本發(fā)明屬于塑料門窗領域，具體涉及一種高強度塑料門窗及其制備方法。
背景技術：
塑料門窗按材質可分為pvc塑料門窗和玻璃纖維增強塑料(玻璃鋼)門窗，其中在各類建筑窗中，pvc塑料窗在節(jié)約型材生產能耗、回收料重復再利用和使用能耗方面有突出優(yōu)勢，在保溫節(jié)能方面有優(yōu)良的性能價格比。為增加窗的剛性，在窗框、窗扇、梃型材的受力桿件中，應根據(jù)抗風壓強度的設計和其它使用要求，確定使用何種增強型鋼。通過upvc樹脂與著色聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)或丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(asa)的共擠出，以及在白色型材上覆膜、噴涂可以獲得多種質感和多種表面色彩的裝飾效果。此外也有在upvc樹脂粉中加入色料混合擠出的本體染色技術。但對此技術仍有不同看法，故在選用時應特別慎重，要查驗該種型材經人工加速老化試驗后的顏色變化情況。建議在本體染色型材上覆同顏色膜以提高其耐候性。
在全球能源日益緊張，環(huán)境不斷惡化的壓力下，生物質材料由于環(huán)保性和功能性的突出也越來越引起人們的高度重視，將可再生的生物質資源轉化為新材料來替代不可再生資源的消耗是如今社會建設和發(fā)展的重要趨勢，而本發(fā)明則是用eva塑膠、改性硅藻土以及淀粉粘合劑等作為塑料門窗的原料，可以起到節(jié)約資源，并增強塑料門窗整體性能的良好綜合效果。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種高強度塑料門窗及其制備方法，該種塑料門窗力學性能優(yōu)異，具有強度高、韌性好、耐腐蝕的特點，且其制備簡單，能耗低，綠色環(huán)保，具有廣闊的市場前景。
為了達到上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)的：
一種高強度塑料門窗，包括以下按重量份計的原料：eva塑膠60-100份、聚丙烯纖維15-25份、碳化硅纖維10-20份、改性硅藻土20-30份、加氣鋁粉10-20份、淀粉粘合劑30-40份、聚氯乙烯8-12份、二乙烯苯2-4份、棕櫚蠟6-8份、松香醇10-20份、過氧化苯甲酰1-3份、烷基苯磺酸鈉2-4份、四丁基溴化銨3-5份、丙烯酸正丁酯4-6份、過硫酸銨2-4份、乙酸乙烯酯3-7份、馬來酸二丁酯4-8份、抗裂劑1-5份、增稠劑1-5份、發(fā)泡劑1-3份、穩(wěn)泡劑1-3份；
所述改性硅藻土由下列重量份的原料制成：硅藻土30份、鈦白粉8份、鋅鋇白4份、木質素3份、膨脹珍珠巖10份、三氯化鐵6份、正丁醛-苯胺縮合物3份、氧化鐠3份、蜜蠟6份、10,10’-氧代雙吩惡砒3份；其制備方法是將硅藻土置于5％-10％的鹽酸溶液中浸泡40-60分鐘，抽濾后將所得物料烘干，再與膨脹珍珠巖混合，在680-720℃下進行高溫煅燒1-2小時，取出冷卻到室溫后再與蜜蠟混合，通過研磨機研磨成120-160目的細粉，最后與剩余材料混合，通過球磨使所有原料粉末充分分散混合均勻即可。
