本发明涉及塑钢型材生产技术领域，具体涉及一种耐火阻燃门窗塑钢型材及其制备方法。
背景技术：
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。
在房屋建筑中主要用于推拉，平开门窗、护栏、管材和吊顶材料的应用，通过新的工艺流程处理也广泛用在汽车发动机保护板方面，不仅重量轻，而且韧性好，具有刚的优良性质，有时候也被称作合金塑钢。
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偶联剂，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。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种耐火阻燃门窗塑钢型材及其制备方法，制备简单，环保污染小，具有优异的阻燃性能及较佳的力学性能。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种耐火阻燃门窗塑钢型材，由下列重量份的原料制成：聚氯乙烯60-80份、聚醚酰亚胺30-40份、醋酸乙酯15-25份、氮化硅10-20份、改性氢氧化镁20-30份、碳化硅晶须10-30份、铝矾土10-20份、碳酸钙5-15份、复合阻燃剂3-8份、云母粉5-10份、无机纤维2-8份、纳米二氧化硅5-10份、紫外线吸收剂3-8份、偶联剂2-4份和增塑剂4-10份。
优选的，由下列重量份的原料制成：聚氯乙烯70份、聚醚酰亚胺35份、醋酸乙酯20份、氮化硅15份、改性氢氧化镁20-30份、碳化硅晶须20份、铝矾土15份、碳酸钙10份、复合阻燃剂5份、云母粉7份、无机纤维5份、纳米二氧化硅7份、紫外线吸收剂5份、偶联剂3份和增塑剂7份。
优选的，所述改性氢氧化镁制备方法为：
（1）将氢氧化镁进行干燥处理；
（2）将氢氧化镁放入反应釜中，并将反应釜升温至80-90℃；
（3）开动搅拌器，使反应釜中的氢氧化镁搅拌10-20分钟，搅拌速率为400-500rpm；
（4）向反应釜中加入硬脂酸改性剂，反应时间3-5h；
（5）将反应釜中的氢氧化镁进行过滤、烘干、过筛，即得所述的改性氢氧化镁。
优选的，所述无机纤维为石英玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维中的一种或两种以上的混合物。
优选的，所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂uv-p、紫外线吸收剂uv-0、紫外线吸收剂uv-327中的一种或两种以上的混合物。
优选的，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
优选的，所述增塑剂为二甘醇二苯甲酸酯。
本发明还提供了上述耐火阻燃门窗塑钢型材的制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述重量份称取各种原料；
（2）将所述重量的聚氯乙烯、聚醚酰亚胺、氮化硅在高温180-200℃下加热40-60min，待完全熔化成粘流态时，加入所述重量的碳化硅晶须、铝矾土、碳酸钙、云母粉、纳米二氧化硅，以300-400r/min的转速，搅拌混合50-70min，得到混合料a；
（3）将所述重量的复合阻燃剂加入到所述重量的醋酸乙酯中，超声分散30-40min，再加入所述重量的偶联剂，再继续分散15-25min，得到混合料b；
（4）将步骤（3）中所得的混合料b加入到步骤（2）中所得的混合料a中，再加入所述重量的紫外线吸收剂和增塑剂，在高温180-200℃，压力10-20mpa的环境下，搅拌混合40-60min，得到混合料c；
（5）利用锥形双螺杆挤出机，在高温140-160℃，压力20-28mpa的条件下，将步骤（4）中所得的混合料c附着在所需尺寸的异型钢衬上，经真空冷却，即得门窗型材。
优选的，所述步骤（5）中的锥形双螺杆挤出机的螺杆的转速为120-160r/min。
优选的，所述步骤（5）中的真空冷却的真空值为0.04-0.08mpa。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明提供一种耐火阻燃门窗塑钢型材及其制备方法，制备简单，环保污染小，具有优异的阻燃性能及较佳的力学性能。
