本发明属于可降解环保材料制备技术领域，具体涉及一种可完全降解的复合pla纤维素母粒的制备方法。
背景技术：
白色污染(whitepollution)是对废塑料污染环境现象的一种形象称谓。是指用聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成的包装袋、农用地膜、一次性餐具、塑料瓶等塑料制品使用后被弃置成为固体废物，由于随意乱丢乱扔，难于降解处理，给生态环境和景观造成的污染。生活用品及其包装占塑料污染物的比重最大。采用可降解的塑料材料代替传统的塑料材质是人们普遍达成的共识。
聚乳酸(pla)是一种完全可降解的热塑性聚酯，具有良好的力学性能和成型加工性能，更重要的是，该材料无毒，且可以完全生物降解，是理想的环保塑料原材料。但是pla价格较高，力学性能较差，使其无法用作包装壳使用。
在此基础上，人们尝试向pla中加入力学增强材料(例如纤维)，制成pla复合材料。pla复合材料大大提高了pla的力学性能，扩展了其应用领域。
cn109721978a公开了一种聚乳酸生物可降解复合材料及其制备方法，包括以下步骤：(1)将竹纤维进行碱处理；(2)按比例将聚乳酸、碱处理后的竹纤维、交联剂、表面活性剂、流平剂、抗氧剂烘干后混合均匀，在常温下密封放置10～14h；(3)采用开放式双辊混炼机进行混炼；(4)冷却后通过强力破碎机搅碎至颗粒状，烘干。该方法首先对竹纤维进行碱处理，使用了大量的强碱性原料，其后续的处理同样会对环境和土壤造成污染。
cn107383815a公开了一种竹纤维聚乳酸复合材料的制备方法，其中首先对竹纤维改性处理：将1-5质量份偶联剂和1-10质量份环氧树脂加入到无水乙醇里面，拌匀得溶液，再将20～100质量份竹纤维放入所述溶液中浸泡1-2h，取出露置在空气中0.5-3h，烘干得改性竹纤维；然后将聚乳酸、改性竹纤维以及添加助剂在双辊筒开炼机中混合塑化，拉片，再用平板硫化机模压成3-5mm厚的板材。该方法是采用了乙酸酐乙酰化纤维材料代替碱法改性竹纤维，但工艺过程比较繁琐，无形中增加了生产周期和成本。
值得注意的是，上述现有技术均是采用加工好的竹纤维作为添加剂。但是，竹子深加工过程中，还会产生约30％的竹屑废料，这些废料鲜有人进行利用，仍然造成资源的浪费。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供了一种可完全降解的复合pla纤维素母粒的制备方法，该方法充分利用了竹屑废弃物，通过特定的加工方式将其应用在pla复合材料中，增强了产品力学性能和可降解性能，同时大大降低了生产成本。
一种可完全降解的复合pla纤维素母粒的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)选择竹制品加工后产生的边角料竹屑，将其破碎成80-120目的颗粒；
(2)将步骤(1)得到的竹屑颗粒送入炭化炉中进行第一次炭化处理，处理完毕后，取出静置8-12h；
(3)静置完毕后，再次送入炭化炉进行第二次炭化；
(4)按比例将聚乳酸、处理后的竹屑颗粒、偶联剂和润滑剂混合均匀，然后进行混炼、造粒。
所述步骤(2)中第一次炭化的压力为1.6mpa，温度为80-100℃，时间为30-40min，将竹屑的含水率控制在10％以下。
所述步骤(2)中静置处理过程为：将竹屑堆放在库房中，环境温度控制在30-40℃，并保持空气流通。
所述步骤(3)中第二次炭化采用分段炭化的步骤，具体为：初段炭化阶段：压力保持为2mpa，时间为26-30min；中段炭化阶段：压力保持为2.6mpa，时间为30-34min；末段炭化阶段：压力保持为2.8mpa，时间为34-39min；将竹屑的含水率控制在1％以下。
所述步骤(4)中，以重量比pla与竹屑颗粒的重量比为(60-70)：(30-40)，偶联剂和润滑剂占pla与竹屑颗粒总重的2-5％。
所述步骤(4)中，复合pla纤维素母粒的粒径为2-3mm。
本发明还提供了采用上述方法制备得到母粒用于制备塑料包装壳的用途。
本发明的有益效果：本发明的方法制备的复合pla纤维素母粒，抗拉强度达到65mpa以上，断裂伸长率为4.2％以上，且生物降解能力强，5-6个月即可实现完全降解。同时，工艺简单，生产成本能大幅下降30％以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种可完全降解的复合pla纤维素母粒的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)选择竹制品加工后产生的边角料竹屑，将其破碎成80-120目的颗粒；