進一步地，上述塑料門窗包括以下按重量份計的原料：eva塑膠80份、聚丙烯纖維20份、碳化硅纖維15份、改性硅藻土25份、加氣鋁粉15份、淀粉粘合劑35份、聚氯乙烯10份、二乙烯苯3份、棕櫚蠟7份、松香醇15份、過氧化苯甲酰2份、烷基苯磺酸鈉3份、四丁基溴化銨4份、丙烯酸正丁酯5份、過硫酸銨3份、乙酸乙烯酯5份、馬來酸二丁酯6份、抗裂劑3份、增稠劑3份、發(fā)泡劑2份、穩(wěn)泡劑2份。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)化方案，上述淀粉粘合劑通過以下步驟制得：
1)準備以下重量份數(shù)的原料：玉米淀粉30份、水50份、丙烯酸25份、十二硫醇5份、苯甲酸鈉3份、四硼酸鈉1份和膨潤土10份；
2)將準備好的玉米淀粉、水、丙烯酸和十二硫醇混合，再加熱至65-75℃進行糊化；
3)將糊化后的生成物置于60co-γ射線輻射場中進行輻射接枝聚合，接收劑量為0.5-1.5kgy；
4)在輻射接枝聚合后的產物中添加所述苯甲酸鈉、四硼酸鈉和膨潤土得到淀粉粘合劑。
優(yōu)選地，所述抗裂劑為木質纖維素。
優(yōu)選地，所述增稠劑為甲基纖維素醚、羥乙基纖維素醚、羧甲基纖維素醚中的一種或者多種。
優(yōu)選地，所述發(fā)泡劑為十二烷基苯磺酸鈉、松香、苯磺酸鈉中的一種或者多種。
優(yōu)選地，所述穩(wěn)泡劑為硅樹脂聚醚乳液、聚乙烯醇或fm-550型穩(wěn)泡劑中的一種。
所述的一種高強度塑料門窗的制備方法，按照以下步驟進行：
(1)按重量份配比稱取原料；
(2)將上述聚丙烯纖維、碳化硅纖維烘干磨粉，加入松香醇中攪拌均勻，再置于46-52℃溫度下潤脹1-2h，室溫下停放至常溫，加入聚氯乙烯、二乙烯苯以及過氧化苯甲酰，在115-125℃的油浴中加熱攪拌1-2小時，出料冷卻，得預塑化纖維；
(3)將四丁基溴化銨和過硫酸銨加入其重量的2-4倍的去離子水中，攪拌均勻后加入棕櫚蠟和烷基苯磺酸鈉，攪拌均勻后得防腐液；
(4)將淀粉粘合劑加入其重量的2-4倍的去離子水中，加入所述預塑化纖維、防腐液，在400-600r/min條件下攪拌2-4分鐘，得防腐纖維液；
(5)將改性硅藻土、加氣鋁粉加入其重量1.2-2倍的去離子水中，加入丙烯酸正丁酯、乙酸乙烯酯以及馬來酸二丁酯，攪拌均勻后在85-95℃下保溫反應30-50分鐘，加入防腐纖維液，保溫攪拌20-40分鐘，再在75-85℃下保溫40-50分鐘，出料冷卻，在55-65℃下真空干燥，得熱塑性纖維樹脂；
(6)將熱塑性纖維樹脂與剩余原料混合，送入加料擠出機內，加熱攪拌至熔化，將熔化液擠入模具內并定型，擠出速度控制為2-3m/min，最后經由模具定型的pvc型材通過冷卻水箱穿水冷卻成型，即可。
本發(fā)明具有如下有益效果：
(1)本發(fā)明的塑料門窗原料來源廣泛，成本低，生產能耗低，無廢氣、廢液排放，符合國家倡導的綠色環(huán)保的標準；
