本发明涉及塑料材料，尤其涉及一种耐热的生物可降解塑料材料。
背景技术：
：大量性能优异、价格低廉的普通石化塑料制品，已严重污染了人类的生存环境，同时全球石油资源日益枯竭，使得利用可再生资源制备能够生物可降解的塑料材料是解决环境和能源问题的必然选择。生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。天然高分子如纤维素、淀粉等在自然界资源丰富、价格低廉，可再生，利用它们制备的生物高分子材料具有良好的生物相容性，可以完全降解，且安全无毒，由于兼具天然再生资源的充分利用和环境治理的双重意义而受到各国的重视。现有的完全生物降解材料中，来源于天然资源的聚乳酸和淀粉由于其自身的优点格外引人关注，淀粉作为天然高分子，具有来源广、价格低、可完全生物降解和再生周期短的优点，但淀粉是多羟基聚合物，本身不具备热塑性。聚乳酸是淀粉发酵衍生物，来源于可再生资源，国内外已有规模化的工业产品，作为新型的线性脂肪族聚酯，其具有良好的降解性、热塑加工性能和良好的生物相容性。但是其力学性能为质硬而韧性较差，缺乏弹性和柔性，热变形温度低，仅55～60℃，非常容易完全变形。另外生产成本也比传统塑料高，与淀粉相容性差，这也限制了它的应用。专利cn1793229a公开了一种以聚乳酸为载体、通过对聚乳酸、淀粉、无机粉体、植物纤维分别进行改性，然后在挤出机上造粒制得可完全降解的材料，克服了聚乳酸的低温脆性，也大大降低了成本，但并没有解决聚乳酸的不耐高温性的问题。专利cn101343406a以聚乳酸、淀粉为主要原料，通过改性淀粉、改性聚乳酸、并添加各种助剂，制备了耐温型聚乳酸-淀粉合金全生物降解材料，但耐温性仅提高到85℃，仍然不能用于制造饭盘、汤碗、杯子等需要耐热温度高的制品。专利cn102268144a以天然淀粉、聚乳酸、聚乙烯醇为原料，添加耐热改性剂等助剂，制备出了一种拉伸强度20～35mpa，断裂伸长率10～20％，热变形温度90～120℃的可生物降解的耐热高分子复合材料，但是其种所述的耐热改性剂α甲基苯乙烯基聚合物有毒且对环境有危害，并且α甲基苯乙烯基沸点仅为165.38℃，在该专利公开的制备工艺中，挤出机温度过高，导致该耐热改性剂蒸发。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种耐热的生物可降解塑料材料，提高其耐热性能，从而扩大其应用范围。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种耐热的生物可降解塑料材料，包括以下重量份的物质：改性纤维素20-52份、改性聚乳酸60-75份、生物降解聚酯5-34份、成核剂0.01-0.08份、无机填料0.03-0.8份；所述的改性纤维素的制备方法为：将纤维素置入高速搅拌机中，加入碱性溶液，调节ph至8-9，然后加入尿素，混合搅拌10-30min，向其中加入聚偏氟乙烯，继续搅拌40-60min，过滤得滤液。本发明中所述的碱性溶液的作用在于提供碱性的条件，实现纤维素的溶解，本发明对所述的碱性溶液没有特殊要求，可以为所属领域技术人员所常知的，如氢氧化钠溶液、氢氧化锂溶液和氢氧化钾溶液中的至少一种。本发明中，所述的纤维素与具有高韧性的聚偏氟乙烯进行共混改性，改变了纤维素分子链间强的氢键作用，提高了纤维素链在常温下的运动能力，从而提高了该生物可降解材料的韧性。根据本发明，本发明中所述的改性聚乳酸为增容改性的聚l-乳酸树脂，其分子量为10000-200000。经增容改性的聚l-乳酸树脂在成核剂存在的条件下进一步的提高了在后期注塑成型时的结晶速率，在注塑后的热处理步骤，添加有成核剂的聚乳酸复合材料在1-3min即可达到产品的最佳力学性能和耐热性能。