CN115627058B - 一种加香管用高空隙率纤维复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种加香管用高空隙率纤维复合材料及其制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)将二氧化硅气凝胶作为改性填料加入到聚合物基体中，得到复合多孔微球；(2)将植物纤维经酸碱处理后，得到中空植物纤维，并通过溶剂热法在其表面沉积超长纳米线，得到改性植物纤维；(3)将复合多孔微球与改性植物纤维进行球磨处理，得到复合植物纤维；(4)将聚乳酸接枝在复合植物纤维的表面，然后与聚乳酸一起加入到溶剂中，混匀后用沉淀剂进行共沉淀制得母料；(5)将母料与聚乳酸以及无机填料、加工助剂预混均匀，熔融混合后造粒并加工成型，得到高空隙率纤维复合材料。本发明制得的加香管用高空隙率纤维复合材料对香精香料的吸附性好。

Description

一种加香管用高空隙率纤维复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及烟用材料制备技术领域，更具体地说，尤其涉及一种加香管用高空隙率纤维复合材料及其制备方法。
背景技术
在烟草行业中，降焦减害为目前的主要研究方向，目前比较成功的技术包括卷烟配方、滤嘴、膨胀烟丝、高透纸等，能够大大降低卷烟中的焦油以及有害成分，但是这些技术缺乏高度选择性，在降焦的同时也使口感变淡、香气流失。卷烟香味作为烟草品质的重要体现，需要对损失的香气进行弥补。通常会在烟用纸管或烟丝上负载香料，烟用纸管负载香料的主要方法是在纸管内壁涂覆香料，或者以胶囊的形式包覆香料，或者以多孔材料负载香料的形式填充在纸管空腔内。
例如申请号为CN201811488256.6的发明专利公开了羟丙基甲基纤维素基香味缓释材料、复合薄片及其制备和在加热不燃烧烟草制品中的应用，该技术方案中，通过将吸附剂和/或填充材料包埋、分散或镶嵌在羟丙基甲基纤维素基材中，可以将烟用香味物料吸附在吸附剂和/或填充材料中，从而实现加香的效果；但是，上述技术方案中使用的吸附剂为普通的活性炭、硅藻土、分子筛、环糊精中的一种或多种，这类常规的吸附剂虽然可以将香味物料进行吸附，但是对吸附后的香味物料无法进行限固，导致被吸附的香味物料容易发生脱附，从而造成吸附剂的负载率不理想；而且，由于上述技术方案中制得的羟丙基甲基纤维素基香味缓释材料为多孔结构，其结构较为疏松，无法对外界作用力进行有效的分散和传递，导致其强度较差，容易发生结构的形变。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种加香管用高空隙率纤维复合材料的制备方法，制得的加香管用高空隙率纤维复合材料对香精香料的吸附性好。
有必要地，本发明还提供上述制备方法制得的加香管用高空隙率纤维复合材料。
本发明提供的技术方案如下：
一种加香管用高空隙率纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将二氧化硅气凝胶作为改性填料加入到聚合物基体中，得到复合多孔微球；
(2)将植物纤维经酸碱处理后，得到中空植物纤维，并通过溶剂热法在其表面沉积超长纳米线，得到改性植物纤维；
(3)将复合多孔微球与改性植物纤维进行球磨处理，得到复合植物纤维；
(4)将聚乳酸接枝在复合植物纤维的表面，然后与聚乳酸一起加入到溶剂中，混匀后用沉淀剂进行共沉淀制得母料；
(5)将母料与聚乳酸以及无机填料、加工助剂预混均匀，熔融混合后造粒并加工成型，得到高空隙率纤维复合材料。
其中，步骤(1)中，所述复合多孔微球的制备方法，具体操作如下：
将聚乳酸粒料加入到四氢呋喃中，在60-65℃下搅拌3-5h，再加入二氧化硅气凝胶，继续搅拌反应30-50min，待反应结束后，将预热至50-56℃的甘油在磁力搅拌下加入到上述溶液中，并搅拌3-5h，得到混合乳液，备用；