（2）本发明以聚氯乙烯、聚醚酰亚胺、改性氢氧化镁为主要原料，利用这些原料本身具有的阻燃性能，可有效提高了本发明的门窗塑钢型材的阻燃效果。
（3）本发明通过添加碳化硅晶须、铝矾土、碳酸钙、云母粉、纳米二氧化硅，进一步提高型材的阻燃能力，而且环保污染小，同时，可有效地加强塑钢型材的力学性能。
（4）本发明通过采用复合阻燃剂有效地提高型材的阻燃能力。
（5）本发明各原料间相容性好，且通过各原料间的有机组合，使得塑钢型材不仅具有较好的力学性能，同时还具有较好的阻燃性能和耐腐蚀性能。
（6）本发明的提供的方法生产效率高，生产成本低，劳动强度小。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。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
一种耐火阻燃门窗塑钢型材，由下列重量份的原料制成：聚氯乙烯70份、聚醚酰亚胺35份、醋酸乙酯20份、氮化硅15份、改性氢氧化镁20-30份、碳化硅晶须20份、铝矾土15份、碳酸钙10份、复合阻燃剂5份、云母粉7份、无机纤维5份、纳米二氧化硅7份、紫外线吸收剂5份、偶联剂3份和增塑剂7份。
其中，所述改性氢氧化镁制备方法为：
（1）将氢氧化镁进行干燥处理；
（2）将氢氧化镁放入反应釜中，并将反应釜升温至80℃；
（3）开动搅拌器，使反应釜中的氢氧化镁搅拌10分钟，搅拌速率为400rpm；
（4）向反应釜中加入硬脂酸改性剂，反应时间3h；
（5）将反应釜中的氢氧化镁进行过滤、烘干、过筛，即得所述的改性氢氧化镁。
其中，所述无机纤维为石英玻璃纤维和陶瓷纤维的混合物。
其中，所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂uv-p。
其中，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
其中，所述增塑剂为二甘醇二苯甲酸酯。
本发明还提供上述耐火阻燃门窗塑钢型材的制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述重量份称取各种原料；
（2）将所述重量的聚氯乙烯、聚醚酰亚胺、氮化硅在高温190℃下加热50min，待完全熔化成粘流态时，加入所述重量的碳化硅晶须、铝矾土、碳酸钙、云母粉、纳米二氧化硅，以350r/min的转速，搅拌混合60min，得到混合料a；
（3）将所述重量的复合阻燃剂加入到所述重量的醋酸乙酯中，超声分散35min，再加入所述重量的偶联剂，再继续分散20min，得到混合料b；
（4）将步骤（3）中所得的混合料b加入到步骤（2）中所得的混合料a中，再加入所述重量的紫外线吸收剂和增塑剂，在高温190℃，压力15mpa的环境下，搅拌混合50min，得到混合料c；
（5）利用锥形双螺杆挤出机，在高温150℃，压力24mpa的条件下，将步骤（4）中所得的混合料c附着在所需尺寸的异型钢衬上，经真空冷却，即得门窗型材。
其中，所述步骤（5）中的锥形双螺杆挤出机的螺杆的转速为140r/min。
其中，所述步骤（5）中的真空冷却的真空值为0.06mpa。
实施例2
一种耐火阻燃门窗塑钢型材，由下列重量份的原料制成：聚氯乙烯60份、聚醚酰亚胺30份、醋酸乙酯15份、氮化硅10份、改性氢氧化镁20份、碳化硅晶须10份、铝矾土10份、碳酸钙5份、复合阻燃剂3份、云母粉5份、无机纤维2份、纳米二氧化硅5份、紫外线吸收剂3份、偶联剂2份和增塑剂4份。
其中，所述改性氢氧化镁制备方法为：
（1）将氢氧化镁进行干燥处理；
（2）将氢氧化镁放入反应釜中，并将反应釜升温至90℃；
（3）开动搅拌器，使反应釜中的氢氧化镁搅拌20分钟，搅拌速率为500rpm；
（4）向反应釜中加入硬脂酸改性剂，反应时间5h；
（5）将反应釜中的氢氧化镁进行过滤、烘干、过筛，即得所述的改性氢氧化镁。
其中，所述无机纤维为陶瓷纤维和金属纤维的混合物。
其中，所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂uv-0。
