本发明涉及生物可降解复合材料制备技术领域，尤其涉及一种生物可降解复合管状材料的制备方法及其应用。
背景技术：
目前，市场上的睡枕、靠枕、坐垫的内芯填料以及饮料用吸管等产品，采用的大都是聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)等难降解的材料，这就导致了废弃的填料和吸管，大部分被当作日常生活垃圾进行填埋或焚烧，对土地和大气资源造成了严重污染。
聚丁二酸丁二酯(pbs)、聚乳酸(pla)及天然纤维材料都是生物可降解的高分子材料，在细菌或酶的催化下最终降解成二氧化碳和水。此外，pbs、pla还具有良好力学性能和加工性能，在可降解纤维材料的制备领域具有广阔的应用前景。然而，pbs的加工温度低，并且价格相对较高，严重制约了其工业化生产和应用。
因此，开发一种可用作睡枕、靠枕、坐垫等的内芯填料，以及可制作饮料吸管的可生物降解的复合材料具有重要意义。
技术实现要素：
为解决睡枕、靠枕、坐垫的废弃填料和饮料吸管难以降解的技术问题，本发明公开了一种生物可降解复合管状材料的制备方法及其应用。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种生物可降解复合管状材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先，将一定分子量的聚丁二酸丁二酯(pbs)、聚乳酸(pla)和天然纤维材料，置于50-60℃条件下进行混合干燥，干燥时间为6-12h；
(2)将经干燥处理后的一定质量比的聚丁二酸丁二酯(pbs)、聚乳酸(pla)、天然纤维材料，以及增塑剂置于混合机中，常温下混合5-10min；
(3)待混匀后，再将混合物置于双螺杆挤出机中，熔融混合均匀并进行挤出造粒，控制混合物在双螺杆挤出机中的停留时间，且挤出造粒过程在三段温度条件下进行，将造粒后的母粒收集待用；
(4)将母粒送入混合干燥机中混合干燥5-10min，再将干燥后的物料送入圆管挤出机，通过一定尺寸的圆形模头挤出管材，且挤出过程在三段温度条件下进行，其中，圆管挤出机圆形模头直径为3-10mm；
(5)挤出的管材再经常温水浴冷却，冷却成型后用切割机切割成不同长度的管状材料，即为生物可降解复合管状材料。
作为本发明的进一步优选，步骤(2)中，所述聚丁二酸丁二酯(pbs)、聚乳酸(pla)、天然纤维材料的质量比为(50-80):(10-40)：(10-20)。
作为本发明的进一步优选，所述天然纤维材料选自棉纤维、黏胶纤维、麻纤维、秸秆纤维、玉米芯粉体、废旧纤维素纤维、生物纤维素中的一种或多种；麻纤维选自大麻、苎麻、亚麻、黄麻中的一种或多种。
作为本发明的进一步优选，所述聚乳酸(pla)为颗粒状或粉体；所述聚丁二酸丁二酯(pbs)为颗粒状或粉体。
作为本发明的进一步优选，所述增塑剂选自聚乙二醇、改性pla、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯中的一种或多种。
作为本发明的进一步优选，步骤(3)中，挤出造粒过程的三段温度分别控制为：一段温度110-130℃，二段温度140-150℃，三段温度160-180℃。
作为本发明的进一步优选，步骤(4)中，挤出管材过程的三段温度分别控制为：一段温度110-130℃，二段温度140-150℃，三段温度160-180℃。
作为本发明的进一步优选，步骤(5)中，生物可降解复合管状材料的长度为5-300mm。
本发明的另一个目的在于公开一种采用上述的准备方法所制得的生物可降解复合管状材料在睡枕、靠枕或坐垫的内芯填充方面的应用。
本发明的另一个目的在于公开一种采用上述的准备方法所制得的生物可降解复合管状材料在饮料吸管方面的应用。
本发明中，通过在pbs中混入较为廉价的天然纤维材料(如玉米秆纤维、剑麻纤维、黄麻纤维、椰壳纤维、秸秆纤维、苎麻纤维等)，可以有效地降低材料的生产成本；由于pbs、pla和天然纤维材料都具备可再生性和良好的生物相容性，因此利用pbs、pla并添加较为廉价的天然纤维材料将其用于填料和吸管的制备，既具有生物可降解性，又能提高管状材料的韧性、有效的降低填料和吸管生产成本，对加速生物可降解材料在填料和吸管领域开发和应用意义重大。
本发明的有益效果是：
(1)思路新颖、制备方法简单实用，可广泛应用于制备生物可降解的复合管状材料。
(2)通过在价格相对较高的pbs中掺加廉价的天然纤维材料，有效的降低了生物可降解复合管状材料的生产成本。
(3)生物可降解的pbs、pla材料中加入天然纤维材料来制作睡枕、靠枕或坐垫用填料，还可用于制作饮料吸管，不仅能够保证填料和吸管的生物可降解性，同时天然纤维材料的加入还极大的改善了管状填料和吸管的性能，还可实现废弃资源回收再利用。