向容器中倒入液氮，将上述混合乳液快速倒入液氮中，搅拌30-50min后用冰水萃取有机溶剂30-40h，每4-5h换水一次，将得到的产物冷冻干燥，即可得到复合多孔微球。
其中，所述混合乳液中，聚乳酸粒料、四氢呋喃、二氧化硅气凝胶、甘油的用量比例为(2.5-5.5)g：(45-80)mL：(0.2-0.4)g：(150-260)mL；所述液氮、混合乳液、冰水的用量比例为(350-500)mL：(200-260)mL：(450-600)g。
其中，步骤(2)中，所述改性植物纤维的制备方法，具体操作如下：
将木棉纤维加入到足量的氢氧化钠溶液中，机械搅拌30-40h，用去离子水反复洗涤至中性后，再加入到足量的浓硫酸中，在55-60℃水浴下继续搅拌40-60min，再用超纯水反复洗涤至中性，得到中空植物纤维；
在持续搅拌下，将适量的油酸钠溶解在去离子水中，并在其中加入氯化钙水溶液，形成悬浮液，再加入磷酸二氢钠水溶液，混匀后得到反应液，将中空植物纤维加入到反应液中，混匀后密封并置于高压釜中，在200-220℃下加热反应30-40h，待反应结束后，将产物用乙醇和去离子水反复洗涤，烘干后得到改性植物纤维。
其中，步骤(2)中各物料的用量和规格为：
所述氢氧化钠溶液的浓度为2-5wt％；
所述浓硫酸的浓度为75-80wt％；
所述反应液中，油酸钠、去离子水、氯化钙水溶液、磷酸二氢钠水溶液的用量比例为(40-60)g：(500-800)mL：(150-200)mL：(160-230)mL；
所述氯化钙水溶液的浓度为2.6-3.5wt％；
所述磷酸二氢钠水溶液的浓度为3.6-4.3wt％；
所述中空植物纤维与反应液的固液比为1g：(18-26)mL。
其中，步骤(3)中，所述复合植物纤维的制备方法，具体操作如下：
按照复合多孔微球与改性植物纤维的质量比为1：(6-9)，将二者混匀，得到混合物料，在室温条件下混合均匀，将混合粉末球磨35-55h，球磨时每隔3-5h停磨一次，停磨时间30-50min，将得到的产物筛分后，即可得到复合植物纤维。
其中，所述混合物料与磨球的质量比为1：(30-50)。
其中，步骤(4)中，所述母料的制备方法，具体操作如下：
将复合植物纤维分散于无水甲苯中，超声分散1-2h后加入丙交酯和辛酸亚锡，然后在120-130℃氮气氛围下反应8-12h，将产物加入到足量的氯仿中后进行真空抽滤，烘干后得到聚乳酸改性复合植物纤维；
将聚乳酸改性复合植物纤维与聚乳酸加入到足量的氯仿中，待搅拌混合均匀后，用无水甲醇进行共沉淀制得母料，并在60-80℃真空干燥20-30h，即可得到母料。
其中，所述复合植物纤维、无水甲苯、丙交酯和辛酸亚锡的用量比例为(3-6)g：(150-200)mL：(13-18)g：(0.12-0.15)g；
所述母料中，聚乳酸改性复合植物纤维的含量为4-9wt％。
其中，步骤(5)中，所述纤维复合材料的制备方法，具体操作如下：
将母料、聚乳酸、无机填料、加工助剂预混均匀，然后加入到挤出机中，在170-176℃下熔融混合造粒，并利用模压机，继续在190-193℃下将其加工成制品，即可得到所需的纤维复合材料；
其中，所述母料、聚乳酸、无机填料、加工助剂的质量比为6：(20-30)：(1.3-2.1)：(0.5-0.9)；
所述无机填料由淀粉、滑石粉、碳酸钙、玻璃微珠按照质量比为1：(1.2-1.8)：(0.3-0.6)：(0.1-0.5)组成；
所述加工助剂由相容剂、扩链剂、润滑剂、抗氧剂按照质量比为(5-9)：(0.6-1.0)：(1-3)：(0.7-1.3)组成。
其中，所述相容剂为聚酯相容剂，所述扩链剂选自1,4一丁二醇(BDO)、1，6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、二甘醇(DEG)、三甘醇、新戊二醇(NPG)、山梨醇、二乙氨基乙醇(DEAE)中的一种或多种。
其中，所述润滑剂选自硬脂酸润滑剂。
其中，抗氧剂选自茶多酚类抗氧剂。