其中，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
其中，所述增塑剂为二甘醇二苯甲酸酯。
本发明还提供了上述耐火阻燃门窗塑钢型材的制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述重量份称取各种原料；
（2）将所述重量的聚氯乙烯、聚醚酰亚胺、氮化硅在高温180℃下加热40min，待完全熔化成粘流态时，加入所述重量的碳化硅晶须、铝矾土、碳酸钙、云母粉、纳米二氧化硅，以300r/min的转速，搅拌混合50min，得到混合料a；
（3）将所述重量的复合阻燃剂加入到所述重量的醋酸乙酯中，超声分散30min，再加入所述重量的偶联剂，再继续分散15min，得到混合料b；
（4）将步骤（3）中所得的混合料b加入到步骤（2）中所得的混合料a中，再加入所述重量的紫外线吸收剂和增塑剂，在高温180℃，压力10mpa的环境下，搅拌混合40min，得到混合料c；
（5）利用锥形双螺杆挤出机，在高温140℃，压力20mpa的条件下，将步骤（4）中所得的混合料c附着在所需尺寸的异型钢衬上，经真空冷却，即得门窗型材。
其中，所述步骤（5）中的锥形双螺杆挤出机的螺杆的转速为120r/min。
其中，所述步骤（5）中的真空冷却的真空值为0.04mpa。
实施例3
一种耐火阻燃门窗塑钢型材，由下列重量份的原料制成：聚氯乙烯80份、聚醚酰亚胺40份、醋酸乙酯25份、氮化硅20份、改性氢氧化镁30份、碳化硅晶须10-30份、铝矾土20份、碳酸钙15份、复合阻燃剂8份、云母粉10份、无机纤维8份、纳米二氧化硅10份、紫外线吸收剂8份、偶联剂4份和增塑剂10份。
其中，所述改性氢氧化镁制备方法为：
（1）将氢氧化镁进行干燥处理；
（2）将氢氧化镁放入反应釜中，并将反应釜升温至85℃；
（3）开动搅拌器，使反应釜中的氢氧化镁搅拌15分钟，搅拌速率为450rpm；
（4）向反应釜中加入硬脂酸改性剂，反应时间4h；
（5）将反应釜中的氢氧化镁进行过滤、烘干、过筛，即得所述的改性氢氧化镁。
其中，所述无机纤维为石英玻璃纤维和金属纤维的混合物。
其中，所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂uv-327。
其中，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
其中，所述增塑剂为二甘醇二苯甲酸酯。
本发明还提供了上述耐火阻燃门窗塑钢型材的制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述重量份称取各种原料；
（2）将所述重量的聚氯乙烯、聚醚酰亚胺、氮化硅在高温200℃下加热60min，待完全熔化成粘流态时，加入所述重量的碳化硅晶须、铝矾土、碳酸钙、云母粉、纳米二氧化硅，以400r/min的转速，搅拌混合70min，得到混合料a；
（3）将所述重量的复合阻燃剂加入到所述重量的醋酸乙酯中，超声分散40min，再加入所述重量的偶联剂，再继续分散25min，得到混合料b；
（4）将步骤（3）中所得的混合料b加入到步骤（2）中所得的混合料a中，再加入所述重量的紫外线吸收剂和增塑剂，在高温200℃，压力20mpa的环境下，搅拌混合60min，得到混合料c；
（5）利用锥形双螺杆挤出机，在高温160℃，压力28mpa的条件下，将步骤（4）中所得的混合料c附着在所需尺寸的异型钢衬上，经真空冷却，即得门窗型材。
其中，所述步骤（5）中的锥形双螺杆挤出机的螺杆的转速为160r/min。
其中，所述步骤（5）中的真空冷却的真空值为0.08mpa。
综上所述，本发明提供一种耐火阻燃门窗塑钢型材及其制备方法，制备简单，环保污染小，具有优异的阻燃性能及较佳的力学性能。通过将聚氯乙烯、聚醚酰亚胺、改性氢氧化镁为主要原料，利用这些原料本身具有的阻燃性能，可有效提高了本发明的门窗塑钢型材的阻燃效果，通过添加碳化硅晶须、铝矾土、碳酸钙、云母粉、纳米二氧化硅，进一步提高型材的阻燃能力，而且环保污染小，同时，可有效地加强塑钢型材的力学性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。