本发明涉及门窗材料技术领域，具体涉及一种节能环保木塑门窗材料及其制备方法。
背景技术：
随着社会的发展和进步，木塑材料广泛地应用在各个行业领域。由于木塑兼具塑料和木材的质感两种特性，使得它成为一种性能优良并十分耐用的室内外建材；还可替代港口、码头等使用的木质构件，还可用于替代木材制作各种包装物、托盘、仓垫板等等不胜枚举，用途极为广泛。木塑板材，结合了植物纤维和塑料高分子材料的诸多优点，能大量替代木材，可有效缓解我国森林资源贫乏、木材供应紧缺的矛盾，是一种极具发展前途的低碳、绿色、可循环可再生生态木塑材料。
常规的木塑门窗以锯末、塑料和轻质填料为原料，配以其他化工原料为辅料，经混合研磨挤压成木塑板，可以代替木材，现已广泛应用。但是现有的木塑板原料成本偏高，制备工艺复杂，且制得的木塑复合材料使用性能及成型门窗综合性能较差，难以满足市场的需求。因此，需要改善。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种节能环保木塑门窗材料及其制备方法，该种木塑门窗材料制备简单方便，生产成本低廉，具有机械强度高、保温阻音、防水阻燃等优良的特性。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种节能环保木塑门窗材料，包括以下按重量份计的原料：聚氯乙烯树脂sg-5100-120份、苯乙烯丙烯腈共聚物25-35份、凹凸棒粘土4-6份、云南腾冲火山石10-12份、加气铝粉3-5份、页岩陶砂3-5份、三聚磷酸钠1-1.5份、十二烷基苯磺酸钠0.8-1份、硅酮母粒1-2份、叔丁基化芳基磷酸酯1-1.5份、二茂铁0.6-0.8份、骨胶2-3份、三羟甲基乙烷0.4-0.6份、发泡剂3-5份、偶联剂2-3份、增塑剂1-2份和复合纤维增韧剂4-6份；
上述的复合纤维增韧剂通过以下步骤制得：按质量比3:2称取蛇纹纤维、龙舌兰麻纤维，将该两种纤维置于粉碎机中制成长度为1-2mm的短切复合纤维，将短切复合纤维置于质量浓度为8-12％的氢氧化钠溶液中搅拌80-100min，搅拌转速为60-80r/min，取出冲洗烘干后，再将其放置于电晕机中进行表面放电处理；所述电晕机的工作频率为15-20khz。
进一步地，上述的木塑门窗材料包括以下按重量份计的原料：聚氯乙烯树脂sg-5110份、苯乙烯丙烯腈共聚物30份、凹凸棒粘土5份、云南腾冲火山石11份、加气铝粉4份、页岩陶砂4份、三聚磷酸钠1.25份、十二烷基苯磺酸钠0.9份、硅酮母粒1.5份、叔丁基化芳基磷酸酯1.25份、二茂铁0.7份、骨胶2.5份、三羟甲基乙烷0.5份、发泡剂4份、偶联剂2.5份、增塑剂1.5份和复合纤维增韧剂5份。
进一步地，上述的复合纤维增韧剂通过以下步骤制得：按质量比3:2称取蛇纹纤维、龙舌兰麻纤维，将该两种纤维置于粉碎机中制成长度为1.5mm的短切复合纤维，将短切复合纤维置于质量浓度为10％的氢氧化钠溶液中搅拌90min，搅拌转速为70r/min，取出冲洗烘干后，再将其放置于电晕机中进行表面放电处理；所述电晕机的工作频率为20khz。
优选地，上述的发泡剂采用adc发泡剂或obsh发泡剂。
优选地，上述的偶联剂采用钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂。
优选地，上述的增塑剂采用五氯硬脂酸甲酯或邻苯二甲酸二辛酯。
上述的一种节能环保木塑门窗材料的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)按所述重量份配比称取原料；
