本发明涉及聚乙烯再生料的回收利用技术领域，具体公开了一种可以实现轻量化的低成本、低气味的植物纤维增强可降解聚乙烯及其制备方法。
背景技术：
聚乙烯以密度低、力学性能均衡等优点成为通用聚合物材料之一，广泛应用于汽车、电子、日用品、包装等行业。随着市场上家电、快递包装物等的更新换代，制品无法自行降解，被称为“白色污染”。因此，废旧家电、包装物等回收利用成为一个亟待解决的问题。快递包装袋、薄膜、饮料瓶盖等一般由聚乙烯材料制成，具有良好的韧性，对聚乙烯再生料进行改性可用于生产部分汽车产品。但是聚乙烯再生料已经循环利用，导致再生料一般具有较难闻的气味。目前改善聚乙烯再生料气味方法主要是使用遮蔽性或吸附型。
遮蔽型改善效果取决于改善剂的保存时间、是否暴露于受热或湿润环境，还有成型件是否进行严密的阻隔于空气等包装因素，并不能从根本上消除回收材料中难闻的气味。吸附型主要是物理吸附，受吸附剂比表面积大小等影响，吸附效果有限。
总之，添加添加剂降低聚乙烯再生料气味效果有限，且对聚乙烯降解等任何改善，成本较高，更无法实现聚乙烯轻量化。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供实现轻量化的低成本、低气味、可降解的天然纤维增强聚乙烯再生料及其制备方法。
是选用天然纤维和发泡剂母粒同时使用，一方面提高改善聚乙烯再生料的气味，利用发泡剂母粒在高温下分解，促进熔体粘度降低，有效降低注塑温度，减少难闻气味物质产生减少，同时分解产生的co2和水蒸气能否稀释气体浓度。另一方面天然纤维加入能够提高回收聚乙烯的强度，其自身的可降解特性使得天然纤维增强的聚乙烯材料易于降解，解决聚乙烯再生料的应用问题，提升聚乙烯再生料的附加值。其制备方法简单方便，生产效率高，加工成本低，易于实现批量化生产。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种实现轻量化的低成本、低气味、可降解的天然纤维增强聚乙烯再生料及其制备方法，由以下重量百分比的原料组成：
聚乙烯再生料：45-95wt％
天然纤维0-50wt％；
相容剂0-10wt％；
发泡剂母粒0.1-5wt％；
抗氧剂0-1wt％。
进一步的，所述聚乙烯再生料的原材料灰分≤5％，熔体流动速率≥2g/10min。
进一步的，所述天然纤维为苎麻纤维、黄麻纤维、竹纤维中一种或几种，所述天然纤维的长径比为30～100。进一步的，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，接枝率为2～10wt％，气味≤4.0(pv3900)。进一步的，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，其中主抗氧剂选自受阻酚和硫酯类抗氧剂的组合物，辅抗氧剂选自亚磷酸酯抗氧剂中一种。
进一步的，所述的发泡剂母粒由以下重量百分比的原料组成：
酸化碳纳米管：0.01-30wt％
碳酸氢钠0.01-40wt％；
无机盐改性剂0.01-20wt％；
聚乙烯10-99wt％；
其他助剂0.01-2wt％。
进一步的，所述的酸化碳纳米管为高锰酸钾酸化多臂碳纳米管，碳纳米管纯度≥95％，直径8-40nm，长度﹤30μm。
进一步的，所述的无机盐改性剂为柠檬酸钠、硬脂酸钠等其中一种或两种混合物。
进一步的，所述的发泡剂母粒的制备方法，步骤如下：
(1)称取如上重量百分比酸化碳纳米管、碳酸氢钠、无机酸盐改性剂、和其他助剂加入高速搅拌机中搅拌15～30min；
(2)将上述高速搅拌机中的材料和如上重量百分比的聚乙烯树脂加入到单螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，挤出机螺杆直径为30mm，长径比l/d为25，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：70℃、90℃、100℃、100℃，主机转速为40转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒处理，制得发泡剂母粒。
进一步的，一种可实现轻量化的低成本、低气味、可降解的天然纤维增强聚乙烯复合材料的制备方法，其步骤如下：
(1)先按如上重量百分比称取聚乙烯再生料、相容剂和抗氧剂，混合均匀，得到混合原料，然后再称取如上重量百分比发泡剂母粒和天然纤维；
(2)将上述混合的原料干燥后，置于啮合同向双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，将天然纤维和发泡剂母粒从熔融段加料口加入到挤出机中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比l/d为40，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：160℃、160℃、170℃、180℃、180℃、190℃、190℃，主机转速为250转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理，制得天然纤维增强聚乙烯复合材料。
