生物质基轻质门型材的制备方法与流程

本发明涉及门型材制备领域，尤其涉及一种生物质基轻质门型材的制备方法。

背景技术：

随着现代工业的发展及世界人口的激增，能源危机、粮食危机、环境危机日益加剧。当前世界经济过分依赖于石油、煤炭等化石资源，其不可再生性正导致此类资源逐渐枯竭，而且价格在节节攀升，燃烧此类资源产生大量的二氧化碳、二氧化硫等气体及悬浮颗粒物已造成气候环境的日益恶化。寻找可再生的清洁能源替代它们成为各国科研部门关注的焦点。其中生物质能源因具有来源广泛、价格低廉、可再生性强、二氧化碳可循环利用等优点，成为最具潜力的能源物质。乙醇作为可再生能源受到极大的重视，目前，燃料乙醇的生产主要以甘蔗等谷物等粮食为原料，但是人口膨胀、粮食短缺决定了此原料生产燃料乙醇的局限性。纤维素乙醇是源于可再生生物质的重要能源。木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源，每年通过光合作用产生的植物纤维素约10000亿吨，为避免与人争粮、与粮争地，木质纤维素成为纤维素乙醇的生产最具潜力的原料。现阶段来看，大部分地区依靠秸秆类作为燃料，或者直接在田间地头焚烧，不仅污染了环境，而且由于秸秆燃烧能量的利用率低，造成资源的严重浪费。利用农业废弃物作原料生产纤维素乙醇具有无酸碱汽爆、酶水解工艺条件温和、设备简单、能耗低，环境友好等特点。不但可以大量的转化生物质能源，缓解能源危机，而且还可以缓解大气污染，改善生态环境、促进农业可持续发展、带动农业产业化和生态良性循环。最后剩余的渣料即是木质素，由于木质素是天然高分子物质，可以在许多领域代替石化产品生产目标有机产品。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明设计开发了一种生物质基轻质门型材的制备方法，其利用生物质原料制备门型材，提高了资源利用效率，对环境友好，所制备的门型材具有良好的使用性能。

本发明提供的技术方案为：

一种生物质基轻质门型材的制备方法，包括：

步骤1)将第一份生物质原料进行酶解、发酵分离，得到第一份渣料，所述第一份渣料的主要成分是木质素；将所述第一份渣料干燥和粉碎后，得到第一份木质素颗粒原料；将第一份木质素颗粒原料和pvc树脂作为门型材原料，与第一助剂混合，进入双螺杆挤压机进行热塑挤压，得到生物质基热塑材料的空芯门型材；

步骤2)将第二份生物质原料进行酶解、发酵分离，得到第二份渣料，所述第二份渣料主要成分是木质素；将所述第二份渣料干燥和粉碎后，得到第二份木质素颗粒原料；将第二份木质素颗粒原料与聚乙二醇400、丙三醇在浓硫酸做催化剂的条件下液化成生物多元醇，把生物多元醇与第二助剂混合成组合生物多元醇，再利用所述组合生物多元醇与异氰酸酯反应生成生物质基聚氨酯硬泡沫材料；

步骤3)在所述生物质基热塑材料的空芯门型材中空腔室中浇注生物质基聚氨酯硬泡沫材料，使其充满整个中空腔室，得到一种生物质基轻质门型材。

优选的是，所述的生物质基轻质门型材的制备方法中，所述步骤1)中，所述第一份木质素颗粒原料的水分≤5％，目数在400目以上，所述第一份木质素颗粒原料重量占所述门型材原料的比例为75～90％，pvc树脂重量占所述门型材原料的比例为10～25％。

优选的是，所述的生物质基轻质门型材的制备方法中，所述步骤1)中，热塑挤压过程中，所述双螺杆挤压机的前后各区的温度在130～180℃。

优选的是，所述的生物质基轻质门型材的制备方法中，所述步骤2)中，将第二份木质素颗粒原料与聚乙二醇400、丙三醇以及浓硫酸作为生物多元醇原料，聚乙二醇400重量占所述生物多元醇原料的比例为40～50％，丙三醇重量占所述生物多元醇原料的比例为10～25％，第二份木质素颗粒原料重量占所述生物多元醇原料的比例为25～40％，浓硫酸重量占所述生物多元醇原料的比例为0.5～1％。