(2)云南腾冲火山石的表面处理：先将火山石粉碎研磨至细度为80-100μm，再置于体积浓度为4-6％的氢氧化钠热碱液中浸泡2-3h，热碱液温度为45-55℃，取出冲洗沥干后；再置于体积浓度为6-8％的硝酸溶液中浸泡1.5-2.5h；取出冲洗烘干备用；
(3)混料：分为以下三个阶段
ⅰ：将聚氯乙烯树脂sg-5、苯乙烯丙烯腈共聚物、凹凸棒粘土和加气铝粉输送至高速混合机中，在温度130-140℃条件下混合40-50min；
ⅱ：将发泡剂、偶联剂、复合纤维增韧剂、云南腾冲火山石、页岩陶砂、十二烷基苯磺酸钠加入到高速混合机中，在温度140-160℃条件下混合70-80min；
ⅲ：将剩余其它原料加入到高速混合机中，在工作温度为160-180℃的条件下混合搅拌2-3h，得物料；
(4)挤出：将物料输送至螺杆造粒机中熔融共混挤出即制得本发明的节能环保木塑门窗材料。
进一步地，上述的螺杆造粒机温区参数为：一区温度为105-115℃，二区温度为120-130℃，三区温度为130-140℃，四区温度为150-160℃，五区温度为165-175℃，六区温度为180-190℃，七区温度为195-205℃，八区温度为195-205℃；
工作参数为：主机电流为220-280a，主机转速为320-380r/min。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的木塑门窗材料制备简单方便，生产成本低廉，原料相容性能好，分散速度快，生产效率高，制备过程中无污染、无废料、无粉尘，该种材料制得的产品在废旧弃之后，可简单加工循环利用，符合绿色环保的要求；
(2)本发明的木塑门窗材料密度小，由此制得的木塑门窗产品质轻，运输施工方便，具有防水抗冻性能好，耐高温阻燃系数高的特点，应用广泛，耐磨、耐候、耐老化，使用寿命长；
(3)本发明的木塑门窗材料制备过程中，发泡稳定、高效、均匀，形成的闭合孔状骨架完整精细，大大加强了该类木塑门窗的机械强度，使其具有优良的抗压、抗折强度以及抗冲击性韧性，同时，也提高了产品的保温隔音和电磁屏蔽性能，达到了降噪节能的目的；
(4)本发明的木塑门窗材料具有优异的化学稳定性，耐腐蚀，抑霉抗菌防蛀，结构完整、一致性良好，通过对树脂基料、填料的选用及改进，提高了型材的弹性模量，使其不会出现变形、开裂、粉化及泥化等产品质量不良的现象，显著提高了该种木塑门窗材料的使用性能及寿命，应用前景广阔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种节能环保木塑门窗材料，称取以下原料进行制备：聚氯乙烯树脂sg-5100kg、苯乙烯丙烯腈共聚物25kg、凹凸棒粘土4kg、云南腾冲火山石10kg、加气铝粉3kg、页岩陶砂3kg、三聚磷酸钠1kg、十二烷基苯磺酸钠0.8kg、硅酮母粒1kg、叔丁基化芳基磷酸酯1kg、二茂铁0.6kg、骨胶2kg、三羟甲基乙烷0.4kg、obsh发泡剂3kg、钛酸酯偶联剂2kg、增塑剂：邻苯二甲酸二辛酯1kg和复合纤维增韧剂4kg；
上述的复合纤维增韧剂通过以下步骤制得：称取蛇纹纤维2.4kg和龙舌兰麻纤维1.6kg，将该两种纤维置于粉碎机中制成长度为1mm的短切复合纤维，将短切复合纤维置于质量浓度为8％的氢氧化钠溶液中搅拌100min，搅拌转速为60r/min，取出冲洗烘干后，再将其放置于电晕机中进行表面放电处理；且该电晕机的工作频率设定为15khz。
上述节能环保木塑门窗材料的制备方法如下：
(1)云南腾冲火山石的表面处理：先将火山石粉碎研磨至细度为80μm，再置于体积浓度为4％的氢氧化钠热碱液中浸泡3h，热碱液温度为45℃，取出冲洗沥干后；再置于体积浓度为6％的硝酸溶液中浸泡2.5h；取出冲洗烘干备用；
