本发明属于有机高分子化合物行业中的高分子化合物的组合物技术，专利分类号为C08L，涉及一种用于注塑的竹基可降解复合材料及制备方法。
背景技术：
塑料制品业是我国轻工业的支柱产业，据国家统计局统计数据显示，2013年塑料制品规模以上企业13699个，塑料制品产量6188.66万吨，其中，塑料薄膜产量为1089.3万吨；日用塑料制品产量为471.6万吨；塑料人造革、合成革产量为347万吨；纤维增强塑料制品产量259.86万吨；泡沫塑料产量为146.5万吨。目前，中国已步入世界塑料大国行列，生产大国、消费大国、进出口大国。
近年来，随着资源危机的日益严重和人们对环境问题的日益重视，废旧塑料废弃物所带来的环境问题，使得可降解塑料的发展成为世界各国政府、学者关注的热点。可降解塑料也逐渐得到人们的青睐。发明专利CN 200910234122.6中公开了一种可降解塑料的生产方法，该专利采用PP树脂、植物纤维淀粉、增塑剂等通过挤出机造粒，制成可降解塑料粒子，其中PP树脂(不可降解塑料)含量较大，约占30-35％；发明专利CN 201310455632.2中公开了一种可降解塑料的生产方法，该专利采用淀粉、聚乙烯、合成橡胶等生产可降解塑料，其中聚乙烯(PE)含量约占35-40％；发明专利CN 201410101063.6中公开了一种生物可降解塑料的生产方法，该专利采用聚乙烯、丙烯酸树脂、淀粉、聚乳酸等生产生物可降解塑料，其中聚乙烯(PE)约占50％，丙烯酸约占30-40％。以上三种专利均采用非降解塑料，如PP、PE等，且含量比较高。
技术实现要素：
为了克服已有可降解复合材料的流动性较差、成本较高的不足，本发明提供一种流动性能较好、成本较低的用于注塑的竹基可降解复合材料及制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于注塑的竹基可降解复合材料，所述复合材料包括竹粉、聚乳酸、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯和滑石粉，其中，所述竹粉的长径比为10～100，所述竹粉包括30～50目的大颗粒竹粉和150～300目的小颗粒竹粉，大颗粒竹粉与小颗粒竹粉的质量比为1:2～2:1；经马来酸酐接枝改性的聚乙烯的接枝率为0.5～3.5％；所述竹粉、聚乳酸、经马来酸酐改性的聚乙烯和滑石粉的质量份数比为：
竹粉 100份；
聚乳酸 120～300份；
经马来酸酐接枝改性的聚乙烯 25～50份；
滑石粉 25～75份。
进一步，所述复合材料还包括环氧大豆油，以竹粉为基准，质量份数比为：30～50份。
一种用于注塑的竹基可降解复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
1)所述竹粉、聚乳酸、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯和滑石粉共混前应充分干燥，含水率均应＜2％，其中竹粉、滑石粉的干燥温度为103±3℃、聚乳酸的干燥温度为60±3℃、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯干燥温度为80±3℃；
2)然后将干燥后的竹粉、聚乳酸、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯、滑石粉按照设定质量份数比加入高混机中，质量份数比为：
竹粉 100份；
聚乳酸 120～300份；
经马来酸酐接枝改性的聚乙烯25～50份；
滑石粉 25～75份；
先低速搅拌2-5分钟，在高速搅拌5-10分钟，最后低速搅拌2-5分钟，搅拌过程中控制搅拌温度≤80℃；混合均匀后，放料；
3)共混好的混合体进入熔融造粒阶段，采用带模头的双螺杆挤出机，拉条后切割造粒。
