一種保溫耐候共擠復合全包覆金屬型材的仿生材料的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種仿生材料技術設備領域，特別涉及一種保溫耐候共擠復合全包覆金屬型材的仿生材料。
【背景技術】
[0002]鋁塑木復合型材是鋁芯與塑木復合材料緊密復合為一體的復合型材，其型材制作是將塑木復合在鋁芯表面上，達到內金屬與外塑木結合為一體。這種型材把金屬和塑木融為一體，同時兼容了金屬的高強度和塑木復合材料的保溫和抗紫外等優點，在建筑材料，包括結構材料及裝飾裝修領域占據著十分重要的地位;塑木材料與鋁材的線性熱膨脹系數相差很大，在環境溫度變化情況下，塑木部分與鋁芯接觸面處會發生開裂、變形，影響耐候性和機械強度。
[0003]現有技術中，1、鋁窗型材的市場使用量大，但鋁型材的熱傳導系數大于一般非金屬型材，導致鋁窗的保溫節能性差;為了提高其保溫性能，通常使用斷橋鋁、鋁包木或者木包鋁類產品；2、共擠鋁塑門窗，一般采用聚氯乙烯材料和鋁型材共擠的加工方式，由于使用了聚氯乙烯塑料做表層，因此顏色單一，多為白色，聚氯乙烯材料本身的耐候性能差;3、現有的全包覆聚氯乙烯與鋁型材共擠窗型材，在使用過程中，因為聚氯乙烯與鋁材料的線膨脹系數不同，導致窗型材在長期陽光照射后，會發生鋁型材和共擠層分離的現象，比如窗角裂縫，嚴重影響性能及美觀;4、斷橋鋁鋁型材被尼龍斷開，結構整體性差，剛度不夠;斷橋鋁成本高，存在二次加工，人工成本高；只是部分隔熱，熱傳導仍然大，結構不連貫;5、鋁包木/木包鋁型材結構為一半木一半鋁，從傳導的角度看，仍未完全包覆;其中木材部分易發生霉變、開裂、褪色，如果表面做油漆處理，會有甲醛不環保;加工方式仍需要二次加工，增加一定成本;包覆的木材部分多為松木，雜木，售價高結構整體性差。
【發明內容】
[0004]為解決上述技術問題，本發明提供了一種保溫耐候共擠復合全包覆金屬型材的仿生材料，針對現有技術中的不足，采用在金屬骨型材外部全包覆高分子復合材料，通過共擠出方法在主材復合肉層外側一體式制備出主材耐候皮層，制造出保溫耐候復合材料全包覆金屬型材仿生材料，所述全包覆金屬骨型材，解決了熱傳導帶來的不能很好保溫的問題，解決了斷橋鋁和鋁包木整體結構性差的問題，解決了產品顏色單一、室外耐候性差的問題，有效解決整體的力學性能差的問題，通過全包覆共擠出獲得的特殊材料，降低了高分子復合材料本身的線膨脹系數，使得主材耐候皮層、主材復合肉層和金屬骨型材相互緊密固接。
[0005]為達到上述目的，本發明的技術方案如下:一種保溫耐候共擠復合材料全包覆金屬型材仿生材料，簡稱仿生材料;包括金屬骨型材、主材復合肉層、主材耐候皮層、復合材料罩板、復合材料框體、復合材料擋板、冷橋燕尾槽、半圓膠條槽、矩形膠條槽、異型膠條槽、金屬框體、金屬罩板、矩形腔、異形腔、內加強筋、罩板筋、燕尾復合體主材復合肉層主材耐候皮層，其特征在于:
[0006]所述金屬骨型材外部全包覆設置有主材復合肉層，所述主材復合肉層外部共擠出一體成形有主材耐候皮層;所述金屬骨型材橫截面包括金屬框體和金屬罩板，所述金屬框體由多個矩形腔組成，至少中間一個矩形腔，上、下各一個異形腔，上部的所述異形腔右側橫向與鋁罩板一體式連接;所述矩形腔內部設置有多個內加強筋，所述金屬框體的外部四個面上分別設置有燕尾槽，所述金屬罩板上設置有多個罩板筋，所述金屬罩板的端部設置有半圓形罩板筋;所述主材復合肉層與金屬骨型材外部形狀相近設置，所述主材復合肉層與金屬骨型材外部滿布填充，所述主材復合肉層與金屬骨型材上的多個燕尾槽形成多個燕尾復合體;所述金屬罩板外部的主材復合肉層形成復合材料罩板，所述金屬框體外部的主材復合肉層形成復合材料框體，所述復合材料罩板一側的復合材料框體中部設置有復合材料擋板，所述復合材料擋板相對一側設置有冷橋燕尾槽，所述復合材料罩板內側設置有半圓膠條槽，所述復合材料擋板端部設置有矩形膠條槽，所述復合材料框體右下部側面設置有異形膠條槽。
[0007]所述主材耐候皮層設置有四段，分別是上層半圓膠條槽至冷橋燕尾槽段、半圓膠條槽至矩形膠條槽段、和下層矩形膠條槽至異形膠條槽段和異形膠條槽至冷橋燕尾槽段。上下主材耐候皮層由兩臺擠出機擠出，可以是不同的顏色和紋理。。