(2)将步骤(1)得到的竹屑颗粒送入炭化炉中进行第一次炭化处理，第一次炭化的压力为1.6mpa，温度为90℃，时间为35min。第一次炭化的目的是去除竹屑中的水分，将竹屑的含水率控制在10％以下。处理完毕后，将竹屑堆放在库房中，环境温度控制在30-40℃，并保持空气流通，静置10h。
(3)静置完毕后，再次送入炭化炉进行第二次炭化，第二次炭化采用分段炭化的步骤，具体为：初段炭化阶段：压力保持为2mpa，时间为27min；中段炭化阶段：压力保持为2.6mpa，时间为31min；末段炭化阶段：压力保持为2.8mpa，时间为35min，将竹屑的含水率控制在1％以下。
(4)按比例将聚乳酸、处理后的竹屑颗粒、偶联剂和润滑剂混合均匀。其中，聚乳酸分子量为110000-150000，熔融指数为7-9g/min(170℃，2.15kg)，密度1.25-1.3g/cm3；偶联剂为硅烷偶联剂，润滑剂为石蜡。pla与竹屑颗粒的重量比为65：35，偶联剂占2.5％，润滑剂占1.5％。在双螺杆挤出机中于180℃下进行熔融共混，获得复合pla纤维素母粒。
上述复合pla纤维素母粒用于制备牙刷包装的泡壳塑料。经测试，土壤埋藏6个月后，完全降解。
实施例2
一种可完全降解的复合pla纤维素母粒的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)选择竹制品加工后产生的边角料竹屑，将其破碎成80-120目的颗粒；
(2)将步骤(1)得到的竹屑颗粒送入炭化炉中进行第一次炭化处理，第一次炭化的压力为1.6mpa，温度为90℃，时间为36min。第一次炭化的目的是去除竹屑中的水分，将竹屑的含水率控制在10％以下。处理完毕后，将竹屑堆放在库房中，环境温度控制在30-40℃，并保持空气流通，静置10h。
(3)静置完毕后，再次送入炭化炉进行第二次炭化，第二次炭化采用分段炭化的步骤，具体为：初段炭化阶段：压力保持为2mpa，时间为28min；中段炭化阶段：压力保持为2.6mpa，时间为32min；末段炭化阶段：压力保持为2.8mpa，时间为36min，将竹屑的含水率控制在1％以下。
(4)按比例将聚乳酸、处理后的竹屑颗粒、偶联剂和润滑剂混合均匀。pla与竹屑颗粒的重量比为62：35，偶联剂占3.5％，润滑剂占1.5％。在双螺杆挤出机中于180℃下进行熔融共混，获得复合pla纤维素母粒。
上述复合pla纤维素母粒用于制备牙刷包装的泡壳塑料。经测试，土壤埋藏6个月后，完全降解。
对比例1
一种聚乳酸生物可降解复合材料制备方法，具体步骤为：
(1)将竹纤维放入15％naoh水溶液常温(24℃)下浸泡40h后，用滤网分理处竹纤维并用自来水反复冲洗至中性后送入电子恒温干燥箱内在80℃温度下干燥至质量恒定。
(2)将65份聚乳酸、35份竹纤维、2.5份硅烷偶联剂、1.5份润滑剂混合均匀，在常温下密封放置14h；
(3)采用开放式双辊混炼机进行混炼，混炼温度为180℃，混炼时间20min。
对比例2
一种可降解聚乳酸复合材料的制备方法，按下述步骤操作：
(1)纤维材料的预处理：
(1.1)乙酸酐处理纤维
将植物纤维加入乙酸酐中用磁力搅拌器在180℃下搅拌3h，乙酸酐用量相对植物纤维质量计为80％，沉淀后过滤得到处理后的植物纤维，并用蒸馏水反复洗涤至中性，在恒温干燥箱中50℃烘干，称重至两次质量差小于0.2mg，密封储存备用。
(1.2)硅烷偶联剂处理纤维
将第(1.1)步中所得植物纤维加入硅烷偶联剂配制的溶液(硅烷偶联剂1％、无水乙醇70％和蒸馏水29％，用hcl调溶液ph至4.0)，硅烷偶联剂用量相对植物纤维质量计为1％，用磁力搅拌器搅拌常温下搅拌15min。沉淀后过滤得到进一步处理后的植物纤维，并用蒸馏水反复洗涤至中性，在恒温干燥箱中60℃烘干，并粉碎待用。
(2)加入增塑剂甘油制备可降解聚乳酸复合材料
按质量百分比将聚乳酸65％、处理后的植物纤维35％混合搅拌均匀，额外加入偶联剂3.5％，润滑剂占1.5％，然后在180℃下经注塑成型机共混挤出，得到所述的可降解聚乳酸复合材料。
实验例1：
将实施例1-2及对比例1-2制备的母粒参照gb/t1040.2-2006在cmt4503型万能试验机上测试，加载速度为5mm/min，测试温度为20℃，每个水平重复5次。试样的尺寸为155mm×10mm×4mm，测试结果见表1：
表1
注：*代表p<0.05；**代表p<0.01。