本发明涉及降解材料领域，尤其涉及一种可生物降解复合材料及其制备方法。
背景技术：
自20世纪30年代塑料制品出现以来，由于塑料制品的独特性能，其被广泛应用于人们生活的各个领域，常见的塑料制品包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等等。随着塑料制品的广泛使用，由此产生的塑料废弃物的数量也急剧增加，尤其是一次性塑料袋和一次性餐具的丢弃，造成了严重的白色污染。然而塑料制品长时间堆放在环境中，难于被环境中的微生物降解，对生态环境造成了较大的影响，不利于环境保护。
近年来，生物降解材料获得了广泛的关注。生物降解材料是一类能被自然界中细菌、霉菌、藻类等微生物降解的材料，被称为“绿色生态材料”。但是生物降解材料和常用的塑料制品相比，力学性能还有待提高。
技术实现要素：
本发明提供了一种可生物降解复合材料及其制备方法，本发明提供的可生物降解复合材料具有较好的力学性能。
本发明提供了一种可生物降解复合材料，以质量份计，包括以下组分：
本发明提供的可生物降解复合材料，以质量份计，优选包括以下组分：
优选的，所述纤维素纤维的长度为2～3mm，直径为15～20μm。
优选的，所述黏土的粒径为10～50μm。
本发明还提供了上述技术方案所述可生物降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚乳酸、聚己内酯、纤维素纤维、羟基磷灰石、硅酸钙和黏土混合后，依次进行熔融共混和造粒处理，得到可生物降解复合材料。
优选的，所述混合为高速搅拌混合，所述混合的转速为2000～4000r/min，所述混合的时间为30～60min。
优选的，所述熔融共混在双螺杆挤出机中进行，所述熔融共混的温度为150～200℃，所述熔融共混的螺杆转速为200～300rpm。
本发明提供了一种可生物降解复合材料，以质量份计，包括以下组分：聚乳酸80～100份、聚己内酯30～50份、纤维素纤维5～10份、羟基磷灰石1～5份、硅酸钙1～5份和黏土10～15份。本发明提供的可生物降解复合材料中，纤维素纤维、羟基磷灰石、硅酸钙和黏土能够充分分散在聚乳酸和聚己内酯中，有效提高了可生物降解复合材料的力学性能；且聚己内酯的添加也有利于提高可生物降解复合材料的力学性能。另外，本发明提供的可生物降解复合材料以聚乳酸为主要成分，使本发明提供的复合材料具有透明度高、光泽性好的优点。
具体实施方式
本发明提供了一种可生物降解复合材料，以质量份计，包括以下组分：
在本发明中，所有原料均为市售商品。
本发明提供的可生物降解复合材料包括80～100质量份聚乳酸，优选为85～95份，更优选为88～92份。本发明通过添加聚乳酸，并将聚乳酸的用量控制在上述范围内，有利于使本发明提供的复合材料具有透明度高、光泽性好的优点。
以聚乳酸的质量份为基础，本发明提供的可生物降解复合材料包括30～50质量份聚己内酯，优选为35～45份，更优选为38～42份。
以聚乳酸的质量份为基础，本发明提供的可生物降解复合材料包括5～10质量份纤维素纤维，优选为6～9份，更优选为7～8份。在本发明中，所述纤维素纤维的长度优选为2～3mm，所述纤维素纤维的直径优选为15～20μm。本发明通过添加纤维素纤维，有利于提高可生物降解复合材料的力学性能。
以聚乳酸的质量份为基础，本发明提供的可生物降解复合材料包括1～5质量份羟基磷灰石，优选为2～4份。以聚乳酸的质量份为基础，本发明提供的可生物降解复合材料包括1～5质量份硅酸钙，优选为2～4份。在本发明中，羟基磷灰石和硅酸钙与聚乳酸复合后，能够有效提高聚乳酸的力学性能。
以聚乳酸的质量份为基础，本发明提供的可生物降解复合材料包括10～15质量份黏土，优选为11～14份，更优选为12～13份。在本发明中，所述黏土的粒径优选为10～50μm，进一步优选为15～45μm，更优选为20～40μm。在本发明中，所述黏土能够在聚乳酸中充分分散，有效提高了复合材料的力学性能。
