CN115073872A - 一种耐候性好的家电用功能材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐候性好的家电用功能材料及其制备方法，先将聚丙烯利用单丙烯基五甲基环硼氮六烷、改性纳米二氧化硅进行接枝处理，得到接枝聚丙烯，再将接枝聚丙烯与2‑羟基‑4‑辛氧基二苯甲酮、阻燃剂、助剂经混合、双螺杆挤出，造粒，干燥，得到聚丙烯复合材料，注塑成型，得到聚丙烯板材；最后将聚丙烯板材利用聚对二甲苯、聚一氯对二甲苯进行表面镀膜处理，得到一种功能材料。该功能材料可用于家电制造，力学性能优异，耐候性佳，可长时间对家电的核心部件起到保护作用，大大提高了家电的使用寿命。

Description

一种耐候性好的家电用功能材料及其制备方法
技术领域
本发明属于家电用功能材料制备技术领域，具体涉及一种耐候性好的家电用功能材料及其制备方法。
背景技术
家电与人们的日常生活息息相关，比如洗衣机、电冰箱、微波炉、热水壶等。随着科技的进步，家电的使用寿命也越来越长，以电冰箱为例，其核心部件压缩机的正常使用寿命在10年以上甚至15年，但是往往在核心部件压缩机损坏之前，电冰箱的其他零配件已经损坏了，人们也不愿意再额外花钱维修，而是选择直接丢弃，如此一来无疑造成了极大的资源浪费。
家电板是家电产品不可或缺的一部分，不仅可满足家电使用环境和使用寿命的要求，而且具有良好的成型加工性能，能够满足高速、精密加工设备的要求，可批量用于家电的装饰。除了装饰作用外，家电板的使用寿命直接关系到家电核心部件以及家电整体的使用寿命。家电板一旦损坏，会导致核心部件裸露在外，有极大的安全隐患。现有的家电板通常使用钢板作为基材，在基材表面涂覆包覆保护涂层，但是涂层的结合强度不够，随着时间的推移会开裂、脱落，钢板随之裸露出来并生锈，随着家电板的修饰损坏，核心部件也随之遭受环境侵蚀，导致家电的使用寿命大大缩短。
聚丙烯是作为家电板的一种理想选择，聚丙烯为热塑性树脂，是一种结构规整的结晶性聚合物，无味，无毒，质轻，具有易加工、冲击强度高、挠曲性好以及电绝缘性好等优点。但是聚丙烯本身极为易燃，通常需要添加阻燃剂，另外，紫外辐照等外界环境对聚丙烯的影响很大，会导致变色、发脆、粉化，整体性能下降，对阻燃剂也具有破坏作用，影响阻燃性能。因此提高耐候性对于聚丙烯的应用具有非常重要的意义。
专利申请CN111087689A公开了一种家电外壳用聚丙烯复合材料，该材料包括以下重量份的原料：均聚聚丙烯80～96份、沉淀硫酸钡2～17份、晶须1～7份、成核剂0.1～0.5份、抗氧剂0.2～0.4份、分散剂0.5～0.7份、耐刮擦剂0～2份、滑石粉0～5份、色粉0～1份；所述均聚聚丙烯的等规度为97～98％，结晶度≥80％。该专利技术制得的聚丙烯复合材料，注塑产品具有高光泽、耐刮擦、低后收缩等特点，但是耐候性一般，使用寿命有限。
专利CN114507399A公开了一种聚丙烯材料，按重量份数计，包括以下组分：均聚聚丙烯60～70份、嵌段共聚聚丙烯10～15份、线性低密度聚乙烯10～30份、β-成核剂0.2～0.5份、抗氧剂0.5～1份、光稳定剂0.1～1份。该专利技术所得聚丙烯材料在具备高光泽、刚韧平衡的前提下，后收缩率低，可以用于家电外壳，汽车零部件等领域。但是该聚丙烯材料仍然具有耐候性一般的问题，无法保证家电的较长使用寿命。
