[发明专利]一种功能性再生纤维素纤维及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种功能性再生纤维素纤维，其特征在于，包括石墨烯结构的成分以及非碳非氧元素的成分；

所述石墨烯结构的厚度为小于等于100纳米；

所述非碳非氧元素包括Fe、Si和Al元素；

所述非碳非氧元素的成分占所述再生纤维素纤维的0.03wt%~1wt% 。

2.根据权利要求1所述的再生纤维素纤维，其特征在于，所述石墨烯结构为具有层数为1~10层碳的六元环蜂窝状片层结构中的一种或多种的组合。

3.根据权利要求1所述的再生纤维素纤维，其特征在于，所述非碳非氧元素还包括P、Ca、Na、Ni、Mn、K、Mg、Cr、S和Co中的一种或多种；

所述非碳非氧元素的成分占所述再生纤维素纤维的0.1wt%~1wt%。

4.根据权利要求1~3任意一项所述的再生纤维素纤维，其特征在于，所述含有石墨烯结构的成分和非碳非氧元素的成分的物质通过含有碳纳米结构的复合物的形式引入。

5.根据权利要求4所述的再生纤维素纤维，其特征在于，所述碳纳米结构的复合物的质量占所述再生纤维素纤维质量的0.1wt%~10wt%。

6.根据权利要求4所述的再生纤维素纤维，其特征在于，所述含有碳纳米结构的复合物中，含有碳元素的物质的含量大于等于80wt%。

7.根据权利要求4所述的再生纤维素纤维，其特征在于，所述含有碳纳米结构的复合物中，所述非碳非氧元素的成分的含量为0.5wt%~6wt%。

8.根据权利要求4所述的再生纤维素纤维，其特征在于，含有碳纳米结构的复合物中含有石墨烯结构和无定形碳；

所述非碳非氧元素以单质、氧化物和碳化物中的任意一种或几种的组合的形式吸附在碳纳米结构的表面或内部。

9.根据权利要求4所述的再生纤维素纤维，其特征在于，所述含有碳纳米结构的复合物按以下方法进行制备，具体步骤包括：

（1）在催化剂的作用下，将生物质碳源进行催化处理，得到前驱体；

（2）在保护性气体的条件下，将所述前驱体在140℃~180℃保温1.5h~2.5h，得到第一中间体；

（3）在保护性气体的条件下，将所述第一中间体升温至350℃~450℃保温3h~4h，得到第二中间体；

（4）在保护性气体的条件下，将所述第二中间体升温至1100℃~1300℃保温2h~4h，得到第三中间体；

（5）将所述第三中间体依次碱洗、酸洗、水洗，得到复合物；

所述步骤（3）和（4）中的升温速率为14℃/min~18℃/min。

10.根据权利要求9所述的再生纤维素纤维，其特征在于，所述生物质碳源为木质纤维素、纤维素和木质素中的一种或多种。

11.一种如权利要求1~10任意一项所述的功能性再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：浆粕浸渍、压榨、粉碎、老化、黄化、溶解、熟成、过滤和脱泡步骤；

所述石墨烯结构的成分以及非碳非氧元素的成分在黄化步骤之后的步骤中引入。

12.一种如权利要求1~10任意一项所述的功能性再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：用NMMO溶液溶解纤维素浆粕，引入含有石墨烯结构以及非碳非氧元素的物质，得到纺丝原液，使用该纺丝原液制备再生纤维素纤维。

13.一种物品，其特征在于，含有权利要求1~10任意一项所述的功能性再生纤维素纤维，或权利要求11~12任意一项所述的制备方法制备的再生纤维素纤维；

所述物品包括民用服装、家纺织物、紫外防护织物或工业用特种防护服。