一种加香管用高空隙率纤维复合材料，由如上所述的制备方法制备得到。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中，利用二氧化硅气凝胶表面有大量孔洞，有高空隙率和高比表面积，将其作为改性填料加入到聚乳酸基体中，形成具有高孔隙率的复合多孔微球，该复合多孔微球对香精香料具有很好的截留效果，可以将具有一定挥发性的香精香料吸附并填充在复合多孔微球的孔隙中，在卷烟燃吸时，香气分子在抽吸压力的作用下脱附到主流烟气中，从而起到卷烟加香效果，并且由于复合多孔微球内部呈现多孔相互交错形态，蜿蜒曲折的孔洞结构无限延长了香精香料的运动路径，使得吸附并填充在复合多孔微球中的香精香料被限固在孔隙中，从而不易发生流失，提高了持香性，从而使得纤维复合材料具有高负载率以及高持香性。
本发明中，将植物纤维经酸碱处理后去除杂质，得到中空管状的中空植物纤维，然后以中空植物纤维作为基体，利用油酸钙前体溶剂热法，在中空植物纤维上沉积超长纳米线，沉积的超长纳米线一部分会进入到中空植物纤维的中空管中，并相互搭接形成网状结构，从而在中空植物纤维的内部构建三维网络结构，有利于后续球磨处理时，复合多孔微球可以嵌入在三维网络结构的大孔洞结构中，从而对复合多孔微球起到固定作用，从而形成结构稳定的复合植物纤维，而且，中空植物纤维内部构建的三维网络结构中，会存在部分纳米线的交联度较高，形成小孔洞的交联网络，这部分高交联度的小孔洞交联网络也可以对香精香料起到吸附作用，从而可以进一步提高香精香料的负载率；同时，部分超长纳米线会沉积在中空植物纤维表面，一方面可以对中空植物纤维表面的部分缺陷进行填补，提高中空植物纤维的强度，同时也增大了中空植物纤维的表面粗糙度，使得中空植物纤维之间可以更好的相互缠绕搭接形成稳定的骨架结构，可以有效的分散和传递应力，从而有助于提高纤维复合材料的强度。
本发明中，通过将聚乳酸接枝到复合植物纤维上，接枝的聚乳酸分子链可以与聚乳酸基体分子链在界面出原位复合形成复合晶体，可以在熔体冷却过程中作为高效成核剂，加快聚乳酸基体的结晶，同时还可以有效增强复合植物纤维-聚乳酸基体件的界面相互作用，提高界面应力传递效率，从而可以进一步提高纤维复合材料的强度，并且可以缩短加工成型周期，降低生产成本。
本发明制得的香管用高空隙率纤维复合材料，该纤维复合材料可以对吸附的香精香料进行限固，锁住香精香料，使其不易发生流失，提高了持香性，使得纤维复合材料在具有高负载率的同时，还具有高持香性，同时，还可以快速有效的分散和传递应力，使其具有高强度，不易发生结构的形变。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
本发明实施例所用的物质来源是：
聚乳酸：4032D，来自阿拉丁；
相容剂：聚酯相容剂，SAG-008，来自阿拉丁；
扩链剂：牌号为ADR4380，来自阿拉丁；
抗氧剂：牌号为AS4500，来在自阿拉丁
所述产品均来自阿拉丁。
其它原料如无特别说明，本发明实施例和对比例所用物质来源市售。
实施例1
一种加香管用高空隙率纤维复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：
S1-(1)将2.5g聚乳酸粒料加入到45mL四氢呋喃中，在60℃下搅拌3h，再加入0.2g二氧化硅气凝胶，继续搅拌反应30min，待反应结束后，将150mL预热至50℃的甘油在磁力搅拌下加入到上述溶液中，并搅拌3h，得到混合乳液，备用；
S1-(2)向容器中倒入350mL液氮，将200mL的上述混合乳液快速倒入液氮中，搅拌30min后用450g冰水萃取有机溶剂30h，每4h换水一次，将得到的产物冷冻干燥，即可得到复合多孔微球；
S2-(1)将木棉纤维加入到足量的浓度为2wt％的氢氧化钠溶液中，以1000r/min机械搅拌30h，用去离子水反复洗涤至中性后，再加入到足量的浓度为75wt％的浓硫酸中，在55℃水浴下继续搅拌40min，再用超纯水反复洗涤至中性，得到中空植物纤维；
