一种生物质基轻质窗户型材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质基轻质窗户型材的制备方法，步骤包括：制备空芯生物质基热塑窗户型材、制备生物质基聚氨酯硬泡沫材料和制备生物质基轻质窗户型材。本发明专利技术提供的方法以生物质为原料，将生物质原料酶解、发酵分离后的包括木质素的渣料作为生产热塑材料的原料，经过混合、热塑挤压，制得空芯生物质基热塑窗户型材；通过发泡机将组合生物多元醇成品与异氰酸酯按比例高速混合即得到生物质基聚氨酯硬泡沫材料，通过发泡机在所述空芯生物质基热塑窗户型材内部空间浇注生物质基聚氨酯硬泡沫材料，使之成为实芯的轻质窗户型材。本发明专利技术制得的窗户型材具有较高的抗张强度，且具有不吸水的特性。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质基轻质窗户型材的制备方法
本专利技术涉及建筑装饰行业领域，尤其涉及一种生物质基轻质窗户型材的制备方法。
技术介绍
随着现代工业的发展及世界人口的激增，能源危机、粮食危机、环境危机日益加剧。当前世界经济过分依赖于石油、煤炭等化石资源，其不可再生性正导致此类资源逐渐枯竭，而且价格在节节攀升，燃烧此类资源产生大量的二氧化碳、二氧化硫等气体及悬浮颗粒物已造成气候环境的日益恶化。寻找可再生的清洁能源替代它们成为各国科研部门关注的焦点。其中生物质能源因具有来源广泛、价格低廉、可再生性强、二氧化碳可循环利用等优点，成为最具潜力的能源物质。木质素属于天然高分子化合物，是储量巨大而且可再生的有机资源，广泛存在于植物体内。聚氨酯由于其价格低廉、性能优越，已成为现代高分子工业发展最快的品种之一。由于木质素具有羟基等多种官能团，经过开发后可以替代石油基化学品(如石油基多元醇)，成为有机化合物的重要来源，用于合成聚氨酯等高分子材料。现有技术中，木质素成分只能以填料的形式存在于最终制备的聚氨酯中，因此，一方面无法实现用木质素成分替代石油基多元醇的目的，另一方面木质素成分不能在聚氨酯中起到大分子多官能度交联核的作用，造成木质素成分与聚氨酯的结合性能较差。
技术实现思路
为了克服现有技术缺陷，本专利技术提出了一种生物质基轻质窗户型材的制备方法，步骤包括：制备空芯生物质基热塑窗户型材、制备生物质基聚氨酯硬泡沫材料和制备生物质基轻质窗户型材，其中，所述制备空芯生物质基热塑窗户型材，其步骤包括：1)木质素脱水；将木质素置于真空反应釜中，打开真空系统，控制釜内真空度为0.06～0.09MPa，先将釜内温度升至75～90℃，持续10～15min，然后将釜内温度升至110～120℃，持续12～20min后冷却至35～45℃出料，使得木质素的含水量为5％以下；2)将木质素放入微细粉碎机中进行粉碎，使得木质素的目数为400～600；3)按质量份数选取5～10份增容增塑剂投入搅拌罐中，搅拌罐的温度为70～80℃，搅拌时间为30～50min，转速为100～120r/min；4)选取步骤2)制得的75～90份木质素投入到搅拌罐中，与所述增容增塑剂一起搅拌，搅拌罐的温度为80～90℃，搅拌时间为20～30min，转速为800～1000r/min；5)选取10～20份PVC树脂投入到搅拌罐中，与所述木质素和增容增塑剂一起搅拌，搅拌罐的温度为100～120℃，搅拌时间为20～30min，转速为1200～1500r/min；6)将经过步骤5制得的混合料投入恒温加热的捏合机中，捏合时间为10～15min，制得混炼料；7)将步骤6制得的混炼料投入到双螺旋挤压机进行热塑挤压，挤压机的出料口设置有空芯窗户型材模具，即可得到空芯窗户型材，所述双螺旋挤压的挤压条件为：进料口温度20-80℃，输送段温度80～120℃，熔融段温度为130～160℃，剪切压缩段温度为160～180℃，挤出口温度为130～150℃；所述制备生物质基聚氨酯硬泡沫材料，其步骤包括：1)按质量份数，将40～50份聚乙二醇400和20～25份丙三醇放入反应釜中进行搅拌，反应釜的温度升至60～80℃时，加入25～40份的木质素和0.5～1份的浓硫酸，继续搅拌，温度升至140～160℃，搅拌时间为60～90min，制得生物质基聚氨酯液化产物；2)将和体系中的浓硫酸化学等量反应量的氢氧化钠加入到反应釜中，反应釜的真空度为0.09～0.12MPa，真空脱水至无冷凝液产生，降温至常温即制得生物多元醇成品；3)将阻燃剂、匀泡剂和发泡剂等助剂加入到所述生物多元醇成品即得组合生物多元醇；4)通过发泡机将组合生物多元醇成品与异氰酸酯按比例高速混合即得到生物质基聚氨酯硬泡沫材料；所述制备生物质基轻质窗户型材，其步骤为：通过发泡机在空芯窗户型材空间浇注生物质基聚氨酯硬泡沫材料，使之成为实芯的生物质基轻质窗户型材。