优选的是，所述的生物质基轻质门型材的制备方法中，所述步骤2)中，将第二份木质素颗粒原料与聚乙二醇400、丙三醇在浓硫酸做催化剂的条件下液化成生物多元醇，其具体过程包括：步骤①高温液化：将混合后的物料升温至140～160℃，并在该温度下常压液化60～90min；步骤②加入与浓硫酸化学等量反应量的氢氧化钠颗粒，进行中和反应后，在真空度0.09mpa下真空脱水至无冷凝液产生；步骤③降温至常温；把生物多元醇与第二助剂混合成组合生物多元醇的具体过程为：把生物多元醇与阻燃剂、发泡剂和匀泡剂混合成组合生物多元醇。。

优选的是，所述的生物质基轻质门型材的制备方法中，所述步骤2)中，利用所述组合生物多元醇与异氰酸酯反应生成生物质基聚氨酯硬泡沫材料的具体过程包括：将组合生物多元醇与异氰酸酯按比例高速混合，从而得到生物质基聚氨酯硬泡沫材料。

优选的是，所述的生物质基轻质门型材的制备方法中，所述步骤①所述高温液化的过程中，先将混合后的物料升温至70～80℃，维持温度不变，持续15min；之后再升温至140～160℃，并在该温度下将常压液化60～90min。

本发明所述生物质基轻质门型材的制备方法具有以下有益效果：

1)、由于此门型材空腔内浇注生物质基聚氨酯硬泡沫材料，可以使生物质基热塑门型材的壁厚大大减少，而生物质基聚氨酯硬泡沫材料的密度仅仅是生物质基热塑材料密度的几十分之一，减轻了门型材总体的重量。

2)、由于浇注的生物质基聚氨酯硬泡沫材料比普通门型材中空腔中的空气或其它填充物具有较低的导热系数，使得此门型材具有优良的节能保温、隔音效果。

3)、由于生物质基聚氨酯硬泡沫材料填充于整个门型材的空腔内，使得此门型材是一个密实的整体，使得此门型材具有强度高、抗折、抗弯、抗变形、实木感、握螺钉力强等优点。

4)、本发明提供的方法以生物质为原料，将生物质原料酶解、发酵分离后的包括木质素的渣料作为生产热塑材料的原料，具有良好的聚合性能，再与pvc树脂、助剂等混合热塑挤压后，使得到的生物质基热塑材料仍具有较高的抗张强度，且具有不吸水的特性。以木质素为原料，将其转化为附加值较高的生物质基热塑材料及生物质基聚氨酯硬泡沫塑料，具有较高的经济效益。

5)、本发明中用到了大量的生物质基原料，符合国家产业政策对农业废弃物的资源化利用的引导方向，属于环境友好型的产业。

附图说明

图1为本发明所述的空芯生物质基热塑门型材的工艺流程图；

图2为本发明所述的生物质基聚氨酯硬泡沫材料的工艺流程图；

图3为本发明所述的生物质基轻质门型材的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1至图3所示，本发明提供一种生物质基轻质门型材的制备方法，包括：

步骤1)将第一份生物质原料进行酶解、发酵分离，得到第一份渣料，所述第一份渣料的主要成分是木质素；将所述第一份渣料干燥和粉碎后，得到第一份木质素颗粒原料；将第一份木质素颗粒原料和pvc树脂作为门型材原料，与第一助剂混合，进入双螺杆挤压机进行热塑挤压，得到生物质基热塑材料的空芯门型材；

步骤2)将第二份生物质原料进行酶解、发酵分离，得到第二份渣料，所述第二份渣料主要成分是木质素；将所述第二份渣料干燥和粉碎后，得到第二份木质素颗粒原料；将第二份木质素颗粒原料与聚乙二醇400、丙三醇在浓硫酸做催化剂的条件下液化成生物多元醇，把生物多元醇与第二助剂混合成组合生物多元醇，再利用所述组合生物多元醇与异氰酸酯反应生成生物质基聚氨酯硬泡沫材料；

