本发明属于可降解复合膜材料，具体涉及一种纤维素纳米烯界面耦合聚乳酸pla协同增强聚碳酸亚丙酯ppc复合膜及其制备方法和应用。
背景技术：
1、随着工业的发展，越来越多的石油基聚合物被开发和消耗，造成了微塑料的污染和石油资源的短缺，给人类的生存环境带来了巨大的负面影响。在塑料制品中，一次性吸管对海洋环境的危害尤为严重，因为吸管锋利，会对海洋动物造成机械伤害。因此，采用生物可降解塑料代替传统不可降解材料已经成为当下解决白色污染问题的主要途径，对可持续发展战略具有重要意义。
2、聚碳酸亚丙酯ppc是一种新型可生物降解聚合物，由环氧丙烷和二氧化碳共聚而成，原料成本较低，生产每吨产品可消耗0.47吨co2，有助于解决温室效应，克服石油短缺的问题。然而，ppc是一种无定形聚合物，玻璃化转变温度低、热稳定性差、机械强度低，因此严重限制了其实际应用。因此，提高ppc的机械强度、热稳定性和尺寸稳定性对其实际应用至关重要。对此，人们通过各种方法努力满足这些要求，包括将ppc与其他生物基聚合物或有机和无机纳米填料(如氧化石墨烯、纳米晶纤维素和粘土)相结合。但由于团聚现象，填料与ppc基体之间无法形成充分的结合，导致复合材料的机械性能并没有明显改善。
3、纤维素纳米烯是一种高度取向有序的纤维素纳米晶体，具有明确的尺寸和形状，其制备方法是用酸水解生物质纤维的无序区域，并在低温和常压条件下对其表面进一步脱水和碳化，很好地保留了纤维素的特性，具有极佳的溶液分散性，其碳层高度石墨化，富含羟基，形成了多层次的“增强”网络结构。
4、因此，本发明经过酸诱导制备了具有高度石墨化结构的纤维素纳米烯，再与聚乳酸耦合，形成有机-无机杂化体，协同增强聚碳酸亚丙酯，制得的复合膜力学强度高、韧性好、阻隔能力强，具备良好的抗热变形能力，促进了复合膜在高阻隔食品包装材料、可降解地膜等领域的应用。
技术实现思路
1、基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本发明的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种纤维素纳米烯界面耦合聚乳酸pla协同增强聚碳酸亚丙酯ppc复合膜及其制备方法和应用。
2、为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
3、一种纤维素纳米烯界面耦合聚乳酸pla协同增强聚碳酸亚丙酯ppc复合膜，以重量份计，包括如下组分：纤维素纳米烯3份、聚乳酸pla 50-100份、聚碳酸亚丙酯ppc 20-100份。
4、本发明还提供如上方案所述的纤维素纳米烯界面耦合聚乳酸pla协同增强聚碳酸亚丙酯ppc复合膜的制备方法，包括以下步骤：
5、(1)纤维素纳米烯分散液与聚乳酸溶液混合，得到混合液；
6、(2)添加聚碳酸亚丙酯ppc溶液至混合液中，搅拌混合后得到制膜液；
7、(3)利用制膜液进行制膜，得到ppc复合膜。
8、作为优选方案，所述步骤(1)中，纤维素纳米烯分散液与聚乳酸溶液混合后在40-60℃下搅拌1-3h。
9、作为优选方案，所述步骤(1)中，纤维素纳米烯分散液的分散介质与聚乳酸溶液的溶剂相同，选自二氯甲烷、氯仿、丙酮、四氢呋喃或二甲基甲酰胺。
10、作为优选方案，所述纤维素纳米烯分散液中纤维素纳米烯与分散介质的固液比为1g：(50-100)ml。
11、作为优选方案，所述聚乳酸溶液中聚乳酸与溶剂的固液比为1g：(3-5)ml。
12、作为优选方案，所述步骤(2)中，ppc溶液的溶剂为二氯甲烷、氯仿、丙酮、四氢呋喃或二甲基甲酰胺。
13、作为优选方案，所述ppc溶液中pcc与溶剂的固液比为1g：(3-6)ml。
14、作为优选方案，所述步骤(3)中，制膜的方式为流延涂膜或熔融共混吹膜。
15、本发明还提供如上方案所述的ppc复合膜或如上任一方案所述制备方法制得的ppc复合膜的应用，用于食品包装或可降解地膜。
16、本发明与现有技术相比，有益效果是：
17、(1)本发明利用的纤维素纳米烯在制备方面具有原料来源广泛、制备工艺简单、能耗低、可降解等优势，在结构方面具有比表面积大、表面官能团丰富以及存在连续类石墨烯外壳可作为优异增强剂等优点；
18、(2)本发明利用的基质材料生物聚酯，例如聚碳酸亚丙酯具有优异的阻隔性、良好的延展性、生物相容性和可降解等优点；
19、(3)本发明的基于纤维素纳米烯界面耦合聚乳酸协同增强聚碳酸亚丙酯复合膜，工艺成熟，易成批量生产；复合膜具有生物相容性好、降解率高等优点，且制得的复合膜力学强度高、韧性好、阻隔能力强，具备良好的抗热变形能力，力学性能较于纯生物聚碳酸亚丙酯膜大幅提升，有望用于高阻隔食品包装材料、可降解地膜等领域，市场需求大，具有可观的社会效益和经济效益。
1.一种纤维素纳米烯界面耦合pla协同增强ppc复合膜，其特征在于，以重量份计，包括如下组分：纤维素纳米烯3份、聚乳酸pla50-100份、聚碳酸亚丙酯ppc 20-100份。
2.如权利要求1所述的纤维素纳米烯界面耦合pla协同增强ppc复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，纤维素纳米烯分散液与聚乳酸溶液混合后在40-60℃下搅拌1-3h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，纤维素纳米烯分散液的分散介质与聚乳酸溶液的溶剂相同，选自二氯甲烷、氯仿、丙酮、四氢呋喃或二甲基甲酰胺。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述纤维素纳米烯分散液中纤维素纳米烯与分散介质的固液比为1g：(50-100)ml。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸溶液中聚乳酸与溶剂的固液比为1g：(3-5)ml。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，ppc溶液的溶剂为二氯甲烷、氯仿、丙酮、四氢呋喃或二甲基甲酰胺。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述ppc溶液中pcc与溶剂的固液比为1g：(3-6)ml。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，制膜的方式为流延涂膜或熔融共混吹膜。
10.如权利要求1所述的ppc复合膜或如权利要求2-9任一项所述制备方法制得的ppc复合膜的应用，其特征在于，用于食品包装或可降解地膜。