(2)混料：分为以下三个阶段
ⅰ：将聚氯乙烯树脂sg-5、苯乙烯丙烯腈共聚物、凹凸棒粘土和加气铝粉输送至高速混合机中，在温度130℃条件下混合50min；
ⅱ：将发泡剂、偶联剂、复合纤维增韧剂、云南腾冲火山石、页岩陶砂、十二烷基苯磺酸钠加入到高速混合机中，在温度140℃条件下混合80min；
ⅲ：将剩余其它原料加入到高速混合机中，在工作温度为160℃的条件下混合搅拌3h，得物料；
(3)挤出：将物料输送至螺杆造粒机中熔融共混挤出即制得本发明的节能环保木塑门窗材料；
上述的螺杆造粒机温区参数为：一区温度为105℃，二区温度为120℃，三区温度为130℃，四区温度为150℃，五区温度为165℃，六区温度为180℃，七区温度为195℃，八区温度为195℃；工作参数为：主机电流为220a，主机转速为320r/min。
实施例2
一种节能环保木塑门窗材料，称取以下原料进行制备：聚氯乙烯树脂sg-5110kg、苯乙烯丙烯腈共聚物30kg、凹凸棒粘土5kg、云南腾冲火山石11kg、加气铝粉4kg、页岩陶砂4kg、三聚磷酸钠1.25kg、十二烷基苯磺酸钠0.9kg、硅酮母粒1.5kg、叔丁基化芳基磷酸酯1.25kg、二茂铁0.7kg、骨胶2.5kg、三羟甲基乙烷0.5kg、adc发泡剂4kg、铝酸酯偶联剂2.5kg、增塑剂：五氯硬脂酸甲酯1.5kg和复合纤维增韧剂5kg；
上述的复合纤维增韧剂通过以下步骤制得：称取蛇纹纤维3kg和龙舌兰麻纤维2kg，将该两种纤维置于粉碎机中制成长度为1.5mm的短切复合纤维，将短切复合纤维置于质量浓度为10％的氢氧化钠溶液中搅拌90min，搅拌转速为70r/min，取出冲洗烘干后，再将其放置于电晕机中进行表面放电处理；且该电晕机的工作频率设定为20khz。
上述节能环保木塑门窗材料的制备方法如下：
(1)云南腾冲火山石的表面处理：先将火山石粉碎研磨至细度为90μm，再置于体积浓度为5％的氢氧化钠热碱液中浸泡2.5h，热碱液温度为50℃，取出冲洗沥干后；再置于体积浓度为7％的硝酸溶液中浸泡2h；取出冲洗烘干备用；
(2)混料：分为以下三个阶段
ⅰ：将聚氯乙烯树脂sg-5、苯乙烯丙烯腈共聚物、凹凸棒粘土和加气铝粉输送至高速混合机中，在温度135℃条件下混合45min；
ⅱ：将发泡剂、偶联剂、复合纤维增韧剂、云南腾冲火山石、页岩陶砂、十二烷基苯磺酸钠加入到高速混合机中，在温度150℃条件下混合75min；
ⅲ：将剩余其它原料加入到高速混合机中，在工作温度为170℃的条件下混合搅拌2.5h，得物料；
(3)挤出：将物料输送至螺杆造粒机中熔融共混挤出即制得本发明的节能环保木塑门窗材料；
上述的螺杆造粒机温区参数为：一区温度为110℃，二区温度为125℃，三区温度为135℃，四区温度为155℃，五区温度为170℃，六区温度为185℃，七区温度为200℃，八区温度为200℃；工作参数为：主机电流为240a，主机转速为360r/min。
实施例3
一种节能环保木塑门窗材料，称取以下原料进行制备：聚氯乙烯树脂sg-5120kg、苯乙烯丙烯腈共聚物35kg、凹凸棒粘土6kg、云南腾冲火山石12kg、加气铝粉5kg、页岩陶砂5kg、三聚磷酸钠1.5kg、十二烷基苯磺酸钠1kg、硅酮母粒2kg、叔丁基化芳基磷酸酯1.5kg、二茂铁0.8kg、骨胶3kg、三羟甲基乙烷0.6kg、adc发泡剂5kg、铝酸酯偶联剂3kg、增塑剂：五氯硬脂酸甲酯2kg和复合纤维增韧剂6kg；