步骤3)在所述生物质基热塑材料的空芯门型材中空腔室中浇注生物质基聚氨酯硬泡沫材料，使其充满整个中空腔室，得到一种生物质基轻质门型材。

在一个优选的实施例中，所述的生物质基轻质门型材的制备方法中，所述步骤1)中，所述第一份木质素颗粒原料的水分≤5％，目数在400目以上，所述第一份木质素颗粒原料重量占所述门型材原料的比例为75～90％，pvc树脂重量占所述门型材原料的比例为10～25％。

在一个优选的实施例中，所述的生物质基轻质门型材的制备方法中，所述步骤1)中，热塑挤压过程中，所述双螺杆挤压机的前后各区的温度在130～180℃。

根据不同的目标热塑材料要求，在双螺杆挤压机出料部分装上相应的模具，即可得到规定要求的热塑材料。

在一个优选的实施例中，所述的生物质基轻质门型材的制备方法中，所述步骤2)中，将第二份木质素颗粒原料与聚乙二醇400、丙三醇以及浓硫酸作为生物多元醇原料，聚乙二醇400重量占所述生物多元醇原料的比例为40～50％，丙三醇重量占所述生物多元醇原料的比例为10～25％，第二份木质素颗粒原料重量占所述生物多元醇原料的比例为25～40％，浓硫酸重量占所述生物多元醇原料的比例为0.5～1％。

在一个优选的实施例中，所述的生物质基轻质门型材的制备方法中，所述步骤2)中，将第二份木质素颗粒原料与聚乙二醇400、丙三醇在浓硫酸做催化剂的条件下液化成生物多元醇，其具体过程包括：步骤①高温液化：将混合后的物料升温至140～160℃，并在该温度下常压液化60～90min；步骤②加入与浓硫酸化学等量反应量的氢氧化钠颗粒，进行中和反应后，在真空度0.09mpa下真空脱水至无冷凝液产生；步骤③降温至常温；把生物多元醇与第二助剂混合成组合生物多元醇的具体过程为：把生物多元醇与阻燃剂、发泡剂和匀泡剂混合成组合生物多元醇。

在一个优选的实施例中，所述的生物质基轻质门型材的制备方法中，所述步骤2)中，利用所述组合生物多元醇与异氰酸酯反应生成生物质基聚氨酯硬泡沫材料的具体过程包括：将组合生物多元醇与异氰酸酯按比例高速混合，从而得到生物质基聚氨酯硬泡沫材料。

需要使用时，通过喷涂或浇注型聚氨酯发泡机将组合生物多元醇成品与异氰酸酯按比例高速混合即得到生物质基聚氨酯硬泡沫材料。

成品生物多元醇中加入一定量的阻燃剂、匀泡剂、发泡剂等助剂混合均匀即成组合生物多元醇成品。

在一个优选的实施例中，所述的生物质基轻质门型材的制备方法中，所述步骤①所述高温液化的过程中，先将混合后的物料升温至70～80℃，维持温度不变，持续15min；之后再升温至140～160℃，并在该温度下将常压液化60～90min。

根据门的规格要求将热塑挤压出的生物质基热塑材料空芯轻质门型材，裁切成不同规格的型材。由于此型材是空芯的，通过浇注型聚氨酯发泡机在其内部空间浇注生物质基聚氨酯硬泡沫材料，使之成为实芯的轻质门型材。

实施例一

一)、生物质基热塑材料工艺步骤：

1)、第一份木质素颗粒原料、pvc树脂、第一助剂混合

将粉碎烘干后的第一份木质素颗粒原料与pvc树脂、第一助剂等混合后进入高温双螺杆热塑挤压机，通过不同的模具，制作出不同规格的热塑型材。

第一份木质素颗粒原料要求水分≤5％，目数在400目以上，75份；pvc树脂25份；第一助剂5份。

2、高温热塑

双螺杆挤压机前后各区的温度在130～180℃。

3、成品热塑材料

根据不同的目标热塑材料要求，在双螺杆挤压机出料部分装上相应的模具，即可得到规定要求的热塑材料。

二)、生物质基聚氨酯硬泡沫材料工艺步骤：

1)、原料混合

加入配方量的聚乙二醇400、丙三醇、第二份木质素颗粒原料、浓硫酸于反应釜中，其中聚乙二醇40040份，丙三醇19.5份，第二份木质素颗粒原料40份，浓硫酸0.5份。

