本发明属于门窗材料技术领域，具体地，涉及一种适用于室外门窗的木塑复合材料及其制备方法。
背景技术：
近年来，随着人们环境保护意识的增强，环境友好、可再生、可循环使用的木塑复合材料越来越受到人们的重视，木塑复合材料具有材料均质、尺寸较木材稳定、不易产生裂纹、翘曲变形、且无木材节疤、斜纹等缺陷；具有热塑性塑料的加工性，挤出、模压、注塑等工艺均可用来成型，且设备磨损小；重量轻，生产能耗小；加工方便，可以进行锯、刨和粘接或用钉子、螺栓连接固定；不需利用有毒的化学物质进行处理，不含甲醒；有木材的外观，比塑料制品高的硬度。可重复使用和回收再利用，而且能够生物降解，有利于环保等诸多优点。但也存在一些明显不足，如长期使用，特别是用于室外门窗时，容易发生开裂、褪色等老化现象，从而缩短了其使用寿命。
因此，为了克服上述缺点，需要研发一种适用于室外门窗的木塑复合材料及其制备方法。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于室外门窗的木塑复合材料及制备方法。
根据本发明提供的一种适用于室外门窗的木塑复合材料，所述适用于室外门窗
的木塑复合材料由塑料粒子、纤维复合粒子、添加剂制备而成，所述塑料粒子、纤维复合粒子、添加剂的质量比为40-60:10-25:0.23-1.35；
所述塑料粒子包括如下重量份数的原料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物38-42份、异氰酸酯和聚醚多元醇为原料制备得到的预聚物12-32份；
所述纤维复合粒子包括如下重量份数的原料：玄武岩纤维11-19份、碳纤维13-23份、麻纤维3-7份、二氧化硅纳米粉体2-15份、粘结剂1.8-3.5份、植物纤维15-38份、无机填料13-27份、纳米海泡石粉体3-12份、硬脂酸锌2-7份、硬脂酸钙2-6份、赤泥7-12份；
所述添加剂包括如下重量份数的原料：无卤阻燃剂21-39份、抗氧化剂7-11份、抑烟剂3-7份。
优选地，所述无卤阻燃剂为磷酸铵、聚磷酸铵、三聚氰胺的混合物，所述磷酸铵、聚磷酸铵、三聚氰胺的配比为：磷酸铵10-20份、聚磷酸铵15-35份、三聚氰胺18-39份。
优选地，所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
优选地，所述抑烟剂为钼酸锌、氧化铁的混合物，所述钼酸锌、氧化铁的配比为：钼酸锌10-28份、氧化铁20-39份。
优选地，所述无机填料为氨基化纳米无机填料，所述氨基化纳米无机填料是将纳米无机填料分散在丙烷中中，在60-70℃条件下搅拌，加入正丙胺，5-10min后滴加硅烷，反应2-3h，依次分离、洗涤、干燥，即可。
优选地，所述粘结剂为树脂粘结剂。
一种适用于室外门窗的木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、植物纤维的预处理：将植物纤维粉碎并筛分出粒度为100-300目的颗粒后，干燥，使植物纤维的含水率＜3%；
步骤二、改性：用占植物纤维重量20%的质量浓度为3-6%的生物质油厂灰渣溶液和占植物纤维重量0.5-3%的偶联剂对植物纤维表面进行浸泡改性处理，浸泡时间为20-60min；
步骤三、按照步骤一和步骤二对玄武岩纤维、碳纤维和麻纤维进行改性；
步骤四、混合：将改性后的植物纤维、玄武岩纤维、碳纤维和麻纤维与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、异氰酸酯、聚醚多元醇为原料制备得到的预聚物、二氧化硅纳米粉体、粘结剂、无机填料、纳米海泡石粉体、硬脂酸锌、硬脂酸钙、赤泥、无卤阻燃剂、抗氧化剂、抑烟剂混合，备用；
步骤五、造粒：将步骤四混合物料在110-150℃下充分熔合塑化后挤出造粒；
步骤六、热压成型：将挤出造粒后的粒料用热压成型的方式制得木塑复合材料。
优选地，所述步骤五中，先采用双螺杆塑料挤出机进行熔合塑化，温度设定为110-150℃，然后再采用单螺杆挤出机挤出造粒，单螺杆机头温度控制为115-150℃，控制挤出压力为9-12mpa。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供的一种适用于室外门窗的木塑复合材料，该复合材料由塑料粒子、纤维复合粒子、添加剂制备而成，其中纤维复合粒子中除了含有植物纤维、玄武岩纤维、碳纤维和麻纤维之外，还含有氧化硅纳米粉体、无机填料、纳米海泡石粉体、硬脂酸锌、硬脂酸钙、赤泥，上述成分的加入，可防止材料开裂、变形，提高材料的韧度，延长使用寿命，同时可防止褪色，保持原有的颜色和品质。通过加入氧化硅纳米粉体和纳米海泡石粉体在所有性能指标皆满足国标要求的情况下，大大降低产品的成本。