S2-(2)在100r/min的持续搅拌下，将40g油酸钠溶解在500mL去离子水中，并在其中加入150mL浓度为2.6wt％的氯化钙水溶液，形成悬浮液，再加入160mL浓度为3.6wt％的磷酸二氢钠水溶液，混匀后得到反应液，按照固液比为1g：18mL，将中空植物纤维加入到反应液中，混匀后密封并置于高压釜中，在200℃下加热反应30h，待反应结束后，将产物用乙醇和去离子水反复洗涤，烘干后得到改性植物纤维；
S3按照复合多孔微球与改性植物纤维的质量比为1：6，将二者混匀，得到混合物料，再按照混合物料与磨球的质量比为1：30，在室温条件下混合均匀，将混合粉末球磨35h，球磨时每隔3h停磨一次，停磨时间30min，将得到的产物筛分后，即可得到复合植物纤维；
S4-(1)将3g复合植物纤维分散于150mL无水甲苯中，超声分散1h后加入13g丙交酯和0.12g催化剂辛酸亚锡，然后在120℃氮气氛围下反应8h，将产物加入到足量的氯仿中后进行真空抽滤，烘干后得到聚乳酸改性复合植物纤维；
S4-(2)将聚乳酸改性复合植物纤维与聚乳酸加入到足量的氯仿中，待搅拌混合均匀后，用无水甲醇进行共沉淀制得母料，并在60℃真空干燥20h，即可得到聚乳酸改性复合植物纤维含量为4wt％的母料；
S5按照质量比为6：20：1.3：0.5，将母料、聚乳酸、无机填料、加工助剂预混均匀，然后加入到挤出机中，在170℃下熔融混合造粒，并利用模压机，继续在190℃下将其加工成制品，即可得到所需的纤维复合材料；
其中，无机填料由淀粉、滑石粉、碳酸钙、玻璃微珠按照质量比为1：1.2：0.3：0.1组成；
加工助剂由相容剂、扩链剂、润滑剂硬脂酸、抗氧剂按照质量比为5：0.6：1：0.7组成。
实施例2
一种加香管用高空隙率纤维复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：
S1-(1)将4g聚乳酸粒料加入到65mL四氢呋喃中，在62℃下搅拌4h，再加入0.3g二氧化硅气凝胶，继续搅拌反应40min，待反应结束后，将210mL预热至55℃的甘油在磁力搅拌下加入到上述溶液中，并搅拌4h，得到混合乳液，备用；
S1-(2)向容器中倒入420mL液氮，将230mL的上述混合乳液快速倒入液氮中，搅拌40min后用520g冰水萃取有机溶剂36h，每4h换水一次，将得到的产物冷冻干燥，即可得到复合多孔微球；
S2-(1)将木棉纤维加入到足量的浓度为3wt％的氢氧化钠溶液中，以1200r/min机械搅拌35h，用去离子水反复洗涤至中性后，再加入到足量的浓度为78wt％的浓硫酸中，在56℃水浴下继续搅拌50min，再用超纯水反复洗涤至中性，得到中空植物纤维；
S2-(2)在150r/min的持续搅拌下，将50g油酸钠溶解在720mL去离子水中，并在其中加入180mL浓度为3.2wt％的氯化钙水溶液，形成悬浮液，再加入200mL浓度为4.1wt％的磷酸二氢钠水溶液，混匀后得到反应液，按照固液比为1g：23mL，将中空植物纤维加入到反应液中，混匀后密封并置于高压釜中，在210℃下加热反应35h，待反应结束后，将产物用乙醇和去离子水反复洗涤，烘干后得到改性植物纤维；
S3按照复合多孔微球与改性植物纤维的质量比为1：8，将二者混匀，得到混合物料，再按照混合物料与磨球的质量比为1：40，在室温条件下混合均匀，将混合粉末球磨45h，球磨时每隔4h停磨一次，停磨时间40min，将得到的产物筛分后，即可得到复合植物纤维；
S4-(1)将5g复合植物纤维分散于180mL无水甲苯中，超声分散1.5h后加入15g丙交酯和0.13g催化剂辛酸亚锡，然后在125℃氮气氛围下反应10h，将产物加入到足量的氯仿中后进行真空抽滤，烘干后得到聚乳酸改性复合植物纤维；
S4-(2)将聚乳酸改性复合植物纤维与聚乳酸加入到足量的氯仿中，待搅拌混合均匀后，用无水甲醇进行共沉淀制得母料，并在70℃真空干燥25h，即可得到聚乳酸改性复合植物纤维含量为6wt％的母料；
