本发明涉及门窗材料技术领域，具体涉及一种绝缘防火高强轻质门窗材料及其制备方法。
背景技术：
门和窗是建筑物围护结构系统中重要的组成部分，根据不同的设计要求要分别具有保温、隔热、隔声、防水、防火等功能。亦是建筑造型的重要组成部分，其形状、尺寸、比例、排列、色彩、造型等对建筑的整体造型都要很大的影响。随着人们生活家居方式日益丰富多样，对于生活家居方式的需求也随之提高，其中对于建筑质量要求的提高更显得尤为突出，对建筑门窗的要求最为突出，现今所用的门窗有金属制的、塑料制、木制等几种，所以制作门窗的材料成为主要研究的对象。
塑钢型材简称塑钢，主要化学成分是pvc，因此也叫pvc型材。是被广泛应用的一种新型的建筑材料，由于其物理性能如刚性、弹性、耐腐蚀，抗老化性能优异，通常用作是铜、锌、铝等有色金属的佳代用品。虽然塑钢材料广泛应用，但是随着社会的进步，要不断提高其性能，例如强度、韧性、耐热性、保温性、隔音性、抗静电性、耐紫外性等性能。而且我国塑钢型材绝大部分劣质型材使用铅盐稳定剂，成品含铅量在0.6%－1.2%之间。铅是一种对人体有害的物质，当劣质型材老化时，会析出含铅粉尘，长期接触后会使血液中铅含量超标，甚至铅中毒。因此需要提高塑钢型材的安全性，同时不提高成本。
此外由于其具有良好的绝缘性能，使其非常容易产生静电，给其应用带来阻碍，比如将其应用在窗框中时，由于其静电作用往往会比较容易吸附灰尘，很难清理。
技术实现要素：
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种绝缘防火高强轻质门窗材料，该门窗材料抗拉性能好、屈服强度高，质轻防火，耐热绝缘，隔音性能优异，抗冲击、耐摩擦、耐老化；同时本发明的制备方法成本较低、工艺简明、易于操作和实现工业化生产，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种绝缘防火高强轻质门窗材料，包括以下重量份的原料：
乙烯-醋酸乙烯共聚物10-20份、隔音添加物7-11份、碳化硅5-7份、阻燃添加物10-14份、增强改性纤维8-14份、复配树脂80-100份、偶联剂3-5份、加工助剂5-7份、功能性助剂6-8份。
优选地，所述绝缘防火高强轻质门窗材料包括以下重量份的原料：
乙烯-醋酸乙烯共聚物15份、隔音添加物9份、碳化硅6份、阻燃添加物12份、增强改性纤维11份、复配树脂90份、偶联剂4份、加工助剂6份、功能性助剂7份。
优选地，所述隔音添加物为漂珠、玻化微珠和陶瓷砂按照重量比2:1:3组成的混合物。
优选地，所述阻燃添加物为氢氧化镁、氢氧化铝和可膨胀石墨按照重量比2:1:5组成的混合物，所述。
优选地，所述增强改性纤维制备方法为：将玻璃纤维、碳纤维和聚酰亚胺纤维按照重量比3:5:2置于研磨机中研磨2-4h，使得混合纤维的长度小于等于0.5μm，长径比小于10；再采用丙烯酸共聚物对研磨后的混合纤维进行浸润；之后采用低碳多羟基醇对浸润后的混合纤维进行包覆，且混合纤维的堆积密度控制在1.5g/cm3以下，即得。
优选地，所述复配树脂为聚氯乙烯树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂按照重量比20:3:1组成的混合物。
优选地，所述加工助剂为分散剂、抗氧剂、增韧剂和润滑剂，按照重量比1:2:3:1组成的混合物；所述分散剂为聚醚型超分散剂，所述抗氧剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，所述增韧剂为非邻苯二甲酯类增塑剂，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
优选地，所述功能助剂为抗静电剂、杀菌剂、增塑剂、稳定剂按照重量比2:1:3:2组成的混合物，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂，所述杀菌剂为纳米氧化锌、纳米二氧化钛按照2:3组成的混合物，所述增塑剂为二辛酸，所述稳定剂为甲基硫醇锡。
本发明还提供一种绝缘防火高强轻质门窗材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、隔音添加物、阻燃添加物、碳化硅加入反应釜中，在温度为70-80℃、搅拌转速为200-300r/min下搅拌20-30分钟，得到混合物a；