专利申请CN112724516A公开了一种改性聚丙烯，按质量份数计，原料主要包括如下组分：60～70份聚丙烯，10～30份增韧剂，10～15份无机填料，1.6～3.3份复合耐老化剂；所述复合耐老化剂由复合抗氧剂、紫外线吸收剂和光屏蔽剂组成；其制备方法为：将各原料按质量称取完毕后，投入双螺杆挤出机内，挤出温度为170～180℃，主机转速为100rpm。该专利技术所得改性聚丙烯虽然耐候性有所改善，但是力学性能并不理想。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种耐候性好的家电用功能材料及其制备方法，力学性能优异，耐候性佳，大大提高了家电的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种耐候性好的家电用功能材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先以三溴化硼与甲胺为原料，制得三溴代三甲基环硼氮六烷溶液，接着向该溶液中加入2-丙烯基溴化镁和甲基溴化镁，得到单丙烯基五甲基环硼氮六烷；同时，将纳米二氧化硅利用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行改性处理，得到改性纳米二氧化硅；
(2)再将聚丙烯与单丙烯基五甲基环硼氮六烷、改性纳米二氧化硅混合反应，得到接枝聚丙烯；
(3)然后将接枝聚丙烯与2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、阻燃剂、助剂经混合、双螺杆挤出，造粒，干燥，得到聚丙烯复合材料，注塑成型，得到聚丙烯板材；
(4)最后将聚丙烯板材利用聚对二甲苯、聚一氯对二甲苯进行表面镀膜处理，即得所述的家电用功能材料。
优选的，步骤(1)中，以摩尔份计，单丙烯基五甲基环硼氮六烷的制备方法如下：先将3份三溴化硼配制成质量浓度20～30％的甲苯溶液，将3份甲胺配制成质量浓度20～30％的四氢呋喃溶液，接着将甲苯溶液与四氢呋喃溶液混合加热至140～150℃，保温搅拌3.5～4.5小时，自然冷却至室温，即得三溴代三甲基环硼氮六烷溶液；然后向三溴代三甲基环硼氮六烷溶液中加入1份2-丙烯基溴化镁，接着加入0.05～0.06份催化剂和0.08～0.1份钝化剂，混合加热至50～60℃，保温搅拌8～10小时，自然冷却至室温，除去钝化剂，将2份甲基溴化镁配制成质量浓度20～30％的甲苯溶液并加入，混合加热至60～70℃，保温搅拌4～5小时，减压蒸馏除去溶剂，即得所述的单丙烯基五甲基环硼氮六烷。
进一步优选的，所述催化剂为双十六烷基二甲基溴化铵，所述钝化剂为4-(三氟甲基)-苯磺酸，钝化剂通过强碱阴离子交换柱除去。
优选的，步骤(1)中，以重量份计，改性纳米二氧化硅的制备方法如下：先将6～8份甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷均匀分散于30～35份无水乙醇中，接着加入3～4份纳米二氧化硅，加热至回流，保温搅拌反应7～8小时，离心取沉淀，即得。
优选的，步骤(2)中，以重量份计，接枝聚丙烯的制备方法如下：先将100份聚丙烯置于密闭反应釜中，通入氟气和氮气的混合气体，75～85℃加热处理2～3小时，排出反应釜内剩余气体；然后将6～8份单丙烯基五甲基环硼氮六烷、3～4份改性纳米二氧化硅超声分散于60～70份氯仿中，制成分散液，接着将分散液倒入反应釜中，加热至130～140℃，搅拌反应3～4小时，旋蒸除去氯仿，洗涤，干燥，即得所述的接枝聚丙烯。
进一步优选的，所述混合气体中，氟气和氮气的体积比为1～2：98～99；混合气体在反应釜内的压力为10～15kPa。
优选的，步骤(3)中，接枝聚丙烯与2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、阻燃剂、助剂的质量比为100：1～2：7～8：4～5；所述阻燃剂为六溴环十二烷、三氧化二锑和氢氧化镁按照质量比5：3：1混合而得；所述助剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌。
