阅读说明：本技术 一种少层二维材料改性纤维素纤维的方法 (Method for modifying cellulose fiber by using few-layer two-dimensional material ) 是由 周建 李久荣 丁古巧 于 2019-10-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及少层二维材料改性纤维素纤维的方法以及分散剂、纳米纤维素和少层二维材料在改性纤维素纤维中的用途。该方法包括步骤：将分散剂在碱存在下分散在水中以配置成碱性分散液,然后向其中加入纳米纤维素并分散乳化,最后将向其中加入层状二维材料,制得层状二维材料的水性分散液,对该水性分散液进行剪切分散；采用一种或多种机械方式处理剪切分散后的层状二维材料水性分散液以机械剥离层状材料从而获得少层二维材料的水性分散溶液；将少层二维材料的水性分散液与纤维素纤维的纺丝液进行混合,然后纺丝制备少层二维材料改性的纤维素纤维。该方法制得的纤维素纤维具有良好的干湿强度、断裂伸长率、耐光性和耐磨性。(The invention relates to a method for modifying cellulose fibers with a few-layer two-dimensional material, and to the use of a dispersant, nanocellulose and a few-layer two-dimensional material for modifying cellulose fibers. The method comprises the following steps: dispersing a dispersing agent in water in the presence of alkali to prepare an alkaline dispersion liquid, then adding nano-cellulose into the alkaline dispersion liquid, dispersing and emulsifying the nano-cellulose, finally adding a layered two-dimensional material into the alkaline dispersion liquid to prepare an aqueous dispersion liquid of the layered two-dimensional material, and shearing and dispersing the aqueous dispersion liquid; treating the sheared and dispersed layered two-dimensional material aqueous dispersion liquid by adopting one or more mechanical modes to mechanically peel the layered material so as to obtain an aqueous dispersion solution of the few-layer two-dimensional material; and mixing the aqueous dispersion liquid of the few-layer two-dimensional material with the spinning solution of the cellulose fiber, and then spinning to prepare the few-layer two-dimensional material modified cellulose fiber. The cellulose fiber prepared by the method has good dry wet strength, elongation at break, light resistance and wear resistance.)

一种少层二维材料改性纤维素纤维的方法

技术领域

本发明属于材料应用领域，更具体地说涉及少层二维材料改性纤维素纤维的方法以及分散剂、纳米纤维素和少层二维材料在改性纤维素纤维中的用途。

背景技术

二维材料是厚度为几纳米或更小的由单层原子组成的结晶材料。自从第一个二维材料——石墨烯，于2004年问世以来，迄今为止已有约700种二维材料被实验或理论认证可以稳定存在。这些二维材料表面活性相对较高，“表里如一”，表面修饰、元素替换或者掺杂都会对材料本身的性质带来实质影响，并且具有独特的电学、光学性质和二维结构，其中部分材料已用于光伏，半导体，电极和生物监测等应用中。这些二维材料的独特性能，特殊结构和庞大的潜在市场吸引了许多科学家的研究兴趣。

二维材料如石墨烯由于其具有抗菌、远红外、导电、导热、抗静电等特性，在纺织领域已经得到较好的应用，目前市场上已经有石墨烯改性粘胶纤维、石墨烯改性锦纶、石墨烯改性涤纶、石墨烯改性腈纶等。现有技术，如中国专利公布号CN 105603554A[马君志等，发明名称：一种石墨烯功能化纤维素纤维及其制备方法，公布日2016年05月25日]公开了一种石墨烯功能化纤维素纤维及其制备方法。现有技术也出现了很多二维材料分散液的制备方法的报道，例如，中国专利公布号CN 109553095 A[黄宝铨等，发明名称：一种高浓度高浓度石墨烯水溶液的制备方法，公布日2019年4月2日]公开了一种使用羧甲基纤维素钠等分散剂分散研磨石墨烯；中国专利公布号CN 109956499 A[孙蓉等，发明名称：二维材料的剥离方法：公布日2019年7月2日]公开了十二烷基苯磺酸钠球磨制备二硫化钼、氮化硼等二维材料。采用分散剂制备二维材料分散液在纤维素纤维纺丝液中能够起到良好的分散稳定作用，但是，很多时候，这些分散剂对二维材料复合纤维素纤维的性能的提升没有帮助，甚至有时候会导致改性纤维素纤维的抗张强度、拉升强度等都会有一定的下降，这对纤维素纤维的应用是不利的。