[0008]所述燕尾復合體的設置數量至少為8個，所述金屬骨型材與主材復合肉層的每個連接面上至少設置2個燕尾復合體。。
[0009]所述罩板筋在所述金屬罩板上至少對稱設置2組。
[0010]所述內加強筋至少設置有2根。
[0011]所述金屬骨型材、內加強筋的厚度范圍為Imm— 10mm。金屬骨型材起到骨架的作用。受力可以由金屬骨型材承載。
[0012]所述保溫耐候共擠復合材料全包覆金屬型材仿生材料中的主材復合肉層和主材耐候皮層的制備工藝方法為:
[0013]1、保溫耐候共擠復合材料全包覆金屬型材中的主材復合肉層和主材耐候皮層的制備工藝方法為:三層共擠出上皮層、復合材料層和下皮層，皮層包覆復合材料，皮層表層有仿木紋或其他紋路，皮層由耐候材料組成。
[0014]2、所述主材耐候皮層材料為超高耐候性材料或者為經過改性的高耐候性材料;所述經過改性的高耐候材料的基材為聚烯烴、聚烯烴改性材料、丙烯酸酯類共聚物、聚氯乙烯、聚苯乙烯中的任意一種或幾種；
[0015]所述經過改性的高耐候材料的基材在耐候層配方中添加的比例范圍為1% —90%之間；
[0016]3、所述的主材復合肉層為填充有納米級天然纖維素的低線膨脹系數材料，所述主材復合肉層材料包括塑料、納米級天然纖維素、鈣粉、穩定劑、增韌劑、發泡劑、發泡調節劑、潤滑劑、改性劑、色粉；
[0017]所述納米級天然纖維素的種類包括木纖維、秸桿纖維、麻纖維、等中的任意一種或者任意二種以上的混合物；
[0018]所述納米級天然纖維素的長度范圍為1nm—400nm;線膨脹系數為1.8X10—6-10X10_6mm/mm°C ；
[0019]所述納米級天然纖維素的添加比例范圍為3%— 50%之間；
[0020]所述主材復合肉層采用納米級天然纖維做主要成分之一，通過在熔體狀態下的分散混煉達到均勻狀況，有效調節了塑料本身較高的線膨脹系數，其線膨脹系數可達到5 X10—6-30X10—6mm/mm°C;
[0021]4、所述共擠工藝過程如下:按照主材復合肉層與主材耐候皮層的材料配方，納米材料與塑料先復合造粒，再與纖維材料和助劑擠出，制備主材復合材料粒子及主材耐候皮層粒子，所述主材復合材料粒子及主材耐候皮層粒子采用平行雙螺桿75擠出機，工藝溫度在140 °C —200°C之間；使用共擠出成型模具將金屬骨型材與主材復合材料粒子、主材耐候皮層粒子進行共擠出成型加工，共擠出成型加工設備為:主機采用錐雙65擠出機，共擠輔機采用兩臺單螺桿45擠出機和金屬型材輸送機;共擠出成型加工設備的工藝溫度控制在140°C—200°C 之間。
[0022]5、所述的保溫耐候共擠復合材料全包覆金屬型材仿生材料制成的窗的保溫系數K值在0.8-2.5(配置真空玻璃K = 0.8，配置中空玻璃K = 2.5)，窗的保溫性能達到6_11級;所述的保溫耐候共擠復合材料全包覆金屬型材仿生材料制成的窗抗風壓等級達到8級;所述的保溫耐候共擠復合材料全包覆金屬型材仿生材料的主材耐候皮層抗褪色的年限在10年以上，所述的主材耐候皮層表面可配色和木紋勾色;所述的保溫耐候共擠復合材料全包覆金屬型材仿生材料力學性能較普通型材提升23倍。
[0023]本發明的工作原理為:通過金屬骨型材與主材復合材料全包覆，并與主材耐候皮層共擠出成型加工，得到保溫耐候共擠復合材料全包覆金屬型材仿生材料；1、降低了后期需要根據不同形狀而進行的二次加工產生的費用;所得到型材制備成的窗的保溫系數K值在0.8-2.5(配置真空玻璃K = 0.8，配置中空玻璃K = 2.5)，窗的保溫性能達到6-11級;2、采用納米天然纖維素作為主材的主要組成部分，由于納米材料的線膨脹系數低，通過配方的調節，可以將整個塑木型材的線膨脹系數控制在5 X 10—6mm/mm°C—30 X 10—6mm/mm°C之間；
3、耐候層采用超耐候性塑料或者經過改性的高耐候材料是為了提高型材在戶外的使用性；改善了其戶外的耐候性，抗褪色的年限可達到10年及以上，并可在表面進行配色和木紋勾色，解決了產品顏色單一，室外耐候性差的問題;4、采用加強筋、燕尾復合體和增加鋁型材厚度的方法，是為了提高型材在高空使用時，風壓導致的型材的斷裂，本仿生材料制備出的窗型材的抗風壓等級可達到8級，遠高于同類產品。
[0024]通過上述技術方案，本