优选的，步骤(3)中，利用高速混合机进行混合，混合时间为3～5分钟；双螺杆挤出的工艺条件为：温度175～185℃，螺杆转速为400～600rpm；注塑温度为175～185℃。
优选的，步骤(4)的具体方法如下：先将聚丙烯板材表面进行充分清洁并烘干，迅速转移至真空镀膜室中，加热并抽真空，蒸发室的温度达到150～160℃，打开冷泵直至温度为-30～-35℃；接着将聚对二甲苯、聚一氯对二甲苯按照质量比1：1加入蒸发室，继续抽真空，升华温度为170～175℃，蒸发压力为18～20Pa，连通蒸发室与裂解室，聚对二甲苯、聚一氯对二甲苯升华进入裂解室并裂解成活性单体，裂解温度为670～675℃，裂解压力为8～10Pa，活性单体进入真空镀膜室，镀膜压力为5～7Pa，镀膜厚度为8～10μm。
本发明还要求保护一种耐候性好的家电用功能材料，该功能材料是通过前述制备方法得到的。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明抛弃了将聚丙烯直接与各种提高力学性能、耐候性的填料直接混合的传统方法，而是先对聚丙烯进行了接枝处理，具体是将聚丙烯利用单丙烯基五甲基环硼氮六烷、改性纳米二氧化硅进行接枝处理。通过单丙烯基五甲基环硼氮六烷、改性纳米二氧化硅的协同作用，大大提高了接枝聚丙烯的力学性能和耐候性。由于这两部分是通过双键加成的方法直接与聚丙烯反应，故在体系中具有良好的相容性，不会出现游离等问题，从根本上保证了产品具有基本的力学性能和耐候性。
本发明中单丙烯基五甲基环硼氮六烷的制备方法如下：先以三溴化硼与甲胺为原料，制得三溴代三甲基环硼氮六烷溶液，接着向该溶液中加入2-丙烯基溴化镁和甲基溴化镁，反应即得。由于单丙烯基五甲基环硼氮六烷含有双键，可对聚丙烯通过自由基反应实现接枝，从而改善产品的力学性能和耐候性。单丙烯基五甲基环硼氮六烷中含有环硼氮六烷刚性六元环结构，硼氮共价键稳定，故力学性能和耐候性都非常好。
本发明中改性纳米二氧化硅是将将纳米二氧化硅利用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行改性处理而得，粒径小，比表面积大，对聚丙烯接枝后有助于力学性能和耐候性的改善。
2、为了改善产品的阻燃性，需要加入阻燃剂，为了避免因为阻燃剂影响产品的整体耐候性，在挤出造粒时加入了少量2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮，它也与接枝聚丙烯中的接枝基团协同作用，进一步改善产品的耐候性。
3、本发明最后将聚丙烯板材利用聚对二甲苯、聚一氯对二甲苯进行表面镀膜处理。采用聚对二甲苯、聚一氯对二甲苯的组合，后者的沉积速度更快，迅速在聚丙烯板材表面成膜，前者的渗透力强，带动后者嵌入聚丙烯板材表面的微小孔隙，有助于形成全面覆盖。
通过镀膜处理，对聚丙烯板材实现了进一步保护，不需要太厚，即可有效改善产品的耐候性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如无特殊说明外，本发明中所有商品均通过市场渠道购买。
实施例1
一种耐候性好的家电用功能材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先以三溴化硼与甲胺为原料，制得三溴代三甲基环硼氮六烷溶液，接着向该溶液中加入2-丙烯基溴化镁和甲基溴化镁，得到单丙烯基五甲基环硼氮六烷；同时，将纳米二氧化硅利用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行改性处理，得到改性纳米二氧化硅；