(2)本發(fā)明通過將聚丙烯纖維、碳化硅纖維經過熱潤脹處理，提高了纖維素的分散性，使二乙烯苯等成分對纖維素的可及度增加，經過熱反應后羥基數(shù)量減小，纖維素結晶結構被破壞，獲得熱塑性，同時由于羥基數(shù)量的減少，纖維的尺寸穩(wěn)定性、耐候性、耐腐蝕性等都得到了相應的增加，進而提高了成品門窗的抗壓、抗拉、抗折強度、韌性以及耐腐蝕性等各項力學物理性能，滿足門窗在不同環(huán)境下的使用條件，延長塑料門窗的使用壽命。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明的具體實施方式作進一步描述，以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
實施例1
一種高強度塑料門窗，稱取以下原料：eva塑膠60kg、聚丙烯纖維15kg、碳化硅纖維10kg、改性硅藻土20kg、加氣鋁粉10kg、淀粉粘合劑30kg、聚氯乙烯8kg、二乙烯苯2kg、棕櫚蠟6kg、松香醇10kg、過氧化苯甲酰1kg、烷基苯磺酸鈉2kg、四丁基溴化銨3kg、丙烯酸正丁酯4kg、過硫酸銨2kg、乙酸乙烯酯3kg、馬來酸二丁酯4kg、抗裂劑1kg、增稠劑1kg、發(fā)泡劑1kg、穩(wěn)泡劑1kg；
所述改性硅藻土由下列原料制成：硅藻土30kg、鈦白粉8kg、鋅鋇白4kg、木質素3kg、膨脹珍珠巖10kg、三氯化鐵6kg、正丁醛-苯胺縮合物3kg、氧化鐠3kg、蜜蠟6kg、10,10’-氧代雙吩惡砒3kg；其制備方法是將硅藻土置于5％的鹽酸溶液中浸泡40分鐘，抽濾后將所得物料烘干，再與膨脹珍珠巖混合，在680℃下進行高溫煅燒1小時，取出冷卻到室溫后再與蜜蠟混合，通過研磨機研磨成120目的細粉，最后與剩余材料混合，通過球磨使所有原料粉末充分分散混合均勻即可。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)化方案，上述淀粉粘合劑通過以下步驟制得：
1)稱取以下原料：玉米淀粉30kg、水50kg、丙烯酸25kg、十二硫醇5kg、苯甲酸鈉3kg、四硼酸鈉1kg和膨潤土10kg；
2)將準備好的玉米淀粉、水、丙烯酸和十二硫醇混合，再加熱至65℃進行糊化；
3)將糊化后的生成物置于60co-γ射線輻射場中進行輻射接枝聚合，接收劑量為0.5kgy；
4)在輻射接枝聚合后的產物中添加所述苯甲酸鈉、四硼酸鈉和膨潤土得到淀粉粘合劑。
其中，上述抗裂劑采用木質纖維素；增稠劑采用甲基纖維素醚；發(fā)泡劑采用十二烷基苯磺酸鈉；穩(wěn)泡劑采用硅樹脂聚醚乳液。
上述的一種高強度塑料門窗的制備方法，按照以下步驟進行：
(1)按重量稱取原料；
(2)將上述聚丙烯纖維、碳化硅纖維烘干磨粉，加入松香醇中攪拌均勻，再置于46℃溫度下潤脹1h，室溫下停放至常溫，加入聚氯乙烯、二乙烯苯以及過氧化苯甲酰，在115-125℃的油浴中加熱攪拌1小時，出料冷卻，得預塑化纖維；
(3)將四丁基溴化銨和過硫酸銨加入其重量的2倍的去離子水中，攪拌均勻后加入棕櫚蠟和烷基苯磺酸鈉，攪拌均勻后得防腐液；
(4)將淀粉粘合劑加入其重量的2倍的去離子水中，加入所述預塑化纖維、防腐液，在400r/min條件下攪拌2分鐘，得防腐纖維液；
(5)將改性硅藻土、加氣鋁粉加入其重量1.2倍的去離子水中，加入丙烯酸正丁酯、乙酸乙烯酯以及馬來酸二丁酯，攪拌均勻后在85℃下保溫反應30分鐘，加入防腐纖維液，保溫攪拌20分鐘，再在75-85℃下保溫40分鐘，出料冷卻，在55℃下真空干燥，得熱塑性纖維樹脂；
