本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种增强型聚乳酸基复合材料及其制备方法。
背景技术：
纳米粒子分散在复合材料体系中，因其粒径小、比表面积大、表面层内原子所占比例大，在理论上可以与体系中的高分子聚合物充分地吸附、键合，增强粒子与基体的界面粘合；而且，纳米粒子活性强，可以与其它助剂等分子中存在的诸多活性点发生强烈的相互作用，能够显著改善复合材料的力学性能。
纳米碳酸钙和纳米原纤化纤维素（nfc）就是属于纳米级的材料。纳米碳酸钙即超微细碳酸钙，应用于高分子材料中，具有增韧补强的作用，能显著提高材料的强度和光泽度；纳米原纤化纤维素，是高温高压下对天然纤维素经适当的机械处理，在高剪切作用下发展原细纤维化而得的纳米级新型高分子材料，nfc有较大的尺寸分布范围及长径比，且含有纤维素的无定形区和结晶区，具有较好的透明度、弹性以及抗冲击性。
聚乳酸（pla）是一种新型的生物降解材料，在自然界中能够完全生物降解为水和二氧化碳，可替代传统不可再生资源（石化产品等），降低环境污染，有效保护环境。聚乳酸作为一种环境友好型材料，最为突出特点就是其降解性和生物相容性，除此之外，聚乳酸还具有优异的后加工性、透明性、气体阻隔性和热阻隔性；但聚乳酸材料也存在一些缺点，其一，聚乳酸表面疏水，这大大降低了其与天然亲水性材料（如植物纤维材料）之间的界面结合力；其二，聚乳酸发脆，抗冲击性等力学性能较差。
目前，为解决聚乳酸的力学性能差的问题，很多研究者通过添加纳米纤维素/纤维素进行增强，同时为提高纳米纤维素/纤维素与聚乳酸之间的界面结合力，往往利用硅烷偶联剂等增容性助剂，或使用三氯甲烷、氯仿等有机溶剂溶解聚乳酸，所用助剂、溶剂等具有一定毒性，且不易降解，并且只使用纤维素进行增强聚乳酸，其效果不太明显．因此，本发明致力于研究一种增强型聚乳酸基复合材料，所用原料均可生物降解，具有很强的理论意义和应用价值。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明旨在提供一种增强型聚乳酸基复合材料及其制备方法。
本发明通过如下技术方案实现：
一种增强型聚乳酸基复合材料，包括以下重量份原料：聚乳酸50-70份；改性纳米碳酸钙25-35份；改性纳米原纤化纤维素5-15份；羧甲基纤维素3-6份；壳聚糖0.1-0.5份；瓜尔胶0.5-1份。
进一步的，所述聚乳酸，是熔点145℃、熔指5.5g/10min的聚乳酸。
进一步的，所述改性纳米碳酸钙，粒径在55nm和100nm之间，经硬脂酸表面改性。
进一步的，所述改性纳米原纤化纤维素，经强阳离子聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵（pdda）表面改性。
更进一步的，本发明还包括一种增强型聚乳酸基复合材料的制备方法，它包括以下步骤：
步骤（1）：称取上述重量份的羧甲基纤维素、壳聚糖和瓜尔胶，溶解于65℃的热水中，并不断搅拌直至完全溶解；
步骤（2）：称取上述重量份的聚乳酸溶解于有机溶剂中，并将此溶液加入到步骤（1）所得的混合溶液中，在高速剪切机中以一定速度分散，然后将充分分散后的混合液通过100℃的水浴蒸发溶剂，待溶剂蒸发完全后，设置烘箱温度为65℃并将混合物于烘箱中12h后取出，得初步的聚乳酸复合料。
步骤（3）：称取上述重量份的改性纳米碳酸钙、改性纳米原纤化纤维素，与步骤（2）所得的聚乳酸复合料一起通过挤出机熔融分散并挤出造粒得混合料，随后将此混合料经流延设备流延成型，制得目标所需的一种增强型聚乳酸基复合材料。
更进一步的，步骤（2）所述的有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮。
本发明的有益效果：
（1）本发明所用原料取自自然，均可生物降解，是一种绿色环保的复合材料；原料来源广，降低了生产成本，有利于工业化生产。
（2）本发明中添加了改性的纳米级材料改性纳米碳酸钙和改性纳米原纤化纤维素，与聚乳酸之间的相容性较好，有效改善聚乳酸材料的韧性、抗冲击性和弹性，提高材料的光学性能。
（3）本发明添加了一定量的羧甲基纤维素和瓜尔胶，在水溶剂的作用下，可以相互之间形成空间网络结构，具有较好的稳定性和分散性，并能够增加其与聚乳酸分子间结构的构建，有效改善聚乳酸分子与纤维材料间的界面结合；本发明还添加了壳聚糖，可以在一定程度上防止细菌在复合材料表面滋生。
（4）本发明所述的复合材料具有高抗冲击性、高韧性、高弹性模量、材料表面光滑等优异的物理性能，可以广泛应用于食品、化妆品、医药等行业中。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
步骤（1）：称取3份羧甲基纤维素、0.1份壳聚糖和0.5份瓜尔胶，溶解于65℃的热水中，并不断搅拌直至完全溶解。
步骤（2）：称取70份聚乳酸加入到步骤（1）所得的混合溶液中，在高速剪切机中以3000r/min的速度分散15min，然后将充分分散后的混合液通过100℃的水浴蒸发水溶剂，待水溶剂蒸发完全后，设置烘箱温度为65℃并将混合物于烘箱中12h后取出，得初步的聚乳酸复合料。
步骤（3）：称取20份改性纳米碳酸钙、10份改性纳米原纤化纤维素，并与步骤（2）所得的聚乳酸复合料一起通过挤出机熔融分散并挤出造粒得混合料，随后将此混合料经流延设备流延成型，制得目标所需的一种增强型聚乳酸基复合材料。
实施例2
步骤（1）：称取6份羧甲基纤维素、0.1份壳聚糖和1份瓜尔胶，溶解于65℃的热水中，并不断搅拌直至完全溶解。
步骤（2）：称取50份聚乳酸加入到步骤（1）所得的混合溶液中，在高速剪切机中以3000r/min的速度分散15min，然后将充分分散后的混合液通过100℃的水浴蒸发水溶剂，待水溶剂蒸发完全后，设置烘箱温度为65℃并将混合物于烘箱中12h后取出，得初步的聚乳酸复合料。
步骤（3）：称取35份改性纳米碳酸钙、15份改性纳米原纤化纤维素，并与步骤（2）所得的聚乳酸复合料一起通过挤出机熔融分散并挤出造粒得混合料，随后将此混合料经流延设备流延成型，制得目标所需的一种增强型聚乳酸基复合材料。
实施例3
步骤（1）：称取5份羧甲基纤维素、0.5份壳聚糖和0.5份瓜尔胶，溶解于65℃的热水中，并不断搅拌直至完全溶解。
步骤（2）：称取60份聚乳酸加入到步骤（1）所得的混合溶液中，在高速剪切机中以3000r/min的速度分散15min，然后将充分分散后的混合液通过100℃的水浴蒸发水溶剂，待水溶剂蒸发完全后，设置烘箱温度为65℃并将混合物于烘箱中12h后取出，得初步的聚乳酸复合料。
步骤（3）：称取35份改性纳米碳酸钙、5份改性纳米原纤化纤维素，并与步骤（2）所得的聚乳酸复合料一起通过挤出机熔融分散并挤出造粒得混合料，随后将此混合料经流延设备流延成型，制得目标所需的一种增强型聚乳酸基复合材料。