2、本发明提供的一种适用于室外门窗的木塑复合材料，本发明提供的木塑复合材料，通过对塑料粒子、纤维复合粒子之间的天然偶联功效，可更好地提升木塑复合材料界面结合，并最大化地提升木塑复合材料的木质感，弯曲和拉伸强度，与现有的木塑复合材料相比，具有木质感强、弯曲强度和拉伸强度高等优点。
3、本发明提供的一种适用于室外门窗的木塑复合材料，通过添加适量的无卤阻燃剂和抑烟剂，使得本发明的具有优良的阻燃性和低烟特性。添加适量的抗氧剂、可以防止采用本发明的材料制备的门窗被氧化、老化，从而延长使用寿命。
4、本发明提供的一种适用于室外门窗的木塑复合材料，麻纤维是一种天然纤维，具有良好的吸湿散湿功能，质地轻，强力大，可提高木塑复合材料的强度，并减轻重量。
5、本发明提供的一种适用于室外门窗的木塑复合材料，纳米无机填料具有高比表面积，易团聚且难以与有机基质相容，表面改性可以有效降低表面能，使其更好地分散于基质中，从而提高木塑复合材料的力学性能，提高强度，延长使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供的一种适用于室外门窗的木塑复合材料，所述适用于室外门窗
的木塑复合材料由塑料粒子、纤维复合粒子、添加剂制备而成，所述塑料粒子、纤维复合粒子、添加剂的质量比为60:10:1.35；
所述塑料粒子包括如下重量份数的原料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物42份、异氰酸酯和聚醚多元醇为原料制备得到的预聚物12份；
所述纤维复合粒子包括如下重量份数的原料：玄武岩纤维19份、碳纤维13份、麻纤维7份、二氧化硅纳米粉体2份、粘结剂3.5份、植物纤维15份、无机填料27份、纳米海泡石粉体3份、硬脂酸锌7份、硬脂酸钙2份、赤泥12份；
所述添加剂包括如下重量份数的原料：无卤阻燃剂39份、抗氧化剂7份、抑烟剂7份。
作为优选方案，所述无卤阻燃剂为磷酸铵、聚磷酸铵、三聚氰胺的混合物，所述磷酸铵、聚磷酸铵、三聚氰胺的配比为：磷酸铵20份、聚磷酸铵15份、三聚氰胺39份。
作为优选方案，所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
作为优选方案，所述抑烟剂为钼酸锌、氧化铁的混合物，所述钼酸锌、氧化铁的配比为：钼酸锌28份、氧化铁20份。
作为优选方案，所述无机填料为氨基化纳米无机填料，所述氨基化纳米无机填料是将纳米无机填料分散在丙烷中中，在70℃条件下搅拌，加入正丙胺，5min后滴加硅烷，反应3h，依次分离、洗涤、干燥，即可。
作为优选方案，所述粘结剂为树脂粘结剂。
一种适用于室外门窗的木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、植物纤维的预处理：将植物纤维粉碎并筛分出粒度为300目的颗粒后，干燥，使植物纤维的含水率＜3%；
步骤二、改性：用占植物纤维重量20%的质量浓度为6%的生物质油厂灰渣溶液和占植物纤维重量3%的偶联剂对植物纤维表面进行浸泡改性处理，浸泡时间为60min；
步骤三、按照步骤一和步骤二对玄武岩纤维、碳纤维和麻纤维进行改性；
步骤四、混合：将改性后的植物纤维、玄武岩纤维、碳纤维和麻纤维与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、异氰酸酯、聚醚多元醇为原料制备得到的预聚物、二氧化硅纳米粉体、粘结剂、无机填料、纳米海泡石粉体、硬脂酸锌、硬脂酸钙、赤泥、无卤阻燃剂、抗氧化剂、抑烟剂混合，备用；
步骤五、造粒：将步骤四混合物料在150℃下充分熔合塑化后挤出造粒；
步骤六、热压成型：将挤出造粒后的粒料用热压成型的方式制得木塑复合材料。
作为优选方案，所述步骤五中，先采用双螺杆塑料挤出机进行熔合塑化，温度设定为150℃，然后再采用单螺杆挤出机挤出造粒，单螺杆机头温度控制为115℃，控制挤出压力为12mpa。
实施例2
本实施例提供的一种适用于室外门窗的木塑复合材料，所述适用于室外门窗
的木塑复合材料由塑料粒子、纤维复合粒子、添加剂制备而成，所述塑料粒子、纤维复合粒子、添加剂的质量比为40:25:0.23；
所述塑料粒子包括如下重量份数的原料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物38份、异氰酸酯和聚醚多元醇为原料制备得到的预聚物32份；
所述纤维复合粒子包括如下重量份数的原料：玄武岩纤维11份、碳纤维23份、麻纤维3份、二氧化硅纳米粉体15份、粘结剂1.8份、植物纤维38份、无机填料13份、纳米海泡石粉体12份、硬脂酸锌2份、硬脂酸钙6份、赤泥7份；
所述添加剂包括如下重量份数的原料：无卤阻燃剂21份、抗氧化剂11份、抑烟剂3份。
作为优选方案，所述无卤阻燃剂为磷酸铵、聚磷酸铵、三聚氰胺的混合物，所述磷酸铵、聚磷酸铵、三聚氰胺的配比为：磷酸铵10份、聚磷酸铵35份、三聚氰胺18份。