S5按照质量比为6：25：1.8：0.7，将母料、聚乳酸、无机填料、加工助剂预混均匀，然后加入到挤出机中，在173℃下熔融混合造粒，并利用模压机，继续在192℃下将其加工成制品，即可得到所需的纤维复合材料；
其中，无机填料由淀粉、滑石粉、碳酸钙、玻璃微珠按照质量比为1：1.5：0.5：0.3组成；
加工助剂由相容剂、扩链剂、润滑剂硬脂酸、抗氧剂按照质量比为7：0.8：2：1.1组成。
实施例3
一种加香管用高空隙率纤维复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：
S1-(1)将5.5g聚乳酸粒料加入到80mL四氢呋喃中，在65℃下搅拌5h，再加入0.4g二氧化硅气凝胶，继续搅拌反应50min，待反应结束后，将260mL预热至56℃的甘油在磁力搅拌下加入到上述溶液中，并搅拌5h，得到混合乳液，备用；
S1-(2)向容器中倒入500mL液氮，将260mL的上述混合乳液快速倒入液氮中，搅拌50min后用600g冰水萃取有机溶剂40h，每5h换水一次，将得到的产物冷冻干燥，即可得到复合多孔微球；
S2-(1)将木棉纤维加入到足量的浓度为5wt％的氢氧化钠溶液中，以1500r/min机械搅拌40h，用去离子水反复洗涤至中性后，再加入到足量的浓度为80wt％的浓硫酸中，在60℃水浴下继续搅拌60min，再用超纯水反复洗涤至中性，得到中空植物纤维；
S2-(2)在180r/min的持续搅拌下，将60g油酸钠溶解在800mL去离子水中，并在其中加入200mL浓度为3.5wt％的氯化钙水溶液，形成悬浮液，再加入230mL浓度为4.3wt％的磷酸二氢钠水溶液，混匀后得到反应液，按照固液比为1g：26mL，将中空植物纤维加入到反应液中，混匀后密封并置于高压釜中，在220℃下加热反应40h，待反应结束后，将产物用乙醇和去离子水反复洗涤，烘干后得到改性植物纤维；
S3按照复合多孔微球与改性植物纤维的质量比为1：9，将二者混匀，得到混合物料，再按照混合物料与磨球的质量比为1：50，在室温条件下混合均匀，将混合粉末球磨55h，球磨时每隔5h停磨一次，停磨时间50min，将得到的产物筛分后，即可得到复合植物纤维；
S4-(1)将6g复合植物纤维分散于200mL无水甲苯中，超声分散2h后加入18g丙交酯和0.15g催化剂辛酸亚锡，然后在130℃氮气氛围下反应12h，将产物加入到足量的氯仿中后进行真空抽滤，烘干后得到聚乳酸改性复合植物纤维；
S4-(2)将聚乳酸改性复合植物纤维与聚乳酸加入到足量的氯仿中，待搅拌混合均匀后，用无水甲醇进行共沉淀制得母料，并在80℃真空干燥30h，即可得到聚乳酸改性复合植物纤维含量为9wt％的母料；
S5按照质量比为6：30：2.1：0.9，将母料、聚乳酸、无机填料、加工助剂预混均匀，然后加入到挤出机中，在176℃下熔融混合造粒，并利用模压机，继续在193℃下将其加工成制品，即可得到所需的纤维复合材料；
其中，无机填料由淀粉、滑石粉、碳酸钙、玻璃微珠按照质量比为1：1.8：0.6：0.5组成；
加工助剂由相容剂、扩链剂、润滑剂硬脂酸、抗氧剂按照质量比为9：1：3：1.3组成。
对比例1：
本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，省去步骤S1-(1)、S1-(1)和S3。
对比例2：
本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，省去步骤(2)中改性植物纤维的制备步骤，用中空植物纤维替换后续改性植物纤维。
对比例3：
本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，省去步骤S4-(1)和S4-(2)，并在S5中直接将复合植物纤维替代母粒，与聚乳酸、无机填料、加工助剂进行加工。
对照组：本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，省去步骤S1-(1)至S3，将聚乳酸直接接枝在中空植物纤维上，并进行后续加工。
具体方法如下：