本发明选用聚丁二酸丁二酯(pbs)、聚乳酸(pla)并添加天然纤维材料，先挤出造粒再挤出管材，从而制成成型的生物可降解复合管状材料，能够有效的将pbs、pla和天然生物质材料有效利用起来，降低生物可降解的复合管状材料的成本，且能替代pe、pp作为管状填料和吸管，推动绿色、环保、生物可降解的填料和吸管的发展。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开的一种生物可降解复合管状材料，所用的原料为聚丁二酸丁二酯(pbs)、聚乳酸(pla)，它们的分子量均可根据需要选用，而天然纤维材料为棉纤维、黏胶纤维、各种麻(大麻、苎麻、亚麻、黄麻等)纤维、秸秆纤维、玉米芯粉体、废旧纤维素纤维、生物纤维素等，取材易得，价格低廉，可再生性强，生物相容性较好；采用熔融挤出工艺制得的生物可降解复合管状材料可广泛替代pe、pp制成的填料和吸管。
实施例1
一种生物可降解复合管状材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先，将数均分子量为30000的pbs粉体、重均分子量为40000的聚乳酸(pla)、细度为90目的玉米芯粉体和聚乙二醇(2000)，按照质量比为75:10:10:5的比例，置于50℃条件下进行混合干燥，干燥时间为6h；
(2)将经干燥处理后的聚丁二酸丁二酯(pbs)、聚乳酸(pla)、天然纤维材料，以及适量聚乙二醇置于混合机中，常温下混合10min；
(3)待混匀后，再将混合物置于双螺杆挤出机中，熔融混合均匀并进行挤出造粒，控制混合物在双螺杆挤出机中的停留时间，且挤出造粒过程在三段温度条件下进行，其中一段温度为130℃，二段温度为150℃，三段温度为170℃，将造粒后的母粒收集待用；
(4)将母粒送入混合干燥机中混合干燥10min，再将干燥后的物料送入圆管挤出机，通过直径为3mm的圆形模头挤出管材，且挤出过程在三段温度条件下进行，其中一段温度为130℃，二段温度为150℃，三段温度为170℃；
(5)挤出的管材再经常温水浴冷却，冷却成型后用切割机切割成长度为5mm的管状材料，即为生物可降解复合管状材料。
该实施例所制得的生物可降解复合管状材料可作为填料填充于睡枕、靠枕中。
实施例2
一种生物可降解复合管状材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先，将数均分子量为50000的pbs切片、重均分子量为50000的pla切片、长度为3mm秸秆纤维和聚乙二醇(4000)按照质量比为70:17:10：3的比例，置于50℃条件下进行混合干燥，干燥时间为6h；
(2)将经干燥处理后的聚丁二酸丁二酯(pbs)、聚乳酸(pla)、天然纤维材料，以及适量改性pla置于混合机中，常温下混合5min；
(3)待混匀后，再将混合物置于双螺杆挤出机中，熔融混合均匀并进行挤出造粒，控制混合物在双螺杆挤出机中的停留时间，且挤出造粒过程在三段温度条件下进行，其中一段温度为130℃；二段温度为160℃；三段温度为180℃，将造粒后的母粒收集待用；
(4)将母粒送入混合干燥机中混合干燥10min，再将干燥后的物料送入圆管挤出机，通过直径为5mm的圆形模头挤出管材，且挤出过程在三段温度条件下进行，其中一段温度为130℃；二段温度为160℃；三段温度为180℃；
(5)挤出的管材再经常温水浴冷却，冷却成型后用切割机切割成长度为8mm的管状材料，即为生物可降解复合管状材料。
该实施例所制得的生物可降解复合管状材料可作为填料填充于睡枕、坐垫中。
实施例3
一种生物可降解复合管状材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先，将数均分子量为30000的pbs切片、重均分子量为40000的pla切片、长度为4mm黄麻纤维和邻苯二甲酸二异辛酯，按照质量比为60:25:15的比例，置于50℃条件下进行混合干燥，干燥时间为3h；
(2)将经干燥处理后的聚丁二酸丁二酯(pbs)、聚乳酸(pla)、天然纤维材料，以及适量邻苯二甲酸二辛酯置于混合机中，常温下混合5min；
(3)待混匀后，再将混合物置于双螺杆挤出机中，熔融混合均匀并进行挤出造粒，控制混合物在双螺杆挤出机中的停留时间，且挤出造粒过程在三段温度条件下进行，其中一段温度为130℃；二段温度为165℃；三段温度为185℃，将造粒后的母粒收集待用；
(4)将母粒送入混合干燥机中混合干燥10min，再将干燥后的物料送入圆管挤出机，通过直径为6mm的圆形模头挤出管材，且挤出过程在三段温度条件下进行，其中一段温度为130℃；二段温度为165℃；三段温度为185℃；
(5)挤出的管材再经常温水浴冷却，冷却成型后用切割机切割成长度为200mm的管状材料，即为生物可降解复合管状材料。
该实施例所制得的生物可降解复合管状材料可作为吸管使用。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。