纳米纤维素的直径介于1nm到100nm之间，粒子尺寸越小，表面积越大，由于表面粒子缺少相邻原子的配位，因而表面能增大极不稳定，易与其他原子结合，显出较强的活性。纳米纤维的用途很广，如将纳米纤维植入织物表面，可形成一层稳定的气体薄膜，制成双疏性界面织物，既可防水，又可防油、防污；用纳米纤维制成的高级防护服，其织物多孔且有膜，不仅能使空气透过，具可呼吸性，还能挡风和过滤微细粒子，对气溶胶有阻挡性，可防生化武器及有毒物质。此外，纳米纤维素还可用于化工、医药等产品的提纯、过滤等。同时纳米纤维素表面拥有大量的羟基，能够与很多羟基材料发生反应，在溶液中能够形成凝胶，既能够与二维材料表面的羟基反应，稳定二维材料的分散，同时又可以与纤维素纤维进行反应，连接二维材料与纤维素纤维，从而实现二维材料改性纤维素纤维，既能够提升纤维素纤维的性能，同时引进二维材料优异的功能。Yubing Zhou等人(A printed,recyclable,ultra-strong,and ultra-tough graphite structural material.Materials Today 2019)利用石墨和纳米纤维素之间存在的二级键作用(例如氢键)实现现了一种低成本、高性能、可完全降解的新型结构材料，其密度和成本与塑料相当，但强度比钢材还要高；Hongli Zhu等人(Highly Thermally Conductive Papers with Percolative Layered Boron NitrideNanosheets.ACS NANO 2014，10，3606–3613)利用纳米纤维素与氮化硼面内耦合作用实现高导热少层氮化硼改性纤维素纸。从文献中发现，纳米纤维素和二维材料性能都有所提高，但是当我们将纳米纤维素和二维材料加入纤维素纤维的纺丝液中时进行试验时，发现这种混合液在纺丝时容易堵塞喷丝孔。

发明内容

针对现有的二维材料在改性纤维素纤维应用中存在的问题，本发明提供了一种少层二维材料改性纤维素纤维的方法，该方法通过分散剂、纳米纤维素和少层二维材料改性纤维素纤维，制得干态强度、湿态强度、断裂伸长率和湿态伸长率明显增高的纤维素纤维，并且不存在纺丝时堵塞喷丝孔的现象。

本发明的少层二维材料改性纤维素纤维的方法包括以下步骤：

(1)将分散剂在碱存在下分散在水中以配置成碱性分散液，然后向其中加入纳米纤维素进行分散乳化，最后将向其中加入层状二维材料，制得层状二维材料的水性分散液，对该水性分散液进行剪切分散；

(2)采用高压均质处理、超声处理、高压微射流撞击、研磨处理中的一种或多种机械方式处理剪切分散后的层状二维材料水性分散液以机械剥离层状二维材料从而获得少层二维材料的水性分散溶液。

