本发明涉及发泡材料，更具体地说，是涉及一种二氧化碳基可生物降解泡沫材料及其制备方法。
背景技术：
1、聚合物泡沫材料具有质轻、隔热、隔音降噪等优异的综合性能而获广泛应用，然而随着泡沫材料的普遍应用，废弃塑料的“白色污染”问题日益严重。泡沫废弃物的处理已成为一大难题。废弃物处理主要办法是填埋、焚烧、回收利用。填埋方式往往会占用大量的土地；焚烧则会产生大量的二氧化碳及氮、硫、磷、卤素等有害的化合物，助长了温室效应及酸雨的形成。采用回收利用手段，则受到高分子材料本身性质、技术及成本等多方面限制。随着当今社会对环境保护的日益重视，开发可生物降解的泡沫材料，尤其是在包装材料领域替代现有的泡沫材料（如聚苯乙烯泡沫材料）已是当务之急。
2、目前，可生物降解泡沫材料商业化道路已取得了重大进展，synbra开发了世界上第一个聚乳酸发泡材料（biofoam），巴斯夫推出了经过认证的可堆肥闭孔泡沫材料ecovioea颗粒。随着可生物降解泡沫的需求不断增大，越来越多的可生物降解树脂材料引起了广泛关注。其中，聚甲基乙撑碳酸酯（ppc）是以二氧化碳作（co2）（质量分数占31%~50%）为基本原料制备的可生物降解树脂材料。树脂原料来源，将co2固定，并可缓解石油化工原料的短缺；同时能够有效解决泡沫材料废弃物引发的环境污染问题。然而，开发ppc泡沫材料中，在仅发泡该生态友好型树脂的情况下，发泡后泡沫材料在室温环境下易于收缩，无法保持其原始形状。针对该材料发泡材料制备，相关领域技术员展开了大量研究，如专利cn104024336a引入热塑性树脂如聚丁二酸丁二醇酯（pbs）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（eva）、聚丙烯（pp）等，经扩链、交联制备了高倍率可膨胀聚碳酸亚丙酯，生物可降解性无法得到保证。专利cn102796361a以水作为发泡剂，选择蒙脱土、硅藻土、纤维素等最为载体，解决技术生产过程安全、环保问题，挤出发泡工艺制备泡沫材料，没有给出具体产品形态；专利cn109679307a引入小麦秸秆粉作为主要填充料、乙烯基硅烷做交联剂形成交联网状结构增强泡沫弹性，挤出工艺发泡方法制备了可生物降解的珍珠棉片材。cn102796361a、cn109679307a均为挤出工艺制备，产品泡孔尺寸大，机械性能受到影响；产品为片材形态时需裁剪，且难于制备成复杂异型结构制件。专利cn112662146a发明的pbat/ppc发泡复合材料，通过对适合重量配比的pbat/ppc，扩链剂、封端剂，增加体系熔体强度，采用化学发泡方法，挤出发泡制备了复合发泡材料，化学发泡剂分解往往导致残留物增加气味。
3、目前，纯ppc树脂发泡制备发泡产品，产品易收缩、尺寸稳定性差，限制了其在包装材料领域的应用。采取的诸多措施提升发泡材料尺寸稳定性中，仍存在诸如添加的不具生物可降解性树脂改性，或发泡采用化学发泡剂、残留物增加气味，以及制备工艺得到发泡产品板材形式难以制备异型件等问题，严重阻碍ppc发泡材料的应用推广。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种二氧化碳基可生物降解泡沫材料及其制备方法，能够解决现有技术中二氧化碳-环氧丙烷共聚物发泡产品收缩率大、化学发泡剂发泡气味残留以及难以成型制备异型件等问题。
2、本发明提供了一种二氧化碳基可生物降解泡沫材料，由包括以下组分的原料通过二氧化碳发泡制备而成：
3、可生物降解聚合物100重量份；
4、纤维素0.3~2.5重量份；
5、扩链剂0.1~1.0重量份；
6、相容剂0.3~1.0重量份；
7、抗收缩剂1.0~2.5重量份；
8、成核剂0.3~1.0重量份；
9、稳定剂0.1~0.5重量份；
10、所述可生物降解聚合物由质量比为（70~25）:（25~70）：（1~5）的聚碳酸亚丙酯、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯和聚乳酸树脂。
11、优选的，所述聚碳酸亚丙酯为二氧化碳-环氧丙烷共聚物，聚醚链段含量为4.5%~15%，数均分子量为70kg/mol~180kg/mol，分子量分布为2.0~3.5。
12、优选的，所述聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯的数均分子量为40kg/mol~60kg/mol，分子量分布为2.3~4.8。
13、优选的，所述聚乳酸树脂包括聚乳酸及其共聚物；所述聚乳酸为聚d-乳酸和/或聚l-乳酸，为结晶型聚合物。
14、优选的，所述纤维素为纤维素纳米纤维，长度为1μm~5μm；
15、所述的扩链剂为环氧聚合型扩链剂，分子量为5000~10000，环氧树脂当量为300g/mol~500g/mol；