将上述聚乙烯复合材料采用注塑成型的方法，在二次开模条件下或者欠注注射条件下制备得到低成本、低气味、可降解的天然纤维增强聚乙烯制品。
本发明的有益效果是：使用天然纤维和发泡剂母粒同时使用，一方面少量发泡剂母粒在高温下分解产生的气体能够降低聚合物熔体粘度，有助于降低注塑温度，减少难闻气味物质产生减少，同时分解产生的co2和水蒸气能否稀释气体浓度，解决聚乙烯再生料的气味和散发问题，同时发泡后材料用量降低，有助于轻量化的实现。另一方面天然纤维加入能够提高回收聚乙烯的强度，其自身的可降解特性使得天然纤维增强的聚乙烯材料易于降解，解决聚乙烯再生料的应用问题，提升聚乙烯再生料的附加值。其制备方法简单方便，生产效率高，材料和加工成本低，易于实现批量化生产。
具体实施方式
本发明可通过下面优选方案获得进一步的阐述，但这些实施例仅在于举例说明,不对本发明的范围做出界定。
在实施例和对比例的复合材料配方中，所用聚乙烯再生料由上海睿莫公司提供的cw701型号树脂；酸化碳纳米管有碳纳米管高锰酸钾酸化获得，纯度≥95％，直径8-40nm，长度﹤30μm；碳酸氢钠由潍坊洁佳新材料有限公司提供，粒径：1600目；无机盐改性剂为柠檬酸钠，由吴江市黎里东阳助剂厂提供；聚乙烯由茂名石化提供，牌号为2520d；天然纤维为黄麻纤维，长径比50；相容剂优佳易容公司提供，牌号cmg5804；其他助剂为抗氧剂，抗氧剂由basf公司及英国ice公司提供，商品牌号为irganox1010、irganox168和negonoxdstp。
实施例1
先按如下重量百分比称取酸化碳纳米管20wt％，碳酸氢钠：30wt％，柠檬酸钠：15wt％，其他助剂：1wt％；投入高速混合机中混合15～30min。待混合均匀后，将混合物和34wt％的聚乙烯置于啮合同向单螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，挤出机螺杆直径为30mm，长径比l/d为25，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：70℃、90℃、100℃、100℃，主机转速为40转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒处理，制得发泡剂母粒。
按如下重量百分比称取聚乙烯再生料87wt％，相容剂2wt％，抗氧剂0.5wt％，混合均匀，得到混合原料，然后再称取重量百分比发泡剂母粒0.5wt％和天然纤维10wt％混合；
将上述混合的pe再生料原料干燥后，置于啮合同向双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，将天然纤维和发泡剂母粒混合料从熔融段加料口加入到挤出机中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比l/d为40，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：160℃、160℃、170℃、180℃、180℃、190℃、190℃，主机转速为250转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理，制得天然纤维增强聚乙烯复合材料。
将上述聚乙烯复合材料采用注塑成型的方法，其中模具厚度2.0mm，注塑过程中定模板后退0.5mm，即可制备得到低成本、低气味、可降解的天然纤维增强聚乙烯制品。
产品性能测试：
拉伸性能：按iso527-2标准进行，测试速率为50mm/min。弯曲性能：按is178标准进行，跨距为64mm，测试速度为2mm/min。冲击性能：按iso179-1标准在简支梁冲击试验机上进行，样条缺口为a型。密度：按iso1183-1标准测试。气味：按照大众pv3900标准进行测试，具体结果见表1。
实施例2
先按如下重量百分比称取酸化碳纳米管20wt％，碳酸氢钠：30wt％，柠檬酸钠：15wt％，其他助剂：1wt％；投入高速混合机中混合15～30min。待混合均匀后，将混合物和34wt％的聚乙烯置于啮合同向单螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，挤出机螺杆直径为30mm，长径比l/d为25，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：70℃、90℃、100℃、100℃，主机转速为40转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒处理，制得发泡剂母粒。
按如下重量百分比称取pe再生料86.5wt％，相容剂2wt％，抗氧剂0.5wt％，混合均匀，得到混合原料，然后再称取重量百分比发泡剂母粒1.0wt％和天然纤维10wt％混合；