(3)将所述少层二维材料的水性分散液与所述纤维素纤维的纺丝液进行混合，然后纺丝制备二维材料纤维素纤维。

在本发明一个优选的实施方案中，二维材料改性纤维素纤维的方法中，所述分散剂是锯齿状分散剂。

在本发明一个优选的实施方案中，二维材料改性纤维素纤维的方法中，所述锯齿状分散剂选自氨基硅油、聚氧乙烯硅油、聚氧乙烯硅氧烷中的一种或多种。

在本发明一个优选的实施方案中，二维材料改性纤维素纤维的方法中，所述层状二维材料选自石墨、六方氮化硼、二硫化钼、磷酸锆等层状材料中的一种或者多种。

在本发明一个优选的实施方案中，二维材料改性纤维素纤维的方法中，所述少层二维材料选自石墨烯、少层六方氮化硼、少层二硫化钼、少层磷酸锆中的一种或者多种。

在本发明一个优选的实施方案中，二维材料改性纤维素纤维的方法中，所述纤维素纤维选自粘胶纤维、莱赛尔纤维、铜氨纤维、竹纤维、醋酯纤维一种或者多种。

在本发明一个优选的实施方案中，二维材料改性纤维素纤维的方法中，所述纳米纤维素为直径小于100nm、长度小于2um。

在本发明一个优选的实施方案中，二维材料改性纤维素纤维的方法中，步骤(1)中所述碱性分散液的pH值为10-14。

在本发明一个优选的实施方案中，二维材料改性纤维素纤维的方法中，步骤(1)中所述碱性调节剂为有机碱或无机碱。在本发明一个优选的实施方案中，所述有机碱选自氨水和/或醇胺。在本发明一个优选的实施方案中，所述无机碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或多种。在本发明一个更优选的实施方案中，二维材料改性纤维素纤维的方法中，步骤(1)中所述碱性调节剂选自氢氧化钠。

在本发明一个优选的实施方案中，二维材料改性纤维素纤维的方法中，步骤(1)中所述纳米纤维素与所述分散剂的重量比为0.5-1.5:0.5-1.5。更优选，所述纳米纤维素与所述分散剂的重量比为1:1。

在本发明一个优选的实施方案中，二维材料改性纤维素纤维的方法中，步骤(1)中所述纳米纤维素与所述分散剂重量总和占所述层状二维材料重量的5-30％。

在本发明一个优选的实施方案中，二维材料改性纤维素纤维的方法中，步骤(2)中所述少层二维材料的层数为1-10层；更优选地，所述少层二维材料的层数为3-8层。

在本发明一个优选的实施方案中，二维材料改性纤维素纤维的方法中，步骤(2)中机械方式处理剪切分散后的层状二维材料的水性分散液的温度为10-80℃；更优选地，该温度为20–50℃。

在本发明一个优选的实施方案中，二维材料改性纤维素纤维的方法中，步骤(3)中所述少层二维材料的重量占所述纤维素纤维的重量的0.05-5％。更优选地，所述少层二维材料的重量占所述纤维素纤维的重量的0.5-3％。

本发明还提供分散剂、纳米纤维素和少层二维材料在改性纤维素纤维中的用途。

在本发明一个优选的实施方案中，分散剂、纳米纤维素和少层二维材料在改性纤维素纤维中的用途中，所述分散剂选自锯齿状分散剂。

在本发明一个优选的实施方案中，分散剂、纳米纤维素和少层二维材料在改性纤维素纤维中的用途中，所述锯齿状分散剂选自氨基硅油、聚氧乙烯硅油、聚氧乙烯硅氧烷中的一种或多种。

在本发明一个优选的实施方案中，分散剂、纳米纤维素和少层二维材料在改性纤维素纤维中的用途中，所述少层二维材料选自石墨烯、少层六方氮化硼、少层二硫化钼、少层磷酸锆中的一种或者多种。

在本发明一个优选的实施方案中，分散剂、纳米纤维素和少层二维材料在改性纤维素纤维中的用途中，所述少层二维材料的层数为1-10层；更优选地，所述少层二维材料的层数为3-8层。

在本发明一个优选的实施方案中，分散剂、纳米纤维素和少层二维材料在改性纤维素纤维中的用途中，所述纤维素纤维选自粘胶纤维、莱赛尔纤维、铜氨纤维、竹纤维、醋酯纤维一种或者多种。

在本发明一个优选的实施方案中，分散剂、纳米纤维素和少层二维材料在改性纤维素纤维中的用途中，所述纳米纤维素与所述分散剂质量比为0.5-1.5:0.5-1.5。更优选，所述纳米纤维素与所述分散剂质量比为1:1。

在本发明一个优选的实施方案中，分散剂、纳米纤维素和少层二维材料在改性纤维素纤维中的用途中，所述纳米纤维素与所述分散剂重量总和占所述少层二维材料重量的5-30％。

在本发明一个优选的实施方案中，分散剂、纳米纤维素和少层二维材料在改性纤维素纤维中的用途中，所述少层二维材料的重量占所述纤维素纤维的重量的0.05-5％。更优选地，所述少层二维材料的重量占所述纤维素纤维的重量的0.5-3％。