(6)將熱塑性纖維樹脂與剩余原料混合，送入加料擠出機內，加熱攪拌至熔化，將熔化液擠入模具內并定型，擠出速度控制為2m/min，最后經由模具定型的pvc型材通過冷卻水箱穿水冷卻成型，即制得本發(fā)明的高強度塑料門窗。
實施例2
一種高強度塑料門窗，稱取以下原料：eva塑膠80kg、聚丙烯纖維20kg、碳化硅纖維15kg、改性硅藻土25kg、加氣鋁粉15kg、淀粉粘合劑35kg、聚氯乙烯10kg、二乙烯苯3kg、棕櫚蠟7kg、松香醇15kg、過氧化苯甲酰2kg、烷基苯磺酸鈉3kg、四丁基溴化銨4kg、丙烯酸正丁酯5kg、過硫酸銨3kg、乙酸乙烯酯5kg、馬來酸二丁酯6kg、抗裂劑3kg、增稠劑3kg、發(fā)泡劑2kg、穩(wěn)泡劑2kg；
所述改性硅藻土由下列原料制成：硅藻土30kg、鈦白粉8kg、鋅鋇白4kg、木質素3kg、膨脹珍珠巖10kg、三氯化鐵6kg、正丁醛-苯胺縮合物3kg、氧化鐠3kg、蜜蠟6kg、10,10’-氧代雙吩惡砒3kg；其制備方法是將硅藻土置于8％的鹽酸溶液中浸泡50分鐘，抽濾后將所得物料烘干，再與膨脹珍珠巖混合，在700℃下進行高溫煅燒1.5小時，取出冷卻到室溫后再與蜜蠟混合，通過研磨機研磨成140目的細粉，最后與剩余材料混合，通過球磨使所有原料粉末充分分散混合均勻即可。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)化方案，上述淀粉粘合劑通過以下步驟制得：
1)稱取以下原料：玉米淀粉30kg、水50kg、丙烯酸25kg、十二硫醇5kg、苯甲酸鈉3kg、四硼酸鈉1kg和膨潤土10kg；
2)將準備好的玉米淀粉、水、丙烯酸和十二硫醇混合，再加熱至70℃進行糊化；
3)將糊化后的生成物置于60co-γ射線輻射場中進行輻射接枝聚合，接收劑量為1.0kgy；
4)在輻射接枝聚合后的產物中添加所述苯甲酸鈉、四硼酸鈉和膨潤土得到淀粉粘合劑。
其中，上述抗裂劑采用木質纖維素；增稠劑采用甲基纖維素醚和羧甲基纖維素醚兩種混合物，且兩者之間的質量比為1:1；發(fā)泡劑采用松香和苯磺酸鈉兩種混合物，且兩者之間的質量比為1:2；穩(wěn)泡劑采用fm-550型穩(wěn)泡劑。
上述的一種高強度塑料門窗的制備方法，按照以下步驟進行：
(1)按重量稱取原料；
(2)將上述聚丙烯纖維、碳化硅纖維烘干磨粉，加入松香醇中攪拌均勻，再置于49℃溫度下潤脹1.5h，室溫下停放至常溫，加入聚氯乙烯、二乙烯苯以及過氧化苯甲酰，在120℃的油浴中加熱攪拌1.5小時，出料冷卻，得預塑化纖維；
(3)將四丁基溴化銨和過硫酸銨加入其重量的3倍的去離子水中，攪拌均勻后加入棕櫚蠟和烷基苯磺酸鈉，攪拌均勻后得防腐液；
(4)將淀粉粘合劑加入其重量的3倍的去離子水中，加入所述預塑化纖維、防腐液，在500r/min條件下攪拌3分鐘，得防腐纖維液；
(5)將改性硅藻土、加氣鋁粉加入其重量1.6倍的去離子水中，加入丙烯酸正丁酯、乙酸乙烯酯以及馬來酸二丁酯，攪拌均勻后在90℃下保溫反應40分鐘，加入防腐纖維液，保溫攪拌30分鐘，再在80℃下保溫45分鐘，出料冷卻，在60℃下真空干燥，得熱塑性纖維樹脂；
(6)將熱塑性纖維樹脂與剩余原料混合，送入加料擠出機內，加熱攪拌至熔化，將熔化液擠入模具內并定型，擠出速度控制為2.5m/min，最后經由模具定型的pvc型材通過冷卻水箱穿水冷卻成型，即制得本發(fā)明的高強度塑料門窗。