进一步，所述步骤3)中，设置双螺杆挤出机各料段温度，模头175-180℃、料段V 170-175℃、料段Ⅳ165-170℃、料段Ⅲ160-165℃、料段Ⅱ160-165℃、料段Ⅰ155-160℃；待温度稳定后，开启主机转速和喂料转速，调整主机转速和喂料转速10～20rmp，加入混合好的物料，经双螺杆挤出机塑化挤出拉条，最后经切粒机切割成小颗粒。
本发明开发的竹基可降解复合材料，以竹粉、聚乳酸、聚乙烯(经马来酸酐接枝改性)、滑石粉经双螺杆挤出机熔融，熔体经过风冷、切割、烘干制成的粒子。
用该方法制造的竹基复合塑料解决了可降解竹基复合塑料粘度过高(通常大于6000Pa.s)导致流动性较差，无法进行注塑加工的技术难题；本发明采用马来酸酐接枝的PE作为偶联剂，使得复合材料的粘度下降到2000Pa.s以下，大大增强了流动性，实现了注塑加工。再者，添加了环氧大豆油，可以进一步提升流动性。
本申请具有生产过程简单(竹粉不用前处理，干燥后主要采用共混后双螺杆挤出机造粒)，易操作，生产效率高(容易下料，易于脱模)、物理力学性能优良(拉伸强度＞40MPa，弯曲强度＞30MPa，悬臂梁冲击强度＞6KJ/m2)、成本相对较低(采用可降解塑料聚乳酸PLA和竹粉为主要原料，PLA约为20-60％，竹粉约为15-70％，这种复合塑料的成本约为0.8-1.6万/吨，比传统的可降解塑料PHBV成本降低30-50％)。可替代目前市面上的某些可降解塑料如淀粉基可降解塑料(强度不高)，纤维基可降解塑料等(工艺复杂)。用这种方法生产的竹基可降解复合材料可广泛用办公用品、浴室用具、户外家具等方面。
本发明的有益效果主要表现在：流动性能较好、成本较低。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。
一种用于注塑的竹基可降解复合材料，所述复合材料包括竹粉、聚乳酸、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯和滑石粉，其中，所述竹粉的长径比为10～100，所述竹粉包括30～50目的大颗粒竹粉和150～300目的小颗粒竹粉，大颗粒竹粉与小颗粒竹粉的质量比为1:2～2:1；经马来酸酐接枝改性的聚乙烯的接枝率为0.5～3.5％；所述竹粉、聚乳酸、经马来酸酐改性的聚乙烯和滑石粉的质量份数比为：
竹粉 100份；
聚乳酸 120～300份；
经马来酸酐接枝改性的聚乙烯 25～50份；
滑石粉 25～75份。
进一步，所述复合材料还包括环氧大豆油，以竹粉为基准，质量份数比为：30～50份。
一种用于注塑的竹基可降解复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
1)所述竹粉、聚乳酸、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯和滑石粉共混前应充分干燥，含水率均应＜2％，其中竹粉、滑石粉的干燥温度为103±3℃、聚乳酸的干燥温度为60±3℃、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯干燥温度为80±3℃；
2)然后将干燥后的竹粉、聚乳酸、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯、滑石粉按照设定质量份数比加入高混机中，质量份数比为：
竹粉 100份；
聚乳酸 120～300份；
经马来酸酐接枝改性的聚乙烯 25～50份；
滑石粉25～75份；
先低速搅拌2-5分钟，在高速搅拌5-10分钟，最后低速搅拌2-5分钟，搅拌过程中控制搅拌温度≤80℃；混合均匀后，放料；
3)共混好的混合体进入熔融造粒阶段，采用带模头的双螺杆挤出机，拉条后切割造粒。
进一步，所述步骤3)中，设置双螺杆挤出机各料段温度，模头175-180℃、料段V 170-175℃、料段Ⅳ165-170℃、料段Ⅲ160-165℃、料段Ⅱ160-165℃、料段Ⅰ155-160℃；待温度稳定后，开启主机转速和喂料转速，调整主机转速和喂料转速10～20rmp，加入混合好的物料，经双螺杆挤出机塑化挤出拉条，最后经切粒机切割成小颗粒。
实例1