步骤三，将乙烯-醋酸乙烯共聚物、复配树脂、加工助剂混合加入带有搅拌机的反应釜中，在温度为90-100℃下，搅拌15-25分钟，搅拌转速为250-350r/min，再加入步骤二制备的混合物b，升温至110-120℃，继续搅拌8-10分钟，冷却至室温出料得到混合物b；
步骤四，将增强改性纤维、功能性助剂、步骤三制备的混合物b混合搅拌，送入双螺杆挤出机，料筒和机头温度为180-190℃，螺杆转速为50-60r/min，挤出定型得到型材，再将型材送入-10至-5℃的真空环境下冷却25-35秒，再经牵引，牵引速度控制在20-24cm/min，成型即得发明的绝缘防火高强轻质门窗材料。
优选地，所述绝缘防火高强轻质门窗材料的制备步骤为：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、隔音添加物、阻燃添加物、碳化硅加入反应釜中，在温度为75℃、搅拌转速为250r/min下搅拌25分钟，得到混合物a；
步骤三，将乙烯-醋酸乙烯共聚物、复配树脂、加工助剂混合加入带有搅拌机的反应釜中，在温度为95℃下，搅拌20分钟，搅拌转速为300r/min，再加入步骤二制备的混合物b，升温至115℃，继续搅拌9分钟，冷却至室温出料得到混合物b；
步骤四，将增强改性纤维、功能性助剂、步骤三制备的混合物b混合搅拌，送入双螺杆挤出机，料筒和机头温度为185℃，螺杆转速为55r/min，挤出定型得到型材，再将型材送入-10至-5℃的真空环境下冷却25-35秒，再经牵引，牵引速度控制在22cm/min，成型即得发明的绝缘防火高强轻质门窗材料。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的一种绝缘防火高强轻质门窗材料，添加的隔音添加物，主要为漂珠、玻化微珠和陶瓷砂，几者物质具有颗粒细、中空、质轻、高强度、耐磨、耐高温、保温绝缘、绝缘阻燃等多种特性，添加在材料中不仅减少了声音的传播，起到较好的隔音效果，同时还有较好的隔热效果，提高了门窗材料的耐磨、绝缘等性能。
（2）本发明的一种绝缘防火高强轻质门窗材料添加的碳化硅，其具有耐腐蚀、耐高温、强度大、导热性能良好、抗冲击的性能，能大大提高门窗材料的耐热耐老化指标，有效延长其使用寿命。
（3）本发明的一种绝缘防火高强轻质门窗材料，添加的阻燃添加物主要为氢氧化镁、氢氧化铝和可膨胀石墨，在高温时，可膨胀石墨急剧膨胀，窒息了火焰，同时其生成的石墨膨体材料覆盖在基材表面，隔绝了热能辐射和氧的接触；其夹层内部的酸根在膨胀时释放出来，也促进了基材的炭化，而氢氧化镁和氢氧化铝通过受热分解时释放出结合水，吸收大量的潜热，具有阻燃抑烟的效果，几者复合作用从多方面，通过多种阻燃方式达到良好的效果。
（3）本发明的一种绝缘防火高强轻质门窗材料，添加的改性纤维主要为玻璃纤维、碳纤维和聚酰亚胺纤维，一方面纤维与其他组分结合大大提高了材料的抗拉强度和屈服强度，其次通过改性作用，使得纤维和其他物质间能够很好的结合，融合性大大提高。
（4）本发明的一种绝缘防火高强轻质门窗材料添加的功能助剂，主要为抗静电剂、杀菌剂、增塑剂、稳定剂，其中防静电添加剂可使材料具备很好的防静电的效果，能使制备的材料不容易产生静电，避免了灰尘的集聚；所述杀菌剂能够提高材料的杀菌和自清洁性能，稳定剂能够提高材料的热稳定性，者协同作用能够有效提高材料韧性强度，拉升强度和抗压强度。
（5）本发明的一种绝缘防火高强轻质门窗材料添加的加工助剂，以复配树脂，主要为聚氯乙烯树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂为主体材料，辅助添加了各类物质，使得制备的材料抗拉性能好、屈服强度高，质轻防火，耐热绝缘，隔音性能优异，抗冲击、耐摩擦、耐老化；同时本发明的制备方法成本较低、工艺简明、易于操作和实现工业化生产，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，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。
实施例1.