优选方案是：所述增容增塑剂为乙二醇、柠檬酸酯、甘油、聚乙二醇、聚丙二醇、三乙酸甘油酯、硬脂酸、单硬脂酸甘油脂中的一种或几种按任意比例混合。优选方案是：所述双螺旋挤压机的主机螺杆转速为400～600r/min。优选方案是：所述捏合机的温度为120～140℃。优选方案是：所述发泡机为喷涂或浇注型聚氨酯发泡机。本专利技术的有益效果如下：1)由于此窗户型材空腔内浇注了轻质聚氨酯硬泡沫材料，可以使生物质基热塑窗户型材的壁厚大大减少，而轻质聚氨酯硬泡沫材料的密度仅仅是生物质基热塑材料密度的几十分之一，减轻了此窗户型材总体的重量。2)由于浇注的轻质聚氨酯硬泡沫材料比普通窗户型材空腔中的空气或其它填充物具有较低的导热系数，使得此窗户型材具有优良的节能保温、隔音效果。3)由于轻质聚氨酯硬泡沫材料填充于整个窗户型材的空腔内，使得此窗户型材是一个密实的整体，使得此窗户型材具有强度高、抗折、抗弯、抗变形、实木感、握螺钉力强等优点。4)本专利技术提供的方法以生物质为原料，将生物质原料酶解、发酵分离后的包括木质素的渣料作为生产热塑材料的原料，具有良好的聚合性能，再与PVC树脂、助剂等混合热塑挤压后，使得到的生物质基热塑材料仍具有较高的抗张强度，且具有不吸水的特性。以木质素为原料，将其转化为附加值较高的生物质基热塑材料及生物质基聚氨酯硬泡沫塑料，具有较高的经济效益。5)本专利技术中用到了大量的生物质基原料，符合国家产业政策对农业废弃物的资源化利用的引导方向，属于环境友好型的产业。附图说明图1为制备空芯生物质基热塑窗户型材流程框图；图2为制备生物质基聚氨酯硬泡沫材料流程框图；图3为制备生物质基轻质窗户型材流程框图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1本实施例提供了一种生物质基轻质窗户型材的制备方法，步骤包括：制备空芯生物质基热塑窗户型材、制备生物质基聚氨酯硬泡沫材料和制备生物质基轻质窗户型材，其中，所述制备空芯生物质基热塑窗户型材，其步骤包括：1)木质素脱水：将木质素置于真空反应釜中，打开真空系统，控制釜内真空度为0.06MPa，先将釜内温度升至75℃，持续10min，然后将釜内温度升至110℃，持续12min后冷却至35℃出料，使得木质素的含水量为5％以下；2)将木质素放入微细粉碎机中进行粉碎，选取粉碎后的400目的木质素；3)按质量份数选取5份增容增塑剂投入搅拌罐中，搅拌罐的温度为70℃，搅拌时间为30min，转速为100r/min；4)选取步骤2)制得的75份木质素投入到搅拌罐中，与所述增容增塑剂一起搅拌，搅拌罐的温度为80℃，搅拌时间为20min，转速为800r/min；5)选取10份PVC树脂投入到搅拌罐中，与所述木质素和增容增塑剂一起搅拌，搅拌罐的温度为100℃，搅拌时间为20～30min，转速为1200r/min；6)将经过步骤5制得的混合料投入恒温加热的捏合机中，捏合时间为10min，温度为120℃，制得混炼料；7)将步骤6制得的混炼料投入到双螺旋挤压机进行热塑挤压，挤压机的出料口设置有空芯窗户型材模具，即可得到空芯窗户型材，所述双螺旋挤压的挤压条件为：进料口温度20℃，输送段温度80℃，熔融段温度为130℃，剪切压缩段温度为160℃，挤出口温度为130℃，所述双螺旋挤压机的主机螺杆转速为400r/min；所述制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质基轻质窗户型材的制备方法，其特征在于，步骤包括：制备空芯生物质基热塑窗户型材、制备生物质基聚氨酯硬泡沫材料和制备生物质基轻质窗户型材，其中，所述制备空芯生物质基热塑窗户型材，其步