相比现有的二维材料改性纤维素纤维的方法中采用羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮等分散剂用于二维材料改性纤维素纤维，本发明的方法通过分散剂、纳米纤维素和少层二维材料(例如，石墨烯、氧化石墨烯、六方氮化硼、二硫化钼、磷酸锆等)改性纳米纤维素纤维，制得的改性纤维素纤维具有良好的干湿强度、断裂伸长率、耐光性和耐磨性。这是因为现有的二维材料改性纤维素纤维的方法中，这些分散剂仅仅起到分散二维材料的作用，无法提升纤维素纤维的性能，而在本发明的方法中，由于纳米纤维素的加入使得少层二维材料表面连接有大量纳米纤维素分子，从而使少层二维材料的表面带有大量的羟基等极性基团，分散剂，尤其是锯齿状分散剂具有极大可塑性的分子结构，在结合少层二维材料表面的极性基团后可提高其在纤维素纤维表面的定向吸附，同时分散剂还能够辅助纳米纤维素分散改性二维材料(即在二维材料和纳米纤维素之间形成嫁接桥梁，能够使两者更好的结合)，最终提升纤维素纤维的拉升性能。

具体实施方式

本发明中，“二维材料”是指二维原子晶体材料“即电子仅可在两个维度的非纳米尺度(1-100nm)上***(平面运动)的材料。

本发明中，“少层二维材料”的层数为1-10层”是将层状二维材料，例如石墨、氧化石墨、六方氮化硼、二硫化钼、磷酸锆等中的一种或者多种进行机械剥离获得的。

本发明中，“分散剂”是指能够改变二维材料表面活性的表面活性剂，包括但不局限于羧甲基纤维素钠、十二烷基硫酸钠、烷基糖苷、胆酸钠、木质素磺酸盐、司盘、纤维素、苯乙烯磺酸盐、聚乙烯吡咯烷酮、锯齿状分散剂等。本发明中，分散剂一方面可以改变少层二维材料的表面活性，让它们在水中的分散性更好，另一方面可以在少层二维材料和纳米纤维素之间形成嫁接桥梁，使少层二维材料与纳米纤维之间更好的结合，同时提高结合有纳米纤维素的少层二维材料的在纤维素纤维表面上的定向吸附的，最终提升纤维素纤维的拉升性能。

本发明中，“锯齿状的分散剂”是指呈锯齿形状的分散剂，这种分散剂具有极大可塑性的分子结构，可以在少层二维材料和纳米纤维素之间形成嫁接桥梁，使少层二维材料与纳米纤维之间更好的结合，同时提高结合有纳米纤维素的少层二维材料的在纤维素纤维表面上的定向吸附的，最终提升纤维素纤维的拉升性能。

本发明中，“纤维素纤维”是纺织领域所用到的纺织纤维，包括包括长纤和短纤。用作本发明的纤维素纤维的纺织纤维包括，但不局限于，粘胶纤维、莱赛尔纤维、铜氨纤维、竹纤维、醋酯纤维一种或者多种。在本发明的二维材料改性纤维素纤维的方法中，需要将纤维素纤维按照现有常用的方法配置成纺丝液。

本发明中，“碱性调节剂”可以为可溶于水的无机碱性物质或有机碱性物质。用作本发明的碱性调节剂的无机碱性物质包括，但不局限于，氢氧化钠、氢氧化钾等。用作本发明的碱性调节剂的有机碱性物质包括，但不局限于，氨水、醇胺等。

本发明中，“多种”指的是两种或两种以上。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，应理解以下实例仅用于提供本发明的最佳实践模式作进一步的详细说明，不应该被解释为限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规操作方法和条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分数和份数按重量计算。

以下实施例所用纳米纤维素的厂商为北方世纪纤维素技术开发有限公司，型号：Nano-Cel)；厂家：TESCAN CHINA，型号：RISE Microscope)，透射电镜分析所用的仪器是：(FET-Tencnai G2F20 S-7WIN)。