将3g植物纤维分散于150mL无水甲苯中，超声分散1h后加入13g丙交酯和0.12g催化剂辛酸亚锡，然后在120℃氮气氛围下反应8h，将产物加入到足量的氯仿中后进行真空抽滤，烘干后得到聚乳酸改性植物纤维；
将聚乳酸改性植物纤维与聚乳酸加入到足量的氯仿中，待搅拌混合均匀后，用无水甲醇进行共沉淀制得母料，并在60℃真空干燥20h，即可得到聚乳酸改性植物纤维含量为4wt％的母料；
按照质量比为6：20：1.3：0.5，将母料、聚乳酸、无机填料、加工助剂预混均匀，然后加入到挤出机中，在170℃下熔融混合造粒，并利用模压机，继续在190℃下将其加工成制品，即可得到所需的纤维复合材料；
其中，无机填料由淀粉、滑石粉、碳酸钙、玻璃微珠按照质量比为1：1.2：0.3：0.1组成；
加工助剂由相容剂、扩链剂、润滑剂硬脂酸、抗氧剂按照质量比为5：0.6：1：0.7组成。
测试实验1：
将实施例1-3、对比例1-3和对照组提供的纤维复合材料挤出加工成7.16mm×96mm的加香管滤棒试样，烘干至恒重后称重为M1，采用冷却定型赋香工艺，将试样充分浸入到液体香料中，进行充分赋香，取出后烘干至恒重，称重为M2，计算试样负载率＝(M2-M1)/M1×100％；将赋香后的试样加入到80℃热水中，在300W下超声处理30min，处理结束后取出并烘干至恒重，称重为M3，计算试样中负载香料的保留率＝(M3-M1)/(M2-M1)×100％；然后以对照组中的计算数据作为基准，将实施例1-3和对比例1-3中的计算数据与对照组中的计算数据进行对比，结果如表1所示。
表1
通过表1可以，本发明中的纤维复合材料，不仅具有高负载率，而且负载后的香料不易发生流失，从而具有高持香性。
测试实验2：
使用WEW-1000液晶数显万能试验机，对实施例1-3、对比例1-3和对照组提供的纤维复合材料进行拉伸强度的性能测试，参照GB/T38534-2020，然后以对照组中的实验数据作为基准，将实施例1-3和对比例1-3中的实验数据与对照组中的实验数据进行对比，测试结果见表2。
表2
通过表2可知，本发明中的纤维复合材料具有优异的力学性能，具有高强度，不易发生结构的形变。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种加香管用高空隙率纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将二氧化硅气凝胶作为改性填料加入到聚合物基体中，得到复合多孔微球；
(2)将植物纤维经酸碱处理后，得到中空植物纤维，并通过溶剂热法在其表面沉积超长纳米线，得到改性植物纤维；
(3)将复合多孔微球与改性植物纤维进行球磨处理，得到复合植物纤维；
(4)将聚乳酸接枝在复合植物纤维的表面，然后与聚乳酸一起加入到溶剂中，混匀后用沉淀剂进行共沉淀制得母料；
(5)将母料与聚乳酸以及无机填料、加工助剂预混均匀，熔融混合后造粒并加工成型，得到高空隙率纤维复合材料。
2.如权利要求1所述的加香管用高空隙率纤维复合材料的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中，所述复合多孔微球的制备方法，具体操作如下：
将聚乳酸粒料加入到四氢呋喃中，在60-65℃下搅拌3-5h，再加入二氧化硅气凝胶，继续搅拌反应30-50min，待反应结束后，将预热至50-56℃的甘油在磁力搅拌下加入到上述溶液中，并搅拌3-5h，得到混合乳液，备用；
向容器中倒入液氮，将上述混合乳液快速倒入液氮中，搅拌30-50min后用冰水萃取有机溶剂30-40h，每4-5h换水一次，将得到的产物冷冻干燥，即可得到复合多孔微球。
3.如权利要求2所述的加香管用高空隙率纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述混合乳液中，聚乳酸粒料、四氢呋喃、二氧化硅气凝胶、甘油的用量比例为(2.5-5.5)g：(45-80)mL：(0.2-0.4)g：(150-260)mL；所述液氮、混合乳液、冰水的用量比例为(350-500)mL：(200-260)mL：(450-600)g。