2)、高温液化

混合后的物料升温至140℃，并在此温度下常压液化60min。

3)、中和脱水

按配方中的浓硫酸量加入化学等量反应量的氢氧化钠颗粒与反应釜中物料中和反应后，在真空度0.09mpa下真空脱水至无冷凝液产生。

4)、冷却降温

通过反应釜的冷却系统把物料降温至常温，即得到生物多元醇成品。

5)、组合生物多元醇成品

成品生物多元醇中加入一定量的阻燃剂、匀泡剂、发泡剂混合均匀即成组合生物多元醇成品。

6)、生物质基聚氨酯硬泡沫材料

需要使用时，通过喷涂或浇注型聚氨酯发泡机将组合生物多元醇成品与异氰酸酯按比例高速混合即得到生物质基聚氨酯硬泡沫材料。

三)、生物质基轻质门型材工艺具体步骤及参数说明：

根据门的规格要求将热塑挤压出的生物质基热塑材料空芯轻质门型材，裁切成不同规格的型材。由于此型材是空芯的，通过浇注型聚氨酯发泡机在其内部空间浇注生物质基聚氨酯硬泡沫材料，使之成为实芯的轻质门型材。

实施例二

一)、生物质基热塑材料工艺步骤：

1)、第一份木质素颗粒原料、pvc树脂、助剂混合

将粉碎烘干后的第一份木质素颗粒原料与pvc树脂、第一助剂等混合后进入高温双螺杆热塑挤压机，通过不同的模具，制作出不同规格的热塑型材。

木质素要求水分≦5％，目数在400目以上，90份；pvc树脂10份；第一助剂5份。

2、高温热塑

双螺杆挤压机前后各区的温度在130～180℃。

3、成品热塑材料

根据不同的目标热塑材料要求，在双螺杆挤压机出料部分装上相应的模具，即可得到规定要求的热塑材料。

二)、生物质基聚氨酯硬泡沫材料工艺步骤：

1)、原料混合

加入配方量的聚乙二醇400、丙三醇、第二份木质素颗粒原料、浓硫酸于反应釜中，其中聚乙二醇40050份，丙三醇24份，第二份木质素颗粒原料25份，浓硫酸1份。

2)、高温液化

混合后的物料升温至160℃，并在此温度下常压液化90min。

3)、中和脱水

按配方中的浓硫酸量加入化学等量反应量的氢氧化钠颗粒与反应釜中物料中和反应后，在真空度0.09mpa下真空脱水至无冷凝液产生。

4)、冷却降温

通过反应釜的冷却系统把物料降温至常温，即得到生物多元醇成品。

5)、组合生物多元醇成品

成品生物多元醇中加入一定量的阻燃剂、匀泡剂、发泡剂混合均匀即成组合生物多元醇成品。

6)、生物质基聚氨酯硬泡沫材料

需要使用时，通过喷涂或浇注型聚氨酯发泡机将组合生物多元醇成品与异氰酸酯按比例高速混合即得到生物质基聚氨酯硬泡沫材料。

三)、生物质基轻质门型材工艺具体步骤及参数说明：

根据门的规格要求将热塑挤压出的生物质基热塑材料空芯轻质门型材，裁切成不同规格的型材。由于此型材是空芯的，通过浇注型聚氨酯发泡机在其内部空间浇注生物质基聚氨酯硬泡沫材料，使之成为实芯的轻质门型材。