实施例1石墨烯改性粘胶纤维

1.1石墨烯水性分散液的制备：

本实施例采用膨胀石墨粉体(青岛天盛达石墨有限公司，型号：300目)作为制备少层石墨烯的剥离原料或者直接采用氧化石墨烯。

首先将0.2重量份聚氧化乙烯硅油分散在95.5重量份水中配置成分散液，然后用氢氧化钠调节分散液的pH值为13，然后向其中加入0.2重量份纳米纤维素，最后再向其中加入4份膨胀石墨粉体，得到膨胀石墨水性分散液；然后采用高压均质机进行均质处理2h，压力为150MPa，得到初步剥离的薄层石墨片；然后将其送入砂磨机继续通过砂磨进行剥离，砂磨时间为4h，砂磨机转速为2500r/min，得到40mg/ml的石墨烯水性分散液(利用扫描电镜测得得到的石墨烯的片径为800nm，透射电镜测得层数为5层)。

1.2石墨烯改性的粘胶纤维的制备

将粘胶纤维磺酸盐加入到浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液中，于40℃条件下搅拌，熟成后制得固含为9％的粘胶纤维磺酸盐纺丝液；然后向其中加入上述少层石墨烯水性分散液，高速搅拌机搅拌，其中石墨烯重量是粘胶纤维磺酸盐重量的0.8％；过滤、脱泡，然后经过纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得石墨烯改性粘胶纤维。

对比例1-1粘胶纤维的制备

将粘胶纤维磺酸盐加入到浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液中，于40℃条件下搅拌，熟成后制得固含为9％的粘胶纤维磺酸盐纺丝液；过滤、脱泡，然后经过纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得粘胶纤维。

对比例1-2利用分散剂和石墨烯改性粘胶纤维

本实施例使用的原料以及剥离石墨烯的参数同实施例1一样。

首先将0.2重量份聚氧化乙烯硅油分散在95.5重量份水中配置成分散液，然后用氢氧化钠调节分散液的pH值为13-14，然后向其中加入4份膨胀石墨粉体，得到膨胀石墨水性分散液；采用高压均质机进行均质处理2h，压力为150MPa，得到初步剥离的薄层石墨片；然后将其送入砂磨机继续通过砂磨进行剥离，砂磨时间为4h，砂磨机转速为2500r/min，得到40mg/ml的少层石墨烯水性分散液。

将粘胶纤维磺酸盐加入到浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液中，于40℃条件下搅拌，熟成后制得固含为9％的粘胶纤维磺酸盐纺丝液；然后向其中加入上述少层石墨烯水性分散液，高速搅拌机搅拌，其中石墨烯重量是粘胶纤维磺酸盐重量的1.2％；过滤、脱泡，然后经过纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得石墨烯改性粘胶纤维。

实施例2六方氮化硼改性粘胶纤维

2.1少层六方氮化硼水性分散液液的制备：

本实施例采用层状六方氮化硼(郑州丰跃化工产品有限公，型号：3000目)作为少层六方氮化硼的剥离原料。

首先将0.3重量份聚氧化乙烯硅油分散在94重量份水中配置成分散液，然后用氨水调节分散液的pH值为13-14，然后向其中加入0.5重量份纳米纤维素，最后再向其中加入5份膨胀石墨粉体；将混合溶液进行剪切分散15分钟，得到六方氮化硼分散液；然后采用砂磨机进行研磨处理2h，得到初步剥离的薄层六方氮化硼，然后将其送入微射流均质机进行均质处理，均质时间为1h，微射流均质机的压力为200MPa，得到50mg/ml的少层六方氮化硼水性分散液(利用扫描电镜测得得到的石墨烯的片径为600nm，透射电镜测得层数为7层)。

2.2六方氮化硼增强的纤维的制备：

将粘胶纤维磺酸盐加入到浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液中，于40℃条件下搅拌，熟成后制得固含为9％的粘胶纤维磺酸盐纺丝液；然后向其中加入上述少层六方氮化硼水性分散液，高速搅拌机搅拌，其中少层六方氮化硼重量是粘胶纤维磺酸盐重量的2％；过滤、脱泡，然后经过纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得六方氮化硼粘胶纤维。

对比例2-1粘胶纤维的制备

将粘胶纤维磺酸盐加入到浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液中，于40℃条件下搅拌，熟成后制得固含为9％的粘胶纤维磺酸盐纺丝液；然后过滤、脱泡，然后经过纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得六方氮化硼粘胶纤维。