本实施例中，竹粉的长径比为10～20，所述竹粉包括30～50目的大颗粒竹粉和150～300目的小颗粒竹粉，大颗粒竹粉与小颗粒竹粉的质量比为1:2；经马来酸酐接枝改性的聚乙烯的接枝率为0.5％；所述竹粉、聚乳酸、经马来酸酐改性的聚乙烯和滑石粉的质量份数比为：
竹粉 100份；
聚乳酸 120份；
经马来酸酐接枝改性的聚乙烯 25份；
滑石粉 25份。
一种用于注塑的竹基可降解复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
1)所述竹粉、聚乳酸、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯和滑石粉共混前应充分干燥，含水率均应＜2％，其中竹粉、滑石粉的干燥温度为103±3℃、聚乳酸的干燥温度为60±3℃、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯干燥温度为80±3℃；
2)然后将干燥后的竹粉、聚乳酸、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯、滑石粉按照设定质量份数比加入高混机中，质量份数比为：
竹粉 100份；
聚乳酸 120份；
经马来酸酐接枝改性的聚乙烯 25份；
滑石粉 25份。
先低速搅拌2分钟，在高速搅拌5分钟，最后低速搅拌2分钟，搅拌过程中控制搅拌温度≤80℃；混合均匀后，放料；
3)共混好的混合体进入熔融造粒阶段，采用带模头的双螺杆挤出机，拉条后切割造粒。
进一步，所述步骤3)中，设置双螺杆挤出机各料段温度，模头175-180℃、料段V 170-175℃、料段Ⅳ165-170℃、料段Ⅲ160-165℃、料段Ⅱ160-165℃、料段Ⅰ155-160℃；待温度稳定后，开启主机转速和喂料转速，调整主机转速和喂料转速10rmp，加入混合好的物料，经双螺杆挤出机塑化挤出拉条，最后经切粒机切割成小颗粒。
实例2
本实施例中，竹粉的长径比为20～50，所述竹粉包括30～50目的大颗粒竹粉和150～300目的小颗粒竹粉，大颗粒竹粉与小颗粒竹粉的质量比为1:1；经马来酸酐接枝改性的聚乙烯的接枝率为2％；所述竹粉、聚乳酸、经马来酸酐改性的聚乙烯、滑石粉和环氧大豆油的质量份数比为：
竹粉 100份；
聚乳酸 200份；
经马来酸酐接枝改性的聚乙烯 30份；
滑石粉 50份；
环氧大豆油 30份；
一种用于注塑的竹基可降解复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
1)所述竹粉、聚乳酸、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯和滑石粉共混前应充分干燥，含水率均应＜2％，其中竹粉、滑石粉的干燥温度为103±3℃、聚乳酸的干燥温度为60±3℃、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯干燥温度为80±3℃；
2)然后将干燥后的竹粉、聚乳酸、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯、滑石粉和环氧大豆油按照设定质量份数比加入高混机中，质量份数比为：
竹粉 100份；
聚乳酸 200份；
经马来酸酐接枝改性的聚乙烯 30份；
滑石粉 50份；
环氧大豆油 30份；
先低速搅拌3分钟，在高速搅拌6分钟，最后低速搅拌3分钟，搅拌过程中控制搅拌温度≤80℃；混合均匀后，放料；
3)共混好的混合体进入熔融造粒阶段，采用带模头的双螺杆挤出机，拉条后切割造粒。
进一步，所述步骤3)中，设置双螺杆挤出机各料段温度，模头175-180℃、料段V 170-175℃、料段Ⅳ165-170℃、料段Ⅲ160-165℃、料段Ⅱ160-165℃、料段Ⅰ155-160℃；待温度稳定后，开启主机转速和喂料转速，调整主机转速和喂料转速15rmp，加入混合好的物料，经双螺杆挤出机塑化挤出拉条，最后经切粒机切割成小颗粒。
实例3