16、所述相容剂为马来酸酐化聚酯；
17、所述抗收缩剂为蒸馏单甘酯；
18、所述成核剂选自滑石粉、二氧化硅、硼酸锌无机粒子中的一种或多种，尺寸为1μm~5μm。
19、本发明还提供了一种上述技术方案所述的二氧化碳基可生物降解泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
20、a）将可生物降解聚合物、纤维素、扩链剂、相容剂、抗收缩剂、成核剂和稳定剂混合，然后进行熔融挤出和造粒，得到树脂微粒；
21、b）采用co2对步骤a）得到的树脂微粒进行发泡，稳定处理后得到二氧化碳基可生物降解泡沫材料。
22、优选的，步骤a）中所述熔融挤出的装置为双螺杆挤出机，加热温度为150℃~190℃。
23、优选的，步骤a）中所述造粒的长径比为（1~2）：1，长度为1mm~2mm，质量为1mg/粒~3mg/粒。
24、优选的，步骤b）中所述发泡的过程具体为：
25、在耐高压密闭容器内加入树脂微粒、水和隔离剂，搅拌均匀分散，通入co2，饱和压力为5mpa~15mpa，饱和温度为60℃~110℃，饱和时间为0.5h~2h，再以10mpa/s~20mpa/s的卸压速率释放压力，得到5倍~20倍初级二氧化碳基塑料发泡颗粒；20℃~30℃下保持20h~30h，发泡粒子收缩至5倍~17倍。
26、优选的，步骤b）中所述稳定处理的过程具体为：
27、通入空气保持压力0.2mpa~0.5mpa，发泡颗粒在高压下平衡10h~20h，在80℃~120℃热蒸汽下10s~90s，得到尺寸稳定的5倍~40倍二氧化碳基可生物降解泡沫材料。
28、本发明提供了一种二氧化碳基可生物降解泡沫材料，由包括以下组分的原料通过二氧化碳发泡制备而成：可生物降解聚合物100重量份；纤维素0.3~2.5重量份；扩链剂0.1~1.0重量份；相容剂0.3~1.0重量份；抗收缩剂1.0~2.5重量份；成核剂0.3~1.0重量份；稳定剂0.1~0.5重量份；所述可生物降解聚合物由质量比为（70~25）:（25~70）：（1~5）的聚碳酸亚丙酯、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯和聚乳酸树脂。与现有技术相比，本发明提供的二氧化碳基可生物降解泡沫材料采用特定含量组分，实现整体较好的相互作用，产品尺寸稳定、倍率高，易于成型异型件，可用作缓冲包装材料或包装填充物；并且添加物质均具有生物可降解性，使得得到的泡沫塑料具有生物降解特性。
29、另外，本发明提供的制备方法工艺简单，不使用有机发泡剂，过程安全、环保，可以实现规模化大生产，具有广阔的应用前景。
1.一种二氧化碳基可生物降解泡沫材料，由包括以下组分的原料通过二氧化碳发泡制备而成：
2.根据权利要求1所述的二氧化碳基可生物降解泡沫材料，其特征在于，所述聚碳酸亚丙酯为二氧化碳-环氧丙烷共聚物，聚醚链段含量为4.5%~15%，数均分子量为70kg/mol~180kg/mol，分子量分布为2.0~3.5。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳基可生物降解泡沫材料，其特征在于，所述聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯的数均分子量为40kg/mol~60kg/mol，分子量分布为2.3~4.8。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳基可生物降解泡沫材料，其特征在于，所述聚乳酸树脂包括聚乳酸及其共聚物；所述聚乳酸为聚d-乳酸和/或聚l-乳酸，为结晶型聚合物。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳基可生物降解泡沫材料，其特征在于，所述纤维素为纤维素纳米纤维，长度为1μm~5μm；
6.一种权利要求1~5任一项所述的二氧化碳基可生物降解泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤a）中所述熔融挤出的装置为双螺杆挤出机，加热温度为150℃~190℃。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤a）中所述造粒的长径比为（1~2）：1，长度为1mm~2mm，质量为1mg/粒~3mg/粒。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤b）中所述发泡的过程具体为：
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤b）中所述稳定处理的过程具体为：
