆料进行处理。

21.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，采用钼酸钠对浆料进行处理时，控制钼酸钠与浆料的质量配比为(0.05-0.15)：1，处理温度为80-100℃，处理时间为1-3h。

22.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述粘胶的制备方法至少包括浸渍、压榨、粉碎、老化、黄化、溶解步骤。

23.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纺丝粘胶中的甲纤含量为5-10wt％；粘度为25-60s；熟成度为7-9mL。

24.根据权利要求1或23所述的制备方法，其特征在于，所述纺丝粘胶中石墨烯的含量为甲纤含量的6‰-1.5％。

25.根据权利要求1或23所述的制备方法，其特征在于，所述纺丝粘胶中石墨烯的含量为甲纤含量的0.5％-1.5％。

26.根据权利要求1或23所述的制备方法，其特征在于，所述纺丝粘胶中石墨烯的含量为甲纤含量的1％。

27.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，湿法纺丝时，凝固浴的组成为：硫酸120-140g/L，硫酸钠260-270g/L，硫酸锌10-12g/L；凝固浴的温度为45-55℃。

28.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，湿法纺丝时，纺丝孔的直径为0.8-3mm，纺丝速度为0.5-5mL/min。

29.一种石墨烯复合纤维纱线，其特征在于，按照权利要求1-28任一所述的制备方法制得。

30.根据权利要求29所述的石墨烯复合纤维纱线，其特征在于，所述石墨烯复合纤维纱线的法向发射率为90％以上，紫外线防护系数UPF为6.0以上。

31.权利要求29或30所述的石墨烯复合纤维纱线在制备纺织品上的应用。

32.一种纺织品，其特征在于，由权利要求29或30所述的石墨烯复合纤维纱线制成。

33.根据权利要求32所述的纺织品，其特征在于，所述纺织品为服装、床上用品、毛巾、浴巾、卫生巾、袜子、眼罩、口罩、胸罩或护肤用品。