4.如权利要求1、2或3所述的加香管用高空隙率纤维复合材料的制备方法，其特征在于：
步骤(2)中，所述改性植物纤维的制备方法，具体操作如下：
将木棉纤维加入到足量的氢氧化钠溶液中，机械搅拌30-40h，用去离子水反复洗涤至中性后，再加入到足量的浓硫酸中，在55-60℃水浴下继续搅拌40-60min，再用超纯水反复洗涤至中性，得到中空植物纤维；
在持续搅拌下，将适量的油酸钠溶解在去离子水中，并在其中加入氯化钙水溶液，形成悬浮液，再加入磷酸二氢钠水溶液，混匀后得到反应液，将中空植物纤维加入到反应液中，混匀后密封并置于高压釜中，在200-220℃下加热反应30-40h，待反应结束后，将产物用乙醇和去离子水反复洗涤，烘干后得到改性植物纤维。
5.如权利要求4所述的加香管用高空隙率纤维复合材料的制备方法，其特征在于：
步骤(2)中各物料的用量和规格为：
所述氢氧化钠溶液的浓度为2-5wt％；
所述浓硫酸的浓度为75-80wt％；
所述反应液中，油酸钠、去离子水、氯化钙水溶液、磷酸二氢钠水溶液的用量比例为(40-60)g：(500-800)mL：(150-200)mL：(160-230)mL；
所述氯化钙水溶液的浓度为2.6-3.5wt％；
所述磷酸二氢钠水溶液的浓度为3.6-4.3wt％；
所述中空植物纤维与反应液的固液比为1g：(18-26)mL。
6.如权利要求1所述的加香管用高空隙率纤维复合材料的制备方法，其特征在于：
步骤(3)中，所述复合植物纤维的制备方法，具体操作如下：
按照复合多孔微球与改性植物纤维的质量比为1：(6-9)，将二者混匀，得到混合物料，在室温条件下混合均匀，将混合粉末球磨35-55h，球磨时每隔3-5h停磨一次，停磨时间30-50min，将得到的产物筛分后，即可得到复合植物纤维。
7.如权利要求1所述的加香管用高空隙率纤维复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述母料的制备方法，具体操作如下：
将复合植物纤维分散于无水甲苯中，超声分散1-2h后加入丙交酯和辛酸亚锡，然后在120-130℃氮气氛围下反应8-12h，将产物加入到足量的氯仿中后进行真空抽滤，烘干后得到聚乳酸改性复合植物纤维；
将聚乳酸改性复合植物纤维与聚乳酸加入到足量的氯仿中，待搅拌混合均匀后，用无水甲醇进行共沉淀制得母料，并在60-80℃真空干燥20-30h，即可得到母料。
8.如权利要求7所述的加香管用高空隙率纤维复合材料的制备方法，其特征在于：
所述复合植物纤维、无水甲苯、丙交酯和辛酸亚锡的用量比例为(3-6)g：(150-200)mL：(13-18)g：(0.12-0.15)g；
所述母料中，聚乳酸改性复合植物纤维的含量为4-9wt％。
9.如权利要求7所述的加香管用高空隙率纤维复合材料的制备方法，其特征在于：
步骤(5)中，所述纤维复合材料的制备方法，具体操作如下：
将母料、聚乳酸、无机填料、加工助剂预混均匀，然后加入到挤出机中，在170-176℃下熔融混合造粒，并利用模压机，继续在190-193℃下将其加工成制品，即可得到所需的纤维复合材料；
其中，所述母料、聚乳酸、无机填料、加工助剂的质量比为6：(20-30)：(1.3-2.1)：(0.5-0.9)；
所述无机填料由淀粉、滑石粉、碳酸钙、玻璃微珠按照质量比为1：(1.2-1.8)：(0.3-0.6)：(0.1-0.5)组成；
所述加工助剂由相容剂、扩链剂、润滑剂、抗氧剂按照质量比为(5-9)：(0.6-1.0)：(1-3)：(0.7-1.3)组成。
10.一种加香管用高空隙率纤维复合材料，其特征在于，由权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到。
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