将上述混合的pe再生料原料干燥后，置于啮合同向双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，将天然纤维和发泡剂母粒混合料从熔融段加料口加入到挤出机中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比l/d为40，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：160℃、160℃、170℃、180℃、180℃、190℃、190℃，主机转速为250转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理，制得天然纤维增强聚乙烯复合材料。
将上述聚乙烯复合材料采用注塑成型的方法，其中模具厚度2.0mm，注塑过程中定模板后退0.5mm，即可制备得到低成本、低气味、可降解的天然纤维增强聚乙烯制品。
产品性能测试：
拉伸性能：按iso527-2标准进行，测试速率为50mm/min。弯曲性能：按is178标准进行，跨距为64mm，测试速度为2mm/min。冲击性能：按iso179-1标准在简支梁冲击试验机上进行，样条缺口为a型。密度：按iso1183-1标准测试。气味：按照大众pv3900标准进行测试，具体结果见表1。
实施例3
先按如下重量百分比称取酸化碳纳米管20wt％，碳酸氢钠：30wt％，柠檬酸钠：15wt％，其他助剂：1wt％；投入高速混合机中混合15～30min。待混合均匀后，将混合物和34wt％的聚乙烯置于啮合同向单螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，挤出机螺杆直径为30mm，长径比l/d为25，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：70℃、90℃、100℃、100℃，主机转速为40转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒处理，制得发泡剂母粒。
按如下重量百分比称取pe再生料85.5wt％，相容剂2wt％，抗氧剂0.5wt％，混合均匀，得到混合原料，然后再称取重量百分比发泡剂母粒2.0wt％和天然纤维10wt％混合；
将上述混合的pe再生料原料干燥后，置于啮合同向双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，将天然纤维和发泡剂母粒混合料从熔融段加料口加入到挤出机中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比l/d为40，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：160℃、160℃、170℃、180℃、180℃、190℃、190℃℃，主机转速为250转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理，制得天然纤维增强聚乙烯复合材料。
将上述聚乙烯复合材料采用注塑成型的方法，其中模具厚度2.0mm，注塑过程中定模板后退0.5mm，即可制备得到低成本、低气味、可降解的天然纤维增强聚乙烯制品。
产品性能测试：
拉伸性能：按iso527-2标准进行，测试速率为50mm/min。弯曲性能：按is178标准进行，跨距为64mm，测试速度为2mm/min。冲击性能：按iso179-1标准在简支梁冲击试验机上进行，样条缺口为a型。密度：按iso1183-1标准测试。气味：按照大众pv3900标准进行测试，具体结果见表1。
实施例4
先按如下重量百分比称取酸化碳纳米管20wt％，碳酸氢钠：30wt％，柠檬酸钠：15wt％，其他助剂：1wt％；投入高速混合机中混合15～30min。待混合均匀后，将混合物和34wt％的聚乙烯置于啮合同向单螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，挤出机螺杆直径为30mm，长径比l/d为25，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：70℃、90℃、100℃、100℃，主机转速为40转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒处理，制得发泡剂母粒。
按如下重量百分比称取pe再生料77.0wt％，相容剂2wt％，抗氧剂0.5wt％，混合均匀，得到混合原料，然后再称取重量百分比发泡剂母粒0.5wt％和天然纤维20wt％混合；
将上述混合的pe再生料原料干燥后，置于啮合同向双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，将天然纤维和发泡剂母粒混合料从熔融段加料口加入到挤出机中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比l/d为40，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：160℃、160℃、170℃、180℃、180℃、190℃、190℃，主机转速为250转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理，制得天然纤维增强聚乙烯复合材料。