本实施例的一种绝缘防火高强轻质门窗材料，包括以下重量份的原料：
乙烯-醋酸乙烯共聚物10份、隔音添加物7份、碳化硅5份、阻燃添加物10份、增强改性纤维8份、复配树脂80份、偶联剂3份、加工助剂5份、功能性助剂6份。
本实施例中的隔音添加物为漂珠、玻化微珠和陶瓷砂按照重量比2:1:3组成的混合物。
本实施例中的阻燃添加物为氢氧化镁、氢氧化铝和可膨胀石墨按照重量比2:1:5组成的混合物，所述。
本实施例中的增强改性纤维制备方法为：将玻璃纤维、碳纤维和聚酰亚胺纤维按照重量比3:5:2置于研磨机中研磨2h，使得混合纤维的长度小于等于0.5μm，长径比小于10；再采用丙烯酸共聚物对研磨后的混合纤维进行浸润；之后采用低碳多羟基醇对浸润后的混合纤维进行包覆，且混合纤维的堆积密度控制在1.5g/cm3以下，即得。
本实施例中的复配树脂为聚氯乙烯树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂按照重量比20:3:1组成的混合物。
本实施例中的加工助剂为分散剂、抗氧剂、增韧剂和润滑剂，按照重量比1:2:3:1组成的混合物；所述分散剂为聚醚型超分散剂，所述抗氧剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，所述增韧剂为非邻苯二甲酯类增塑剂，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
本实施例中的功能助剂为抗静电剂、杀菌剂、增塑剂、稳定剂按照重量比2:1:3:2组成的混合物，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂，所述杀菌剂为纳米氧化锌、纳米二氧化钛按照2:3组成的混合物，所述增塑剂为二辛酸，所述稳定剂为甲基硫醇锡。
本实施例的一种绝缘防火高强轻质门窗材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、隔音添加物、阻燃添加物、碳化硅加入反应釜中，在温度为70℃、搅拌转速为200r/min下搅拌20分钟，得到混合物a；
步骤三，将乙烯-醋酸乙烯共聚物、复配树脂、加工助剂混合加入带有搅拌机的反应釜中，在温度为90℃下，搅拌15分钟，搅拌转速为250r/min，再加入步骤二制备的混合物b，升温至110℃，继续搅拌8分钟，冷却至室温出料得到混合物b；
步骤四，将增强改性纤维、功能性助剂、步骤三制备的混合物b混合搅拌，送入双螺杆挤出机，料筒和机头温度为180℃，螺杆转速为50r/min，挤出定型得到型材，再将型材送入-10至-5℃的真空环境下冷却25秒，再经牵引，牵引速度控制在20cm/min，成型即得发明的绝缘防火高强轻质门窗材料。
实施例2.
本实施例的一种绝缘防火高强轻质门窗材料，包括以下重量份的原料：
乙烯-醋酸乙烯共聚物20份、隔音添加物11份、碳化硅7份、阻燃添加物14份、增强改性纤维14份、复配树脂100份、偶联剂5份、加工助剂7份、功能性助剂8份。
本实施例中的隔音添加物为漂珠、玻化微珠和陶瓷砂按照重量比2:1:3组成的混合物。
本实施例中的阻燃添加物为氢氧化镁、氢氧化铝和可膨胀石墨按照重量比2:1:5组成的混合物，所述。
本实施例中的增强改性纤维制备方法为：将玻璃纤维、碳纤维和聚酰亚胺纤维按照重量比3:5:2置于研磨机中研磨4h，使得混合纤维的长度小于等于0.5μm，长径比小于10；再采用丙烯酸共聚物对研磨后的混合纤维进行浸润；之后采用低碳多羟基醇对浸润后的混合纤维进行包覆，且混合纤维的堆积密度控制在1.5g/cm3以下，即得。
本实施例中的复配树脂为聚氯乙烯树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂按照重量比20:3:1组成的混合物。
本实施例中的加工助剂为分散剂、抗氧剂、增韧剂和润滑剂，按照重量比1:2:3:1组成的混合物；所述分散剂为聚醚型超分散剂，所述抗氧剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，所述增韧剂为非邻苯二甲酯类增塑剂，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
本实施例中的功能助剂为抗静电剂、杀菌剂、增塑剂、稳定剂按照重量比2:1:3:2组成的混合物，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂，所述杀菌剂为纳米氧化锌、纳米二氧化钛按照2:3组成的混合物，所述增塑剂为二辛酸，所述稳定剂为甲基硫醇锡。
本实施例的一种绝缘防火高强轻质门窗材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、隔音添加物、阻燃添加物、碳化硅加入反应釜中，在温度为80℃、搅拌转速为300r/min下搅拌30分钟，得到混合物a；
步骤三，将乙烯-醋酸乙烯共聚物、复配树脂、加工助剂混合加入带有搅拌机的反应釜中，在温度为100℃下，搅拌25分钟，搅拌转速为350r/min，再加入步骤二制备的混合物b，升温至120℃，继续搅拌10分钟，冷却至室温出料得到混合物b；
步骤四，将增强改性纤维、功能性助剂、步骤三制备的混合物b混合搅拌，送入双螺杆挤出机，料筒和机头温度为190℃，螺杆转速为60r/min，挤出定型得到型材，再将型材送入-10至-5℃的真空环境下冷却35秒，再经牵引，牵引速度控制在24cm/min，成型即得发明的绝缘防火高强轻质门窗材料。
实施例3.