上述的复合纤维增韧剂通过以下步骤制得：称取蛇纹纤维3.6kg和龙舌兰麻纤维2.4kg，将该两种纤维置于粉碎机中制成长度为2mm的短切复合纤维，将短切复合纤维置于质量浓度为12％的氢氧化钠溶液中搅拌80min，搅拌转速为80r/min，取出冲洗烘干后，再将其放置于电晕机中进行表面放电处理；且该电晕机的工作频率设定为20khz。
上述节能环保木塑门窗材料的制备方法如下：
(1)云南腾冲火山石的表面处理：先将火山石粉碎研磨至细度为100μm，再置于体积浓度为6％的氢氧化钠热碱液中浸泡2h，热碱液温度为55℃，取出冲洗沥干后；再置于体积浓度为8％的硝酸溶液中浸泡1.5h；取出冲洗烘干备用；
(2)混料：分为以下三个阶段
ⅰ：将聚氯乙烯树脂sg-5、苯乙烯丙烯腈共聚物、凹凸棒粘土和加气铝粉输送至高速混合机中，在温度140℃条件下混合40min；
ⅱ：将发泡剂、偶联剂、复合纤维增韧剂、云南腾冲火山石、页岩陶砂、十二烷基苯磺酸钠加入到高速混合机中，在温度160℃条件下混合70min；
ⅲ：将剩余其它原料加入到高速混合机中，在工作温度为180℃的条件下混合搅拌2h，得物料；
(3)挤出：将物料输送至螺杆造粒机中熔融共混挤出即制得本发明的节能环保木塑门窗材料；
上述的螺杆造粒机温区参数为：一区温度为115℃，二区温度为130℃，三区温度为140℃，四区温度为160℃，五区温度为175℃，六区温度为190℃，七区温度为205℃，八区温度为205℃；工作参数为：主机电流为280a，主机转速为380r/min。
对比例4
一种木塑门窗材料，其原料种类及组份与实施例2均相同，但制备方法如下：
上述节能环保木塑门窗材料的制备方法如下：
(1)云南腾冲火山石的表面处理：先将火山石粉碎研磨至细度为200μm，再置于体积浓度为8％的氢氧化钠热碱液中浸泡1.5h，热碱液温度为40℃，取出冲洗沥干后；再置于体积浓度为10％的硝酸溶液中浸泡1h；取出冲洗烘干备用；
(2)混料：分为以下三个阶段
ⅰ：将聚氯乙烯树脂sg-5、苯乙烯丙烯腈共聚物、凹凸棒粘土和加气铝粉输送至高速混合机中，在温度125℃条件下混合60min；
ⅱ：将发泡剂、偶联剂、复合纤维增韧剂、云南腾冲火山石、页岩陶砂、十二烷基苯磺酸钠加入到高速混合机中，在温度135℃条件下混合60min；
ⅲ：将剩余其它原料加入到高速混合机中，在工作温度为155℃的条件下混合搅拌3.5h，得物料；
(3)挤出：将物料输送至螺杆造粒机中熔融共混挤出即得；
上述的螺杆造粒机温区参数为：一区温度为120℃，二区温度为125℃，三区温度为135℃，四区温度为145℃，五区温度为155℃，六区温度为165℃，七区温度为175℃，八区温度为190℃；工作参数为：主机电流为240a，主机转速为340r/min。
对比例5
一种木塑门窗材料，pvc废旧料：45份，农作物秸秆粉：55份；润滑剂：0.5份；包覆剂：2份；偶联剂：1.5份；吸湿剂：1份；防老剂：1.5份；其他助剂：3份；其制备方法是先将pvc废旧料、农作物秸杆粉、润滑剂、包覆剂、偶联剂、吸湿剂、防老剂、其他助剂输送至混料机中低速混合5分钟，再经双螺杆挤出机在一定强度剪切的螺杆组合情况下混炼挤出、切粒，经过筛分脱水即得。
性能检测
上述实施例1-3以及对比例4-5制得的木塑材料(以统一的3mm木塑板为检测对象)性能参数如下表1、表2和表3所示：
表1
表2
表3
由上表1、表2和表3可知，本发明的节能环保木塑门窗材料在各方面性能上表现俱佳，具有显著地提升，可大大满足市场的需求，另外在对比下，实施例2制得的木塑门窗材料性能最优，其相应的配方用量及制备方法为最佳方案。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。