实施例3少层二硫化钼改性莱赛尔纤维

3.1制备少层二硫化钼水性分散液：

本实施例采用二硫化钼粉体(河南中捷化工产品有限公司，型号：1250目)作为少层二硫化钼的剥离原料。

首先将0.3重量份氨基硅油分散在94.4重量份水中配置成分散液，然后用氢氧化钠溶液调节分散液的pH值为13-14，然后向其中加入0.2重量份纳米纤维素，最后再向其中加入5份二硫化钼粉体；将混合溶液进行剪切分散15分钟，得到二硫化钼水性分散液；然后将二硫化钼分散液送入砂磨机继续通过砂磨进行剥离，砂磨时间为2h，砂磨机转述为2000r/min，然后采用高压均质行均质处理1h，然后将其送入微射流进行均质处理，时间为1h，压力为220MPa，得到50mg/ml的少层二硫化钼水性分散液(利用扫描电镜测得得到的石墨烯的片径为500nm，透射电镜测得层数为8层)。

3.2少层二硫化钼改性莱赛尔纤维

将莱赛尔纤维素与上述少层二硫化钼水性分散液加入到50％N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)水溶液中进行研磨处理，然后真空减压浓缩NMMO的浓度为89％，进行溶解，溶解温度为102℃，莱赛尔纤维素含量为15％，少层二硫化钼重量是莱赛尔纤维素重量的0.5％，90℃条件下进行纺丝制得少层二硫化钼改性莱塞尔纤维。

对比例3-1莱塞尔纤维的制备

将莱赛尔纤维素加入到50％N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)水溶液中进行研磨处理，然后真空减压浓缩NMMO的浓度为89％，进行溶解，溶解温度为102℃，莱赛尔纤维素含量为15％，90℃条件下进行纺丝制得少层二硫化钼改性莱塞尔纤维。

实施例4少层磷酸锆改性纤维素纤维

4.1少层磷酸锆水性分散液液制备：

本实施例采用磷酸锆(上海高鸣化工有限公司，型号：500目)作为制备少层磷酸锆的剥离原料。

首先将0.2重量份聚氧化乙烯硅油分散在93.4重量份水中配置成分散液，然后用正丁胺调节分散液的pH值为12-13，然后向其中加入0.5重量份纳米纤维素，最后再向其中加入5份二硫化钼粉体；将混合溶液进行剪切分散15分钟，得到磷酸锆分散液，然后采用砂磨机进行研磨2h，得到初步剥离的薄层石墨片，然后将其送入均质机进行均质处理，均质时间为2h，压力为15Mpa，得到50mg/ml的少层磷酸锆水性分散液(利用扫描电镜测得得到的石墨烯的片径为500nm，投射电镜测得层数为6层)。

4.2少层磷酸锆改性的铜氨纤维的制备

配置铜氨溶液：将碱式碳酸铜溶液水中，加入氨水，直至形成均一透明溶液，然后加入棉短纤溶解，配置成5％的铜氨纤维素溶液，再向其中加入上述少层磷酸锆水性分散液，高速搅拌机搅拌，少层磷酸锆重量是铜氨纤维素重量的1％；过滤、脱泡，然后经过纺丝、凝固、干燥，制得少层磷酸锆改性的铜氨纤维。

对比例4-1铜氨纤维的制备

按照实施例4的4.2配置铜氨溶液，然后加入棉短纤溶解，配置成5％的铜氨纤维素溶液，过滤、脱泡，然后经过纺丝、凝固、干燥，制得少层磷酸锆改性的铜氨纤维。

实施例5常规分散剂改性石墨烯粘胶纤维

5.1石墨烯水性分散液的制备

首先将0.3重量份十二烷基苯磺酸钠分散在95.7重量份水中配置成分散液，然后用氢氧化钠调节分散液的pH值为13-14，然后向其中加入0.5重量份纳米纤维素，最后再向其中加入5份膨胀石墨粉体；将混合溶液进行剪切分散15分钟，得到六方氮化硼分散液；然后采用砂磨机进行研磨处理2h，得到初步剥离的薄层六方氮化硼，然后将其送入微射流均质机进行均质处理，均质时间为1h，微射流均质机的压力为200MPa，得到50mg/ml的石墨烯水性分散液(利用扫描电镜测得得到的石墨烯的片径为600nm，透射电镜测得层数为7层)。