将上述聚乙烯复合材料采用注塑成型的方法，其中模具厚度2.0mm，注塑过程中定模板后退0.5mm，即可制备得到低成本、低气味、可降解的天然纤维增强聚乙烯制品。
产品性能测试：
拉伸性能：按iso527-2标准进行，测试速率为50mm/min。弯曲性能：按is178标准进行，跨距为64mm，测试速度为2mm/min。冲击性能：按iso179-1标准在简支梁冲击试验机上进行，样条缺口为a型。密度：按iso1183-1标准测试。气味：按照大众pv3900标准进行测试，具体结果见表1。
实施例5
先按如下重量百分比称取酸化碳纳米管20wt％，碳酸氢钠：30wt％，柠檬酸钠：15wt％，其他助剂：1wt％；投入高速混合机中混合15～30min。待混合均匀后，将混合物和34wt％的聚乙烯置于啮合同向单螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，挤出机螺杆直径为30mm，长径比l/d为25，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：70℃、90℃、100℃、100℃，主机转速为40转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒处理，制得发泡剂母粒。
按如下重量百分比称取pe再生料76.0wt％，相容剂2wt％，抗氧剂0.5wt％，混合均匀，得到混合原料，然后再称取重量百分比发泡剂母粒1.0wt％和天然纤维20wt％混合；
将上述混合的pe再生料原料干燥后，置于啮合同向双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，将天然纤维和发泡剂母粒混合料从熔融段加料口加入到挤出机中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比l/d为40，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：160℃、160℃、170℃、180℃、180℃、190℃、190℃，主机转速为250转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理，制得天然纤维增强聚乙烯复合材料。
将上述聚乙烯复合材料采用注塑成型的方法，其中模具厚度2.0mm，注塑过程中定模板后退0.5mm，即可制备得到低成本、低气味、可降解的天然纤维增强聚乙烯制品。
产品性能测试：
拉伸性能：按iso527-2标准进行，测试速率为50mm/min。弯曲性能：按is178标准进行，跨距为64mm，测试速度为2mm/min。冲击性能：按iso179-1标准在简支梁冲击试验机上进行，样条缺口为a型。密度：按iso1183-1标准测试。气味：按照大众pv3900标准进行测试，具体结果见表1。
实施例6
先按如下重量百分比称取酸化碳纳米管20wt％，碳酸氢钠：30wt％，柠檬酸钠：15wt％，其他助剂：1wt％；投入高速混合机中混合15～30min。待混合均匀后，将混合物和34wt％的聚乙烯置于啮合同向单螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，挤出机螺杆直径为30mm，长径比l/d为25，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：70℃、90℃、100℃、100℃，主机转速为40转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒处理，制得发泡剂母粒。
按如下重量百分比称取pe再生料75.5wt％，相容剂2wt％，抗氧剂0.5wt％，混合均匀，得到混合原料，然后再称取重量百分比发泡剂母粒2.0wt％和天然纤维20wt％混合；
将上述混合的pe再生料原料干燥后，置于啮合同向双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，将天然纤维和发泡剂母粒混合料从熔融段加料口加入到挤出机中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比l/d为40，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：160℃、160℃、170℃、180℃、180℃、190℃、190℃，主机转速为250转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理，制得天然纤维增强聚乙烯复合材料。
将上述聚乙烯复合材料采用注塑成型的方法，其中模具厚度2.0mm，注塑过程中定模板后退0.5mm，即可制备得到低成本、低气味、可降解的天然纤维增强聚乙烯制品。
产品性能测试：