根据本发明，所述的生物降解聚酯为聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇共聚物、聚羟基丁酸-羟基戊酸共聚酯、二氧化碳-环氧化合物共聚物中的一种或其混合物。根据本发明，所述的成核剂选自芳基磷酸酯铝盐、黏土、云母、碳酸钙、二氧化硅、滑石、植物纤维中的一种或多种。其中，所述芳基磷酸酯铝盐如日本旭化成公司的adkstabna-21。根据本发明，无机填料的作用在于提高塑料成品的抗蠕变性能，本发明中所述的无机填料选自氧化锌、硫酸钡、碳酸钙、钛白粉中的一种或几种的混合物。优选的，所述的无机填料的细度为2000目以上，更为优选的，所述的无机填料经表面改性处理以提高其分散效果，具体的改性方法可以为，将无机填料分散至聚乙二醇的水溶液中，然后在不断搅拌的条件下蒸干水分，得到包覆有聚乙二醇的无机填料。本发明还提供该耐热的生物可降解塑料材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将纤维素置入高速搅拌机中，加入碱性溶液，调节ph至8-9，然后加入尿素，混合搅拌10-30min，向其中加入聚偏氟乙烯，继续搅拌40-60min，过滤得滤液。(2)将改性纤维素溶液、改性聚乳酸、生物降解聚酯、成核剂和无机填料加入到高速搅拌机中混合均匀，得混合物；(3)将步骤(2)中的混合物投入到造粒机中经混炼、熔融、挤出、冷却后切粒，得到可降解的塑料材料。其中，上述造粒机为双螺杆挤出机，其加工温度为150-180℃，螺杆转速为50-150rpm。采用上述制备方法，工艺简单，原材处理方便，采用一步法投料，使得本发明所述的生物可降解塑料材料能较容易的实现工业化生产，并且有利于降低工业化生产的成本。本发明具有以下技术效果：1、本发明所述的生物可降解塑料材料，通过对纤维素和聚乳酸进行改性处理，提高塑料制品的韧性和耐热性能，其拉伸强度可达50-70mpa，断裂伸长率40-50％，热变形温度90-120℃，提高了其应用范围；2、本发明提供的生物可降解塑料，使用后丢弃在自然环境中或堆埋处理，可在半年乃至一年的时间内被完全分解，不会对土壤结构形成破坏。具体实施方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。实施例1一种耐热的生物可降解塑料材料，包括以下重量组分混合造粒而成：该生物可降解塑料材料的制备方法包括以下步骤：(1)将纤维素置入高速搅拌机中，加入氢氧化钠溶液，调节ph至8.5，然后加入尿素，混合搅拌20min，向其中加入聚偏氟乙烯，继续搅拌50min，过滤得滤液。(2)将改性纤维素溶液、聚l-乳酸树脂、聚丁二酸丁二醇酯、黏土和氧化锌加入到高速搅拌机中混合均匀，得混合物；(3)将步骤(2)中的混合物投入到造粒机中经混炼、熔融、挤出、冷却后切粒，得到可降解的塑料材料。其中，上述造粒机为双螺杆挤出机，其加工温度为170℃，螺杆转速为120rpm。实施例2一种耐热的生物可降解塑料材料，包括以下重量组分混合造粒而成：该生物可降解塑料材料的制备方法包括以下步骤：(1)将纤维素置入高速搅拌机中，加入氢氧化钠溶液，调节ph至8.5，然后加入尿素，混合搅拌15min，向其中加入聚偏氟乙烯，继续搅拌45min，过滤得滤液。(2)将改性纤维素溶液、聚l-乳酸树脂、聚己内酯、云母和硫酸钡加入到高速搅拌机中混合均匀，得混合物；(3)将步骤(2)中的混合物投入到造粒机中经混炼、熔融、挤出、冷却后切粒，得到可降解的塑料材料。其中，上述造粒机为双螺杆挤出机，其加工温度为168℃，螺杆转速为120rpm。实施例3一种耐热的生物可降解塑料材料，包括以下重量组分混合造粒而成：该生物可降解塑料材料的制备方法包括以下步骤：(1)将纤维素置入高速搅拌机中，加入氢氧化钾溶液，调节ph至8，然后加入尿素，混合搅拌30min，向其中加入聚偏氟乙烯，继续搅拌60min，过滤得滤液。