本发明还提供了上述技术方案所述可生物降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚乳酸、聚己内酯、纤维素纤维、羟基磷灰石、硅酸钙和黏土混合后，依次进行熔融共混和造粒处理，得到可生物降解复合材料。
在本发明中，所述混合优选为高速搅拌混合，所述混合的转速优选为2000～4000r/min，进一步优选为2500～3500r/min，所述混合的时间优选为30～60min，进一步优选为40～50min。本发明优选通过高速搅拌混合，有利于原料之间的充分混合。
混合完成后，本发明对混合后的原料依次进行熔融共混和造粒处理。在本发明中，所述熔融共混优选在双螺杆挤出机中进行，所述熔融共混的温度优选为150～200℃，更优选为160～190℃；所述熔融共混的螺杆转速优选为200～300rpm，更优选为220～280rpm。
熔融共混完成后，本发明对熔融后的物料进行造粒处理，本发明对造粒的方法没有特别限定，采用本领域技术人员熟知的方法即可。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
将聚乳酸80份、聚己内酯30质量份、纤维素纤维5质量份、羟基磷灰石1质量份、硅酸钙1质量份和黏土10质量份加入到高速搅拌机中搅拌混合，搅拌的转速为2000r/min，搅拌混合30min。然后将混合后的物料注入双螺杆挤出机中进行熔融共混和造粒处理，得到可生物降解复合材料，其中熔融共混的温度为150℃，螺杆转速为200rpm。
实施例2
将聚乳酸90份、聚己内酯35质量份、纤维素纤维10质量份、羟基磷灰石4质量份、硅酸钙1质量份和黏土14质量份加入到高速搅拌机中搅拌混合，搅拌的转速为2500r/min，搅拌混合35min。然后将混合后的物料注入双螺杆挤出机中进行熔融共混和造粒处理，得到可生物降解复合材料，其中熔融共混的温度为155℃，螺杆转速为210rpm。
实施例3
将聚乳酸85份、聚己内酯50质量份、纤维素纤维6质量份、羟基磷灰石2质量份、硅酸钙4质量份和黏土10质量份加入到高速搅拌机中搅拌混合，搅拌的转速为3000r/min，搅拌混合40min。然后将混合后的物料注入双螺杆挤出机中进行熔融共混和造粒处理，得到可生物降解复合材料，其中熔融共混的温度为180℃，螺杆转速为240rpm。
实施例4
将聚乳酸95份、聚己内酯40质量份、纤维素纤维8质量份、羟基磷灰石3质量份、硅酸钙3质量份和黏土14质量份加入到高速搅拌机中搅拌混合，搅拌的转速为3500r/min，搅拌混合50min。然后将混合后的物料注入双螺杆挤出机中进行熔融共混和造粒处理，得到可生物降解复合材料，其中熔融共混的温度为190℃，螺杆转速为250rpm。
实施例5
将聚乳酸100份、聚己内酯50质量份、纤维素纤维10质量份、羟基磷灰石5质量份、硅酸钙5质量份和黏土15质量份加入到高速搅拌机中搅拌混合，搅拌的转速为4000r/min，搅拌混合60min。然后将混合后的物料注入双螺杆挤出机中进行熔融共混和造粒处理，得到可生物降解复合材料，其中熔融共混的温度为200℃，螺杆转速为300rpm。
对比例1
按照实施例1的方法进行试验，区别在于，不添加纤维素纤维。
对比例2
按照实施例1的方法进行试验，区别在于，不添加羟基磷灰石和硅酸钙。
对比例3
按照实施例1的方法进行试验，区别在于，不添加黏土。
采用单螺杆吹膜机将实施例1～5以及对比例1～3制备得到的可生物降解复合材料制备成薄膜，对薄膜的力学性能进行测试，测试结果如表1所示：
表1实施例1～5以及对比例1～3的力学性能
由表1测试结果可知，本发明提供的可生物降解复合材料具有较好的力学性能，拉伸强度和断裂伸长率均高于对比例。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。