作为优选方案，所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
作为优选方案，所述抑烟剂为钼酸锌、氧化铁的混合物，所述钼酸锌、氧化铁的配比为：钼酸锌10份、氧化铁39份。
作为优选方案，所述无机填料为氨基化纳米无机填料，所述氨基化纳米无机填料是将纳米无机填料分散在丙烷中中，在60℃条件下搅拌，加入正丙胺，10min后滴加硅烷，反应2h，依次分离、洗涤、干燥，即可。
作为优选方案，所述粘结剂为树脂粘结剂。
一种适用于室外门窗的木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、植物纤维的预处理：将植物纤维粉碎并筛分出粒度为100目的颗粒后，干燥，使植物纤维的含水率＜3%；
步骤二、改性：用占植物纤维重量20%的质量浓度为6%的生物质油厂灰渣溶液和占植物纤维重量0.5%的偶联剂对植物纤维表面进行浸泡改性处理，浸泡时间为60min；
步骤三、按照步骤一和步骤二对玄武岩纤维、碳纤维和麻纤维进行改性；
步骤四、混合：将改性后的植物纤维、玄武岩纤维、碳纤维和麻纤维与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、异氰酸酯、聚醚多元醇为原料制备得到的预聚物、二氧化硅纳米粉体、粘结剂、无机填料、纳米海泡石粉体、硬脂酸锌、硬脂酸钙、赤泥、无卤阻燃剂、抗氧化剂、抑烟剂混合，备用；
步骤五、造粒：将步骤四混合物料在110℃下充分熔合塑化后挤出造粒；
步骤六、热压成型：将挤出造粒后的粒料用热压成型的方式制得木塑复合材料。
作为优选方案，所述步骤五中，先采用双螺杆塑料挤出机进行熔合塑化，温度设定为110℃，然后再采用单螺杆挤出机挤出造粒，单螺杆机头温度控制为150℃，控制挤出压力为9mpa。
实施例3
本实施例提供的一种适用于室外门窗的木塑复合材料，所述适用于室外门窗
的木塑复合材料由塑料粒子、纤维复合粒子、添加剂制备而成，所述塑料粒子、纤维复合粒子、添加剂的质量比为50:16:0.8；
所述塑料粒子包括如下重量份数的原料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物39份、异氰酸酯和聚醚多元醇为原料制备得到的预聚物18份；
所述纤维复合粒子包括如下重量份数的原料：玄武岩纤维15份、碳纤维18份、麻纤维5份、二氧化硅纳米粉体9份、粘结剂2.5份、植物纤维23份、无机填料19份、纳米海泡石粉体8份、硬脂酸锌3份、硬脂酸钙4份、赤泥11份；
所述添加剂包括如下重量份数的原料：无卤阻燃剂25份、抗氧化剂8份、抑烟剂4份。
作为优选方案，所述无卤阻燃剂为磷酸铵、聚磷酸铵、三聚氰胺的混合物，所述磷酸铵、聚磷酸铵、三聚氰胺的配比为：磷酸铵13份、聚磷酸铵18份、三聚氰胺23份。
作为优选方案，所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
作为优选方案，所述抑烟剂为钼酸锌、氧化铁的混合物，所述钼酸锌、氧化铁的配比为：钼酸锌14份、氧化铁24份。
作为优选方案，所述无机填料为氨基化纳米无机填料，所述氨基化纳米无机填料是将纳米无机填料分散在丙烷中中，在65℃条件下搅拌，加入正丙胺，7min后滴加硅烷，反应3h，依次分离、洗涤、干燥，即可。
作为优选方案，所述粘结剂为树脂粘结剂。
一种适用于室外门窗的木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、植物纤维的预处理：将植物纤维粉碎并筛分出粒度为200目的颗粒后，干燥，使植物纤维的含水率＜3%；
步骤二、改性：用占植物纤维重量20%的质量浓度为4%的生物质油厂灰渣溶液和占植物纤维重量2%的偶联剂对植物纤维表面进行浸泡改性处理，浸泡时间为40min；
步骤三、按照步骤一和步骤二对玄武岩纤维、碳纤维和麻纤维进行改性；
步骤四、混合：将改性后的植物纤维、玄武岩纤维、碳纤维和麻纤维与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、异氰酸酯、聚醚多元醇为原料制备得到的预聚物、二氧化硅纳米粉体、粘结剂、无机填料、纳米海泡石粉体、硬脂酸锌、硬脂酸钙、赤泥、无卤阻燃剂、抗氧化剂、抑烟剂混合，备用；
步骤五、造粒：将步骤四混合物料在130℃下充分熔合塑化后挤出造粒；
步骤六、热压成型：将挤出造粒后的粒料用热压成型的方式制得木塑复合材料。
作为优选方案，所述步骤五中，先采用双螺杆塑料挤出机进行熔合塑化，温度设定为130℃，然后再采用单螺杆挤出机挤出造粒，单螺杆机头温度控制为130℃，控制挤出压力为11mpa。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。