(2)将改性纤维素溶液、聚l-乳酸树脂、聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇共聚物、碳酸钙和钛白粉加入到高速搅拌机中混合均匀，得混合物；(3)将步骤(2)中的混合物投入到造粒机中经混炼、熔融、挤出、冷却后切粒，得到可降解的塑料材料。其中，上述造粒机为双螺杆挤出机，其加工温度为150℃，螺杆转速为150rpm。实施例4一种耐热的生物可降解塑料材料，包括以下重量组分混合造粒而成：该生物可降解塑料材料的制备方法包括以下步骤：(1)将纤维素置入高速搅拌机中，加入氢氧化钠溶液，调节ph至9，然后加入尿素，混合搅拌30min，向其中加入聚偏氟乙烯，继续搅拌40min，过滤得滤液。(2)将改性纤维素溶液、聚l-乳酸树脂、聚羟基丁酸-羟基戊酸共聚酯、二氧化硅和氧化锌加入到高速搅拌机中混合均匀，得混合物；(3)将步骤(2)中的混合物投入到造粒机中经混炼、熔融、挤出、冷却后切粒，得到可降解的塑料材料。其中，上述造粒机为双螺杆挤出机，其加工温度为150℃，螺杆转速为150rpm。实施例5一种耐热的生物可降解塑料材料，包括以下重量组分混合造粒而成：该生物可降解塑料材料的制备方法包括以下步骤：(1)将纤维素置入高速搅拌机中，加入氢氧化钠溶液，调节ph至9，然后加入尿素，混合搅拌30min，向其中加入聚偏氟乙烯，继续搅拌60min，过滤得滤液。(2)将改性纤维素溶液、聚l-乳酸树脂、聚丁二酸丁二醇酯、滑石和氧化锌加入到高速搅拌机中混合均匀，得混合物；(3)将步骤(2)中的混合物投入到造粒机中经混炼、熔融、挤出、冷却后切粒，得到可降解的塑料材料。其中，上述造粒机为双螺杆挤出机，其加工温度为180℃，螺杆转速为50rpm。对比例1一种耐热的生物可降解塑料材料，包括以下重量组分混合造粒而成：该生物可降解塑料材料的制备方法包括以下步骤：(1)将纤维素、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、黏土和氧化锌加入到高速搅拌机中混合均匀，得混合物；(2)将步骤(1)中的混合物投入到造粒机中经混炼、熔融、挤出、冷却后切粒，得到可降解的塑料材料。其中，上述造粒机为双螺杆挤出机，其加工温度为170℃，螺杆转速为120rpm。对比例2一种耐热的生物可降解塑料材料，包括以下重量组分混合造粒而成：该生物可降解塑料材料的制备方法包括以下步骤：(1)将纤维素置入高速搅拌机中，加入氢氧化钠溶液，调节ph至8.5，然后加入尿素，混合搅拌20min，向其中加入聚偏氟乙烯，继续搅拌50min，过滤得滤液。(2)将改性纤维素溶液、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、黏土和氧化锌加入到高速搅拌机中混合均匀，得混合物；(3)将步骤(2)中的混合物投入到造粒机中经混炼、熔融、挤出、冷却后切粒，得到可降解的塑料材料。其中，上述造粒机为双螺杆挤出机，其加工温度为170℃，螺杆转速为120rpm。将实施例1-5、对比例1-2得到可降解的塑料材料注塑成30cm*10cm*1cm的长条，并进行性能测试，相关测试数据记录到表1中。表1实施例1-5、对比例1-2可降解塑料材料相关性能拉伸强度/mpa断裂伸长率/％热变形温度/℃实施例16248115实施例26146110实施例35947112实施例46045106实施例56146109对比例1351557对比例2462868由以上数据可以看出，本发明提供的生物可降解塑料材料具有优异的热变形温度。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12