(2)再将聚丙烯与单丙烯基五甲基环硼氮六烷、改性纳米二氧化硅混合反应，得到接枝聚丙烯；
(3)然后将100g接枝聚丙烯与1g 2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、8g阻燃剂(六溴环十二烷、三氧化二锑和氢氧化镁按照质量比5：3：1混合而得)、4g助剂(硬脂酸钙)经混合、双螺杆挤出，造粒，干燥，得到聚丙烯复合材料，注塑成型，得到聚丙烯板材；
(4)将聚丙烯板材表面进行充分清洁并烘干，迅速转移至真空镀膜室中，加热并抽真空，蒸发室的温度达到160℃，打开冷泵直至温度为-30℃；接着将聚对二甲苯、聚一氯对二甲苯按照质量比1：1加入蒸发室，继续抽真空，升华温度为175℃，蒸发压力为18Pa，连通蒸发室与裂解室，聚对二甲苯、聚一氯对二甲苯升华进入裂解室并裂解成活性单体，裂解温度为675℃，裂解压力为8Pa，活性单体进入真空镀膜室，镀膜压力为7Pa，镀膜厚度为8μm，即得所述的家电用功能材料。
步骤(1)中，单丙烯基五甲基环硼氮六烷的制备方法如下：先将0.03mol三溴化硼配制成质量浓度30％的甲苯溶液，将0.03mol甲胺配制成质量浓度20％的四氢呋喃溶液，接着将甲苯溶液与四氢呋喃溶液混合加热至150℃，保温搅拌3.5小时，自然冷却至室温，即得三溴代三甲基环硼氮六烷溶液；然后向三溴代三甲基环硼氮六烷溶液中加入0.01mol 2-丙烯基溴化镁，接着加入0.6mmol催化剂和0.8mmol钝化剂，混合加热至60℃，保温搅拌8小时，自然冷却至室温，除去钝化剂，将0.02mol甲基溴化镁配制成质量浓度30％的甲苯溶液并加入，混合加热至60℃，保温搅拌5小时，减压蒸馏除去溶剂，即得所述的单丙烯基五甲基环硼氮六烷。所述催化剂为双十六烷基二甲基溴化铵，所述钝化剂为4-(三氟甲基)-苯磺酸，钝化剂通过强碱阴离子交换柱除去。
步骤(1)中，改性纳米二氧化硅的制备方法如下：先将6g甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷均匀分散于35g无水乙醇中，接着加入3g纳米二氧化硅，加热至回流，保温搅拌反应8小时，离心取沉淀，即得。
步骤(2)中，接枝聚丙烯的制备方法如下：先将100g聚丙烯置于密闭反应釜中，通入氟气和氮气的混合气体，75℃加热处理3小时，排出反应釜内剩余气体；然后将6g单丙烯基五甲基环硼氮六烷、4g改性纳米二氧化硅超声分散于60g氯仿中，制成分散液，接着将分散液倒入反应釜中，加热至140℃，搅拌反应3小时，旋蒸除去氯仿，洗涤，干燥，即得所述的接枝聚丙烯。
所述混合气体中，氟气和氮气的体积比为2：98；混合气体在反应釜内的压力为15kPa。
步骤(3)中，利用高速混合机进行混合，混合时间为3分钟；双螺杆挤出的工艺条件为：温度175℃，螺杆转速为600rpm；注塑温度为175℃。
实施例2
一种耐候性好的家电用功能材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先以三溴化硼与甲胺为原料，制得三溴代三甲基环硼氮六烷溶液，接着向该溶液中加入2-丙烯基溴化镁和甲基溴化镁，得到单丙烯基五甲基环硼氮六烷；同时，将纳米二氧化硅利用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行改性处理，得到改性纳米二氧化硅；
(2)再将聚丙烯与单丙烯基五甲基环硼氮六烷、改性纳米二氧化硅混合反应，得到接枝聚丙烯；
