本申请涉及高分子材料，尤其涉及一种全生物降解高分子材料及其制备方法。
背景技术：
1、高分子材料已经被广泛应用于生活、生产、国防等多个领域，全球高分子材料年产量超过3亿吨。然而，高分子材料大规模应用在为人类生产生活带来极大便利的同时，也带来了一系列资源和环境问题。一方面，目前，95%以上的高分子材料来源于石化资源，造成大量的资源消耗和二氧化碳排放。另一方面，传统高分子材料多数难以降解，使用后造成了严重的白色污染，进而导致土壤污染、海洋污染，严重威胁人类和生物赖以生存的自然环境安全。为保证目前社会经济健康发展亟需尽快开发对环境友好的高分子材料。
2、近年来，全生物降解材料的发展为解决白色污染问题提供了可能。全生物降解高分子材料会被微生物分解，最终降解为水和二氧化碳。因此以其为原料制备的塑料制品在使用后，会在土壤中逐渐降解，不会造成大量的累积，可以避免其对土壤和周围环境的污染。随着人们环境保护意识的提升，生物降解高分子材料已经取得了很大的进展，包括聚乳酸、聚对苯二甲酸丁二酸丁二酯（pbat）、二氧化碳基塑料和聚羟基烷酸酯（pha）等为代表的全生物降解材料已经逐步成熟并得到了一定规模的应用，但是这类合成型生物降解高分子材料仍存在诸多问题需要解决。以具有较大应用前景的二氧化碳基塑料为例，一方面其生产成本仍然较高，相比传统聚烯烃等高分子材料过高的成本在推广时遇到诸多阻力；另一方面目前合成的二氧化碳基塑料亲水性差，导致其降解速度不可控，往往需要较长的时间，并在强制堆肥条件下才可降解。以常用的可再生的聚乳酸高分子材料为例，该材料的弹性、柔性以及耐冲击强度性能较差，极易弯曲变形，其次，该材料在耐热性以及阻隔性等方面还不够完善，从而大大限制了其应用领域。针对这些，亟需开发成本更低、力学等相关性能更加优异的高分子材料。
技术实现思路
1、本申请提供了一种全生物降解高分子材料，以解决目前成本高、力学等相关性能不佳的问题。
2、本申请还提供了一种上述全生物降解高分子材料的制备方法，可以得到降解完全、性能优异的高分子材料。
3、本申请提供了一种全生物降解高分子材料，其包括按重量份数计的以下原料：20-40份淀粉，60-80份聚乳酸，3-9份葡甘聚糖，5-10份聚乙烯醇，1-3份纳米填料，0.01-0.08份成核剂和0.001-0.04份交联剂。
4、本申请还提供了一种上述全生物降解高分子材料的制备方法，其主要包括以下步骤：
5、将聚乳酸和成核剂混合，熔融反应，得到改性聚乳酸；
6、将淀粉制成淀粉溶液，向淀粉溶液中加入交联剂，加热反应，再加入纳米填料，加热振荡处理，得到交联改性淀粉；
7、向交联改性淀粉中加入葡甘聚糖，再加入改性聚乳酸、聚乙烯醇、二苯基甲烷二异氰酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯，搅拌混合，将混合后的物料加入到双螺杆挤出机中熔融共混，挤出造粒即得所述全生物降解高分子材料。
8、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比至少具有如下优点：
9、淀粉属于天然可再生的全生物降解材料，价格低廉。聚乳酸属于合成型的全生物降解材料。利用淀粉与聚乳酸生产全生物降解材料可以有效降低材料的生产成本，但是淀粉与聚乳酸相容性差，影响材料的性能。因此，发明人一方面，通过成核剂对聚乳酸进行改性，以让聚乳酸成核表面自由能降低的同时还可以控制聚乳酸的支链长度，通过两方面改善聚乳酸的耐温性能，以提高材料的耐热性。另一方面，通过交联剂含有的二元或多元官能团能够充分与淀粉分子上的羟基发生反应，生成二醚键或二酯基等基团，从而将多个淀粉分子交叉连接起来，形成具有网状结构的高聚物，交联建立了分子间和分子内的连接，使淀粉分子链变长，增强了分子间的相互作用，可以提高材料的拉伸强度，降低材料的断裂伸长率。通过纳米填料增强与淀粉分子之间的界面相互作用。淀粉、交联剂和纳米填料的配合使用，在淀粉分子间以及分子内交联的同时，还可以让呈螺旋状态的直链淀粉分子吸附纳米填料形成螺旋包合物，通过纳米填料与淀粉的缠结、键合以及包含作用，可以有效提升三维网络结构的稳定性以及强度，进一步实现对材料力学性能增强的目的。然后利用葡甘聚糖和聚甲基丙烯酸甲酯提高体系的相容性，使得交联改性淀粉和改性聚乳酸混合效果更好，并且通过对淀粉和聚乳酸的处理可以改变两者的极性，在聚乙烯醇的作用下，利用淀粉和聚乙烯醇分子链上都含有大量的羟基，他们之间具有很好的相容性，能充分分散在一起，同时聚乙烯醇分子链中含有大量的羟基与聚乳酸共混时，聚乙烯醇会插入到聚乳酸的分子链中，增加了聚乳酸分子链间的距离，通过聚乙烯醇分别与淀粉和聚乳酸的相互作用，使得淀粉和聚乳酸相容性提高，从而有效提升材料的稳定性和力学性能。
1.一种全生物降解高分子材料，其特征在于，包括按重量份数计的以下原料：20-40份淀粉，60-80份聚乳酸，3-9份葡甘聚糖，5-10份聚乙烯醇，1-3份纳米填料，0.01-0.08份成核剂和0.001-0.04份交联剂。
2.根据权利要求1所述的全生物降解高分子材料，其特征在于，所述纳米填料为纤维素纳米纤维或纤维素纳米晶。
3.根据权利要求1或2所述的全生物降解高分子材料，其特征在于，所述交联剂为柠檬酸，所述成核剂为tmc或滑石粉。
4.根据权利要求3所述的全生物降解高分子材料，其特征在于，还包括按重量份数计的以下原料：1-4份聚甲基丙烯酸甲酯和0.1-1.5份二苯基甲烷二异氰酸酯。
5.一种如权利要求4所述的全生物降解高分子材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的全生物降解高分子材料的制备方法，其特征在于，改性聚乳酸的制备过程中，熔融反应20-30min，反应过程中以100-150rpm的转速进行搅拌。
7.根据权利要求5所述的全生物降解高分子材料的制备方法，其特征在于，交联改性淀粉的制备过程中，加热反应的温度为40-50℃，时间为30-40min，加热振荡处理的温度为70-80℃，振荡时间为20-40min。
8.根据权利要求7所述的全生物降解高分子材料的制备方法，其特征在于，交联改性淀粉的制备过程中，向淀粉溶液中加入交联剂之前，还包括向淀粉溶液中加入次磷酸钠，所述次磷酸钠的质量是交联剂质量的50%。
9.根据权利要求5所述的全生物降解高分子材料的制备方法，其特征在于，加入改性聚乳酸、聚乙烯醇、二苯基甲烷二异氰酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯之后，搅拌混合之前，还包括加入填充颗粒，所述填充颗粒的加入量是所述聚乳酸质量的0.01-0.1%，且所述填充颗粒为黏土或蒙脱土。
10.根据权利要求5所述的全生物降解高分子材料的制备方法，其特征在于，加入到双螺杆挤出机中熔融共混的温度为185-200℃，螺杆转速为200-400rpm。