本实施例中，竹粉的长径比为50～80，所述竹粉包括30～50目的大颗粒竹粉和150～300目的小颗粒竹粉，大颗粒竹粉与小颗粒竹粉的质量比为1.5:1；经马来酸酐接枝改性的聚乙烯的接枝率为3％；所述竹粉、聚乳酸、经马来酸酐改性的聚乙烯、滑石粉和环氧大豆油的质量份数比为：
竹粉 100份；
聚乳酸 250份；
经马来酸酐接枝改性的聚乙烯 40份；
滑石粉 60份；
环氧大豆油 40份；
一种用于注塑的竹基可降解复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
1)所述竹粉、聚乳酸、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯和滑石粉共混前应充分干燥，含水率均应＜2％，其中竹粉、滑石粉的干燥温度为103±3℃、聚乳酸的干燥温度为60±3℃、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯干燥温度为80±3℃；
2)然后将干燥后的竹粉、聚乳酸、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯、滑石粉和环氧大豆油按照设定质量份数比加入高混机中，质量份数比为：
竹粉 100份；
聚乳酸 250份；
经马来酸酐接枝改性的聚乙烯 40份；
滑石粉 60份；
环氧大豆油 40份；
先低速搅拌4分钟，在高速搅拌8分钟，最后低速搅拌4分钟，搅拌过程中控制搅拌温度≤80℃；混合均匀后，放料；
3)共混好的混合体进入熔融造粒阶段，采用带模头的双螺杆挤出机，拉条后切割造粒。
进一步，所述步骤3)中，设置双螺杆挤出机各料段温度，模头175-180℃、料段V 170-175℃、料段Ⅳ165-170℃、料段Ⅲ160-165℃、料段Ⅱ160-165℃、料段Ⅰ155-160℃；待温度稳定后，开启主机转速和喂料转速，调整主机转速和喂料转速18rmp，加入混合好的物料，经双螺杆挤出机塑化挤出拉条，最后经切粒机切割成小颗粒。
实例4
本实施例中，竹粉的长径比为80～100，所述竹粉包括30～50目的大颗粒竹粉和150～300目的小颗粒竹粉，大颗粒竹粉与小颗粒竹粉的质量比为2:1；经马来酸酐接枝改性的聚乙烯的接枝率为3.5％；所述竹粉、聚乳酸、经马来酸酐改性的聚乙烯、滑石粉和环氧大豆油的质量份数比为：
竹粉100份；
聚乳酸 350份；
经马来酸酐接枝改性的聚乙烯 50份；
滑石粉 75份；
环氧大豆油 50份；
一种用于注塑的竹基可降解复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
1)所述竹粉、聚乳酸、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯和滑石粉共混前应充分干燥，含水率均应＜2％，其中竹粉、滑石粉的干燥温度为103±3℃、聚乳酸的干燥温度为60±3℃、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯干燥温度为80±3℃；
2)然后将干燥后的竹粉、聚乳酸、经马来酸酐接枝改性的聚乙烯、滑石粉和环氧大豆油按照设定质量份数比加入高混机中，质量份数比为：
竹粉 100份；
聚乳酸 350份；
经马来酸酐接枝改性的聚乙烯 50份；
滑石粉 75份；
环氧大豆油50份；
先低速搅拌5分钟，在高速搅拌10分钟，最后低速搅拌5分钟，搅拌过程中控制搅拌温度≤80℃；混合均匀后，放料；
3)共混好的混合体进入熔融造粒阶段，采用带模头的双螺杆挤出机，拉条后切割造粒。
进一步，所述步骤3)中，设置双螺杆挤出机各料段温度，模头175-180℃、料段V 170-175℃、料段Ⅳ165-170℃、料段Ⅲ160-165℃、料段Ⅱ160-165℃、料段Ⅰ155-160℃；待温度稳定后，开启主机转速和喂料转速，调整主机转速和喂料转速20rmp，加入混合好的物料，经双螺杆挤出机塑化挤出拉条，最后经切粒机切割成小颗粒。