骤包括：1)木质素脱水：将木质素置于真空反应釜中，打开真空系统，控制釜内真空度为0.06～0.09MPa，先将釜内温度升至75～90℃，持续10～15min，然后将釜内温度升至110～120℃，持续12～20min后冷却至35～45℃出料，使得木质素的含水量为5％以下；2)将木质素放入微细粉碎机中进行粉碎，使得木质素的目数为400～600；3)按质量份数选取5～10份增容增塑剂投入搅拌罐中，搅拌罐的温度为70～80℃，搅拌时间为30～50min，转速为100～120r/min；4)选取步骤2)制得的75～90份木质素投入到搅拌罐中，与所述增容增塑剂一起搅拌，搅拌罐的温度为80～90℃，搅拌时间为20～30min，转速为800～1000r/min；5)选取10～20份PVC树脂投入到搅拌罐中，与所述木质素和增容增塑剂一起搅拌，搅拌罐的温度为100～120℃，搅拌时间为20～30min，转速为1200～1500r/min；6)将经过步骤5制得的混合料投入恒温加热的捏合机中，捏合时间为10～15min，制得混炼料；7)将步骤6制得的混炼料投入到双螺旋挤压机进行热塑挤压，挤压机的出料口设置有空芯窗户型材模具，即可得到空芯窗户型材，所述双螺旋挤压的挤压条件为：进料口温度20‑80℃，输送段温度80～120℃，熔融段温度为130～160℃，剪切压缩段温度为160～180℃，挤出口温度为130～150℃；所述制备生物质基聚氨酯硬泡沫材料，其步骤包括：1)按质量份数，将40～50份聚乙二醇400和20～25份丙三醇放入反应釜中进行搅拌，反应釜的温度升至60～80℃时，加入25～40份的木质素和0.5～1份的浓硫酸，继续搅拌，温度升至140～160℃，搅拌时间为60～90min，制得生物质基聚氨酯液化产物；2)将和体系中的浓硫酸化学等量反应量的氢氧化钠加入到反应釜中，反应釜的真空度为0.09～0.12MPa，真空脱水至无冷凝液产生，降温至常温即制得生物多元醇成品；3)将阻燃剂、匀泡剂和发泡剂等助剂加入到所述生物多元醇成品即得到组合生物多元醇；4)通过发泡机将组合生物多元醇成品与异氰酸酯按比例高速混合即得到生物质基聚氨酯硬泡沫材料；所述制备生物质基轻质窗户型材，其步骤为：通过发泡机在空芯窗户型材空间浇注生物质基聚氨酯硬泡沫材料，使之成为实芯的生物质基轻质窗户型材。...

【技术特征摘要】
1.一种生物质基轻质窗户型材的制备方法，其特征在于，步骤包括：制备空芯生物质基热塑窗户型材、制备生物质基聚氨酯硬泡沫材料和制备生物质基轻质窗户型材，其中，所述制备空芯生物质基热塑窗户型材，其步骤包括：1)木质素脱水：将木质素置于真空反应釜中，打开真空系统，控制釜内真空度为0.06～0.09MPa，先将釜内温度升至75～90℃，持续10～15min，然后将釜内温度升至110～120℃，持续12～20min后冷却至35～45℃出料，使得木质素的含水量为5％以下；2)将木质素放入微细粉碎机中进行粉碎，使得木质素的目数为400～600；3)按质量份数选取5～10份增容增塑剂投入搅拌罐中，搅拌罐的温度为70～80℃，搅拌时间为30～50min，转速为100～120r/min；4)选取步骤2)制得的75～90份木质素投入到搅拌罐中，与所述增容增塑剂一起搅拌，搅拌罐的温度为80～90℃，搅拌时间为20～30min，转速为800～1000r/min；5)选取10～20份PVC树脂投入到搅拌罐中，与所述木质素和增容增塑剂一起搅拌，搅拌罐的温度为100～120℃，搅拌时间为20～30min，转速为1200～1500r/min；6)将经过步骤5制得的混合料投入恒温加热的捏合机中，捏合时间为10～15min，制得混炼料；7)将步骤6制得的混炼料投入到双螺旋挤压机进行热塑挤压，挤压机的出料口设置有空芯窗户型材模具，即可得到空芯窗户型材，所述双螺旋挤压的挤压条件为：进料口温度20-80℃，输送段温度80～120℃，熔融段温度为130～160℃，剪切压缩段温...

【专利技术属性】
技术研发人员：生晓东，何雨飞，李学业，
申请(专利权)人：北京禾木之家科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11