拉伸性能：按iso527-2标准进行，测试速率为50mm/min。弯曲性能：按is178标准进行，跨距为64mm，测试速度为2mm/min。冲击性能：按iso179-1标准在简支梁冲击试验机上进行，样条缺口为a型。密度：按iso1183-1标准测试。气味：按照大众pv3900标准进行测试，具体结果见表1。
对比例1
按如下重量百分比称取pe再生料99.5wt％，抗氧剂0.5wt％，混合均匀，得到混合原料；
将上述混合的pe再生料原料干燥后，置于啮合同向双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，挤出机螺杆直径为35mm，长径比l/d为40，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：160℃、160℃、170℃、180℃、180℃、190℃、190℃，主机转速为250转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理，制得聚乙烯材料。
将上述聚乙烯材料采用注塑成型的方法，即可制备得到聚乙烯制品。
产品性能测试：
拉伸性能：按iso527-2标准进行，测试速率为50mm/min。弯曲性能：按is178标准进行，跨距为64mm，测试速度为2mm/min。冲击性能：按iso179-1标准在简支梁冲击试验机上进行，样条缺口为a型。密度：按iso1183-1标准测试。气味：按照大众pv3900标准进行测试，具体结果见表1。
对比例2
按如下重量百分比称取pe再生料89.5wt％，抗氧剂0.5wt％，混合均匀，得到混合原料；然后再称取如下重量百分比天然纤维10wt％混合；
将上述混合的pe再生料原料干燥后，置于啮合同向双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，将天然纤维从熔融段加料口加入到挤出机中挤出机螺杆直径为35mm，长径比l/d为40，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：160℃、160℃、170℃、180℃、180℃、190℃、190℃，主机转速为250转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理，制得聚乙烯材料。
将上述聚乙烯材料采用注塑成型的方法，即可制备得到聚乙烯制品。
产品性能测试：
拉伸性能：按iso527-2标准进行，测试速率为50mm/min。弯曲性能：按is178标准进行，跨距为64mm，测试速度为2mm/min。冲击性能：按iso179-1标准在简支梁冲击试验机上进行，样条缺口为a型。密度：按iso1183-1标准测试。气味：按照大众pv3900标准进行测试，具体结果见表1。
对比例3
按如下重量百分比称取pe再生料99.0wt％，抗氧剂0.5wt％，混合均匀，得到混合原料；然后再称取如下重量百分比发泡剂母粒0.5wt％混合；
将上述混合的pe再生料原料干燥后，置于啮合同向双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，将天然纤维从熔融段加料口加入到挤出机中挤出机螺杆直径为35mm，长径比l/d为40，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：160℃、160℃、170℃、180℃、180℃、190℃、190℃，主机转速为250转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理，制得聚乙烯材料。
将上述聚乙烯材料采用注塑成型的方法，其中模具厚度2.0mm，注塑过程中定模板后退0.5mm，即可制备得到低成本、低气味、可降解的天然纤维增强聚乙烯制品。
产品性能测试：
拉伸性能：按iso527-2标准进行，测试速率为50mm/min。弯曲性能：按is178标准进行，跨距为64mm，测试速度为2mm/min。冲击性能：按iso179-1标准在简支梁冲击试验机上进行，样条缺口为a型。密度：按iso1183-1标准测试。气味：按照大众pv3900标准进行测试，具体结果见表1。
表1pe复合材料基本力学性能物理性能：
从表1所示的各实施例及对比例的基本物理性能测试可知：采用本发明中所述天然纤维和发泡剂母粒同时加入体系中，较常规聚乙烯再生料体系，复合材料气味得到很大改善，尤其是加入较高的发泡剂母粒体系(2wt％发泡剂母粒)，可以达到汽车内饰气味要求3.5水平。加入发泡剂后通过注塑发泡工艺，大大降低制品密度，减少材料用量。使用发泡剂后制件的注塑温度降低，能耗节省。加入天然纤维可以大大提高聚乙烯再生料的刚性和韧性，如20wt％的天然纤维弯曲模量接近于聚乙烯再生料的两倍，同时由于天然纤维可降解特性，大大提高复合材料的可降解特性。这对于拓宽聚乙烯再生料应用，提升聚乙烯再生料附加值具有非常大的优势。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。