本發明涉及可降解塑料技術領域，特別是涉及一種可降解竹塑納米復合材料及其制備方法。
背景技術：
我國擁有豐富的竹資源，竹子具有生長速度極快、易成材、強度高等優點。為開發竹資源、近年來竹塑復合材料得到了快速發展。所謂竹塑復合材料是以竹粉或竹纖維與塑料為主要原料，在熔融狀態下充分混煉而成的新型復合材料。竹塑復合材料具有天然竹材的美感，耐腐蝕、蟲蛀，尺寸穩定性好，不褪色，易于切割、鉆孔，充分利用自然廢棄物，有利于環保等優點。竹塑復合材料被廣泛用于建造平臺、欄桿、步道、踏步、戶外桌椅、花架、樹池等戶外建筑園林構件，也可用于室內裝潢、包裝、運輸托盤等諸多領域。
現有竹塑復合材料大都使用聚丙烯、聚乙烯等塑料材料，其降解性能差，且竹纖維與塑料之間的界面結合性能差，竹塑復合材料在制備過程中存在原料熔體流動速率低，竹纖維分布均勻性差，產品存在性能缺陷等問題。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題是提供一種可降解竹塑納米復合材料，能夠解決現有竹塑復合材料存在的已有不足之處。
為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種可降解竹塑納米復合材料的制備方法，包括如下步驟：
（1）按配方稱取配方量的可降解塑料、納米蒙脫土、甘油和抗氧劑加入到高速混合機中混合3～10min；
（2）按配方稱取配方量的竹纖維、納米氧化鋅和偶聯劑于另一個高速混合機中混合20～30min；
（3）將步驟（1）中混合后的原料加入雙螺桿擠出機的加料斗內，然后側線加入步驟（2）中混合后的混合物，經熔融擠出，得到所述可降解竹塑納米復合材料。
在本發明一個較佳實施例中，所述配方包括如下重量份組分的原料：可降解塑料40～60份、竹纖維30～50份、納米氧化鋅5～10份、納米蒙脫土10～20份、甘油5～10份、偶聯劑3～5份、抗氧劑0.5～1.5份。
在本發明一個較佳實施例中，所述可降解塑料包括質量比為3：2的聚乳酸和淀粉基生物可降解塑料；所述竹纖維的直徑為30～300μm，其長徑比大于等于500。
在本發明一個較佳實施例中，所述淀粉基生物可降解塑料的制備方法為：
a、植物淀粉氧化：將植物淀粉中加入過量的質量濃度為0.2～0.3g/ml的高碘酸鈉溶液，室溫下機械攪拌5～6h，然后過濾，并將濾餅先后用蒸餾水和無水乙醇清洗至無碘酸根離子；
b、糊化及混料：將步驟（1）中氧化后的淀粉溶于去離子水中，在一定溫度下進行糊化反應，然后在攪拌的狀態下先后向其中加入一定量的聚乙烯醇、甘油和竹粉，充分攪拌混合均勻；
c、干燥成型：將步驟（2）中的混合物在50～80℃下干燥至濕含量為30～40%，然后恒濕保存備用。
在本發明一個較佳實施例中，步驟b中，所述糊化反應的溫度為85～90℃，時間為30～60min；所述聚乙烯醇、甘油和竹粉的加入量分別為步驟（1）中植物淀粉用量的20%、10%和5%，其中，竹粉的目數為300～500目。
在本發明一個較佳實施例中，所述步驟（3）中，所述熔融擠出的工藝條件為：雙螺桿擠出機的一區溫度為160～220℃，二區為溫度165～230℃，三區溫度為170～240℃，四區為溫度170～240℃，機頭溫度為170～245℃，原料在擠出機中停留時間3～5min，壓力為22～25mpa。
本發明的有益效果是：本發明一種可降解竹塑納米復合材料的制備方法，操作簡便，容易實現，其通過原料的選配及在基體樹脂中使用竹粉，有效改善了竹纖維與樹脂基體的結合性能及混合原料的熔體流動速率；所得復合材料具有100%的降解性能和優異的力學性能，綜合性能優異，市場前景廣闊。
具體實施方式
下面對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
本發明實施例包括：
實施例1
一種可降解竹塑納米復合材料的制備方法，其配方包括如下重量份組分的原料：可降解塑料40～60份、竹纖維30～50份、納米氧化鋅5～10份、納米蒙脫土10～20份、甘油5～10份、偶聯劑3～5份、抗氧劑0.5～1.5份。其中，所述可降解塑料包括質量比為3：2的聚乳酸和淀粉基生物可降解塑料；所述竹纖維的直徑為30～300μm，其長徑比大于等于500。
先制備淀粉基生物可降解塑料，步驟如下：
a、植物淀粉氧化：取20～30g碘酸鈉溶于25℃，1000ml的去離子水中，得到質量濃度為0.2～0.3g/ml的高碘酸鈉溶液；然后向植物淀粉中加入過量的已制備好的高碘酸鈉溶液中，在室溫下以100～300r/min的轉速機械攪拌5～6h，然后過濾，并將濾餅先后用蒸餾水和無水乙醇清洗至無碘酸根離子，并防止濾餅干燥；
b、糊化及混料：將步驟（1）中氧化后的淀粉溶于去離子水中，在85～90℃的溫度下進行糊化反應30～60min，然后在攪拌的狀態下先后向其中加入占步驟（1）中植物淀粉用量的20%、10%和5%的聚乙烯醇、甘油和300～500目的竹粉，充分攪拌混合均勻；其中，竹粉已用偶聯劑進行偶聯處理；
c、干燥成型：將步驟（2）中的混合物在50～80℃下干燥至濕含量為30～40%，然后恒濕保存備用。
制備可降解竹塑納米復合材料的方法，步驟如下：
（1）按配方稱取配方量的可降解塑料、納米蒙脫土、甘油和抗氧劑加入到高速混合機中混合3～10min；
（2）按配方稱取配方量的竹纖維、納米氧化鋅和偶聯劑于另一個高速混合機中混合20～30min；
（3）將步驟（1）中混合后的原料加入雙螺桿擠出機的加料斗內，然后側線加入步驟（2）中混合后的混合物，經熔融擠出，得到所述可降解竹塑納米復合材料。所述熔融擠出的工藝條件為：雙螺桿擠出機的一區溫度為160～220℃，二區為溫度165～230℃，三區溫度為170～240℃，四區為溫度170～240℃，機頭溫度為170～245℃，原料在擠出機中停留時間3～5min，壓力為22～25mpa。
實施例2
一種可降解竹塑納米復合材料，包括如下重量份組分：可降解塑料60份、直徑為30～300μm，長徑比大于等于500的竹纖維50份、納米氧化鋅10份、納米蒙脫土20份、甘油10份、偶聯劑5份、抗氧劑1.5份。其中，所述可降解塑料顆粒包括質量比為3：2的聚乳酸和淀粉基生物可降解塑料。所述淀粉基生物可降解塑料的制備方法及可降解竹塑納米復合材料的制備方法同實施例1。
上述方法得到的竹塑納米復合材料的降解率為100%，其力學性能測試在同行業中性能優異。
上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。