實施例3
一種高強度塑料門窗，稱取以下原料：eva塑膠100kg、聚丙烯纖維25kg、碳化硅纖維20kg、改性硅藻土30kg、加氣鋁粉20kg、淀粉粘合劑40kg、聚氯乙烯12kg、二乙烯苯4kg、棕櫚蠟8kg、松香醇20kg、過氧化苯甲酰3kg、烷基苯磺酸鈉4kg、四丁基溴化銨5kg、丙烯酸正丁酯6kg、過硫酸銨4kg、乙酸乙烯酯7kg、馬來酸二丁酯8kg、抗裂劑5kg、增稠劑5kg、發(fā)泡劑3kg、穩(wěn)泡劑3kg；
所述改性硅藻土由下列原料制成：硅藻土30kg、鈦白粉8kg、鋅鋇白4kg、木質素3kg、膨脹珍珠巖10kg、三氯化鐵6kg、正丁醛-苯胺縮合物3kg、氧化鐠3kg、蜜蠟6kg、10,10’-氧代雙吩惡砒3kg；其制備方法是將硅藻土置于10％的鹽酸溶液中浸泡60分鐘，抽濾后將所得物料烘干，再與膨脹珍珠巖混合，在720℃下進行高溫煅燒2小時，取出冷卻到室溫后再與蜜蠟混合，通過研磨機研磨成160目的細粉，最后與剩余材料混合，通過球磨使所有原料粉末充分分散混合均勻即可。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)化方案，上述淀粉粘合劑通過以下步驟制得：
1)稱取以下原料：玉米淀粉30kg、水50kg、丙烯酸25kg、十二硫醇5kg、苯甲酸鈉3kg、四硼酸鈉1kg和膨潤土10kg；
2)將準備好的玉米淀粉、水、丙烯酸和十二硫醇混合，再加熱至75℃進行糊化；
3)將糊化后的生成物置于60co-γ射線輻射場中進行輻射接枝聚合，接收劑量為1.5kgy；
4)在輻射接枝聚合后的產物中添加所述苯甲酸鈉、四硼酸鈉和膨潤土得到淀粉粘合劑。
其中，上述抗裂劑采用木質纖維素；增稠劑采用羥乙基纖維素醚；發(fā)泡劑采用苯磺酸鈉；穩(wěn)泡劑采用聚乙烯醇。
上述的一種高強度塑料門窗的制備方法，按照以下步驟進行：
(1)按重量稱取原料；
(2)將上述聚丙烯纖維、碳化硅纖維烘干磨粉，加入松香醇中攪拌均勻，再置于52℃溫度下潤脹2h，室溫下停放至常溫，加入聚氯乙烯、二乙烯苯以及過氧化苯甲酰，在115-125℃的油浴中加熱攪拌2小時，出料冷卻，得預塑化纖維；
(3)將四丁基溴化銨和過硫酸銨加入其重量的4倍的去離子水中，攪拌均勻后加入棕櫚蠟和烷基苯磺酸鈉，攪拌均勻后得防腐液；
(4)將淀粉粘合劑加入其重量的4倍的去離子水中，加入所述預塑化纖維、防腐液，在600r/min條件下攪拌4分鐘，得防腐纖維液；
(5)將改性硅藻土、加氣鋁粉加入其重量2倍的去離子水中，加入丙烯酸正丁酯、乙酸乙烯酯以及馬來酸二丁酯，攪拌均勻后在95℃下保溫反應50分鐘，加入防腐纖維液，保溫攪拌40分鐘，再在85℃下保溫50分鐘，出料冷卻，在65℃下真空干燥，得熱塑性纖維樹脂；
(6)將熱塑性纖維樹脂與剩余原料混合，送入加料擠出機內，加熱攪拌至熔化，將熔化液擠入模具內并定型，擠出速度控制為3m/min，最后經由模具定型的pvc型材通過冷卻水箱穿水冷卻成型，即制得本發(fā)明的高強度塑料門窗。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。