5.2石墨烯改性的粘胶纤维的制备

将粘胶纤维磺酸盐加入到浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液中，于40℃条件下搅拌，加入上述石墨烯水分散液，其中石墨烯重量是粘胶纤维磺酸盐重量的1.2％；熟成后制得固含为9％的粘胶纤维磺酸盐纺丝液，过滤、脱泡，然后经过纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得粘胶纤维。

对比例5-1纤维素纤维的制备

将粘胶纤维磺酸盐加入到浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液中，于40℃条件下搅拌，熟成后制得固含为9％的粘胶纤维磺酸盐纺丝液，过滤、脱泡，然后经过纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得粘胶纤维。

对比例5-2石墨烯改性粘胶纤维

首先将0.3重量份十二烷基苯磺酸钠分散在95.7重量份水中配置成分散液，然后用氢氧化钠调节分散液的pH值为13-14，然后向其中加入4份膨胀石墨粉体，得到膨胀石墨水性分散液；采用高压均质机进行均质处理2h，压力为150MPa，得到初步剥离的薄层石墨片；然后将其送入砂磨机继续通过砂磨进行剥离，砂磨时间为4h，砂磨机转速为2500r/min，得到40mg/ml的少层石墨烯水性分散液(利用扫描电镜测得得到的石墨烯的片径为600nm，投射电镜测得层数为10层)。

将粘胶纤维磺酸盐加入到浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液中，于40℃条件下搅拌，熟成后制得固含为9％的粘胶纤维磺酸盐纺丝液；然后向其中加入上述少层石墨烯水性分散液，高速搅拌机搅拌，其中石墨烯重量是粘胶纤维磺酸盐重量的1.2％；过滤、脱泡，然后经过纺丝、脱硫、水洗、干燥，制得石墨烯改性粘胶纤维。

实施例6

对上述实施例和对比例制备的纤维素纤维的性能进行了测定。具体结果参见表1。

其中片径、干态强度、湿态强度、断裂伸长率、湿态伸长率测定使用的方法具体参见：国家标准GB/T144630-93。

从表1可以看出，相比对比例1-1，实施例1制备的纤维素纤维的干态强度、湿态强度、断裂伸长率、湿态伸长率增幅分别高达12％、15％、14％、15％。

从表1可以看出，相比对比例1-2，实施例1制备的纤维素纤维的干态强度、湿态强度、断裂伸长率、湿态伸长率增幅分别高达8％、7％、9％、7％。

从表1可以看出，相比对比例2-1，实施例2制备的纤维素纤维的干态强度、湿态强度、断裂伸长率、湿态伸长率增幅分别高达16％、15％、14％、11％。

从表1可以看出，相比对比例3-1，实施例3制备的纤维素纤维的干态强度、湿态强度、断裂伸长率、湿态伸长率增幅分别高达8％、9％、13％、13％。

从表1可以看出，相比对比例4-1，实施例4制备的纤维素纤维的干态强度、湿态强度、断裂伸长率、湿态伸长率增幅分别高达11％、15％、13％、12％。

从表1可以看出，相比对比例5-1，实施例5制备的纤维素纤维的干态强度、湿态强度、断裂伸长率、湿态伸长率增幅分别高达4％、8％、5％、4％。

从表1可以看出，相比对比例5-2，实施例5制备的纤维素纤维的干态强度、湿态强度、断裂伸长率、湿态伸长率增幅分别高达4％、8％、10％、12％。

以上结果说明本发明的少层二维材料改性纤维素纤维的方法，通过分散剂、纳米纤维素和少层二维材料三者联合使用可有效改善纤维素纤维的性能。尤其是对于普通的分散剂来说(例如，十二烷基苯磺酸钠)，在配合少层二维材料改性纤维素纤维过程中，纳米纤维素的加入可明显增强改性纤维素纤维的效果。

表1.上述实施例制得的纤维素纤维的性能参数

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外另理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作做种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。