实施例三

一)、生物质基热塑材料工艺步骤：

1)、第一份木质素颗粒原料、pvc树脂、第一助剂混合

将粉碎烘干后的第一份木质素颗粒原料与pvc树脂、第一助剂等混合后进入高温双螺杆热塑挤压机，通过不同的模具，制作出不同规格的热塑型材。

木质素要求水分≦5％，目数在400目以上，75份；pvc树脂25份；第一助剂5份。

2、高温热塑

双螺杆挤压机前后各区的温度在130～180℃。

3、成品热塑材料

根据不同的目标热塑材料要求，在双螺杆挤压机出料部分装上相应的模具，即可得到规定要求的热塑材料。

二)、生物质基聚氨酯硬泡沫材料工艺步骤：

1)、原料混合

加入配方量的聚乙二醇400、丙三醇、第二份木质素颗粒原料、浓硫酸于反应釜中，其中聚乙二醇400占原料的50份，丙三醇占原料的10份，木质素占原料的39份，浓硫酸占原料的1份。

2)、高温液化

先将混合后的物料升温至80℃，维持温度不变，持续15min；之后再升温至160℃，并在该温度下将常压液化90min。

3)、中和脱水

按配方中的浓硫酸量加入化学等量反应量的氢氧化钠颗粒与反应釜中物料中和反应后，在真空度0.09mpa下真空脱水至无冷凝液产生。

4)、冷却降温

通过反应釜的冷却系统把物料降温至常温，即得到生物多元醇成品。

5)、组合生物多元醇成品

成品生物多元醇中加入一定量的阻燃剂、匀泡剂、发泡剂混合均匀即成组合生物多元醇成品。

6)、生物质基聚氨酯硬泡沫材料

需要使用时，通过喷涂或浇注型聚氨酯发泡机将组合生物多元醇成品与异氰酸酯按比例高速混合即得到生物质基聚氨酯硬泡沫材料。

三)、生物质基轻质门型材工艺具体步骤及参数说明：

根据门的规格要求将热塑挤压出的生物质基热塑材料空芯轻质门型材，裁切成不同规格的型材。由于此型材是空芯的，通过浇注型聚氨酯发泡机在其内部空间浇注生物质基聚氨酯硬泡沫材料，使之成为实芯的轻质门型材。

实施例四

一)、生物质基热塑材料工艺步骤：

1)、第一份木质素颗粒原料、pvc树脂、第一助剂混合

将粉碎烘干后的第一份木质素颗粒原料与pvc树脂、第一助剂等混合后进入高温双螺杆热塑挤压机，通过不同的模具，制作出不同规格的热塑型材。

木质素要求水分≦5％，目数在400目以上，75份；pvc树脂25份；第一助剂5份。

2、高温热塑

双螺杆挤压机前后各区的温度在130～180℃。

3、成品热塑材料

根据不同的目标热塑材料要求，在双螺杆挤压机出料部分装上相应的模具，即可得到规定要求的热塑材料。

二)、生物质基聚氨酯硬泡沫材料工艺步骤：

1)、原料混合

加入配方量的聚乙二醇400、丙三醇、第二份木质素颗粒原料、浓硫酸于反应釜中，其中聚乙二醇400占原料的40份，丙三醇占原料的25份，木质素占原料的34.5份，浓硫酸占原料的0.5份。

2)、高温液化

先将混合后的物料升温至70℃，维持温度不变，持续15min；之后再升温至140℃，并在该温度下将常压液化60min。

3)、中和脱水

按配方中的浓硫酸量加入化学等量反应量的氢氧化钠颗粒与反应釜中物料中和反应后，在真空度0.09mpa下真空脱水至无冷凝液产生。

4)、冷却降温

通过反应釜的冷却系统把物料降温至常温，即得到生物多元醇成品。

5)、组合生物多元醇成品

成品生物多元醇中加入一定量的阻燃剂、匀泡剂、发泡剂混合均匀即成组合生物多元醇成品。

6)、生物质基聚氨酯硬泡沫材料

需要使用时，通过喷涂或浇注型聚氨酯发泡机将组合生物多元醇成品与异氰酸酯按等比例高速混合即得到生物质基聚氨酯硬泡沫材料。

三)、生物质基轻质门型材工艺具体步骤及参数说明：

根据门的规格要求将热塑挤压出的生物质基热塑材料空芯轻质门型材，裁切成不同规格的型材。由于此型材是空芯的，通过浇注型聚氨酯发泡机在其内部空间浇注生物质基聚氨酯硬泡沫材料，使之成为实芯的轻质门型材。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。