本实施例的一种绝缘防火高强轻质门窗材料，包括以下重量份的原料：
乙烯-醋酸乙烯共聚物15份、隔音添加物9份、碳化硅6份、阻燃添加物12份、增强改性纤维11份、复配树脂90份、偶联剂4份、加工助剂6份、功能性助剂7份。
本实施例中的隔音添加物为漂珠、玻化微珠和陶瓷砂按照重量比2:1:3组成的混合物。
本实施例中的阻燃添加物为氢氧化镁、氢氧化铝和可膨胀石墨按照重量比2:1:5组成的混合物，所述。
本实施例中的增强改性纤维制备方法为：将玻璃纤维、碳纤维和聚酰亚胺纤维按照重量比3:5:2置于研磨机中研磨2-4h，使得混合纤维的长度小于等于0.5μm，长径比小于10；再采用丙烯酸共聚物对研磨后的混合纤维进行浸润；之后采用低碳多羟基醇对浸润后的混合纤维进行包覆，且混合纤维的堆积密度控制在1.5g/cm3以下，即得。
本实施例中的复配树脂为聚氯乙烯树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂按照重量比20:3:1组成的混合物。
本实施例中的加工助剂为分散剂、抗氧剂、增韧剂和润滑剂，按照重量比1:2:3:1组成的混合物；所述分散剂为聚醚型超分散剂，所述抗氧剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，所述增韧剂为非邻苯二甲酯类增塑剂，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
本实施例中的功能助剂为抗静电剂、杀菌剂、增塑剂、稳定剂按照重量比2:1:3:2组成的混合物，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂，所述杀菌剂为纳米氧化锌、纳米二氧化钛按照2:3组成的混合物，所述增塑剂为二辛酸，所述稳定剂为甲基硫醇锡。
本实施例的一种绝缘防火高强轻质门窗材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将偶联剂、隔音添加物、阻燃添加物、碳化硅加入反应釜中，在温度为75℃、搅拌转速为250r/min下搅拌25分钟，得到混合物a；
步骤三，将乙烯-醋酸乙烯共聚物、复配树脂、加工助剂混合加入带有搅拌机的反应釜中，在温度为95℃下，搅拌20分钟，搅拌转速为300r/min，再加入步骤二制备的混合物b，升温至115℃，继续搅拌9分钟，冷却至室温出料得到混合物b；
步骤四，将增强改性纤维、功能性助剂、步骤三制备的混合物b混合搅拌，送入双螺杆挤出机，料筒和机头温度为185℃，螺杆转速为55r/min，挤出定型得到型材，再将型材送入-10至-5℃的真空环境下冷却25-35秒，再经牵引，牵引速度控制在22cm/min，成型即得发明的绝缘防火高强轻质门窗材料。
本发明的一种绝缘防火高强轻质门窗材料抗拉性能好、屈服强度高，质轻防火，耐热绝缘，隔音性能优异，抗冲击、耐摩擦、耐老化；同时本发明的制备方法成本较低、工艺简明、易于操作和实现工业化生产，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。