(3)然后将100g接枝聚丙烯与2g 2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、7g阻燃剂(六溴环十二烷、三氧化二锑和氢氧化镁按照质量比5：3：1混合而得)、5g助剂(硬脂酸锌)经混合、双螺杆挤出，造粒，干燥，得到聚丙烯复合材料，注塑成型，得到聚丙烯板材；
(4)将聚丙烯板材表面进行充分清洁并烘干，迅速转移至真空镀膜室中，加热并抽真空，蒸发室的温度达到150℃，打开冷泵直至温度为-35℃；接着将聚对二甲苯、聚一氯对二甲苯按照质量比1：1加入蒸发室，继续抽真空，升华温度为170℃，蒸发压力为20Pa，连通蒸发室与裂解室，聚对二甲苯、聚一氯对二甲苯升华进入裂解室并裂解成活性单体，裂解温度为670℃，裂解压力为10Pa，活性单体进入真空镀膜室，镀膜压力为5Pa，镀膜厚度为10μm，即得所述的家电用功能材料。
步骤(1)中，单丙烯基五甲基环硼氮六烷的制备方法如下：先将0.03mol三溴化硼配制成质量浓度20％的甲苯溶液，将0.03mol甲胺配制成质量浓度30％的四氢呋喃溶液，接着将甲苯溶液与四氢呋喃溶液混合加热至140℃，保温搅拌4.5小时，自然冷却至室温，即得三溴代三甲基环硼氮六烷溶液；然后向三溴代三甲基环硼氮六烷溶液中加入0.01mol 2-丙烯基溴化镁，接着加入0.5mmol催化剂和1mmol钝化剂，混合加热至50℃，保温搅拌10小时，自然冷却至室温，除去钝化剂，将0.02mol甲基溴化镁配制成质量浓度20％的甲苯溶液并加入，混合加热至70℃，保温搅拌4小时，减压蒸馏除去溶剂，即得所述的单丙烯基五甲基环硼氮六烷。所述催化剂为双十六烷基二甲基溴化铵，所述钝化剂为4-(三氟甲基)-苯磺酸，钝化剂通过强碱阴离子交换柱除去。
步骤(1)中，改性纳米二氧化硅的制备方法如下：先将8g甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷均匀分散于30g无水乙醇中，接着加入4g纳米二氧化硅，加热至回流，保温搅拌反应7小时，离心取沉淀，即得。
步骤(2)中，接枝聚丙烯的制备方法如下：先将100g聚丙烯置于密闭反应釜中，通入氟气和氮气的混合气体，85℃加热处理2小时，排出反应釜内剩余气体；然后将8g单丙烯基五甲基环硼氮六烷、3g改性纳米二氧化硅超声分散于70g氯仿中，制成分散液，接着将分散液倒入反应釜中，加热至130℃，搅拌反应4小时，旋蒸除去氯仿，洗涤，干燥，即得所述的接枝聚丙烯。
所述混合气体中，氟气和氮气的体积比为1：99；混合气体在反应釜内的压力为10kPa。
步骤(3)中，利用高速混合机进行混合，混合时间为5分钟；双螺杆挤出的工艺条件为：温度185℃，螺杆转速为400rpm；注塑温度为185℃。
实施例3
一种耐候性好的家电用功能材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先以三溴化硼与甲胺为原料，制得三溴代三甲基环硼氮六烷溶液，接着向该溶液中加入2-丙烯基溴化镁和甲基溴化镁，得到单丙烯基五甲基环硼氮六烷；同时，将纳米二氧化硅利用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行改性处理，得到改性纳米二氧化硅；
(2)再将聚丙烯与单丙烯基五甲基环硼氮六烷、改性纳米二氧化硅混合反应，得到接枝聚丙烯；
(3)然后将100g接枝聚丙烯与1.5g 2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、7.5g阻燃剂(六溴环十二烷、三氧化二锑和氢氧化镁按照质量比5：3：1混合而得)、4.5g助剂(硬脂酸钙)经混合、双螺杆挤出，造粒，干燥，得到聚丙烯复合材料，注塑成型，得到聚丙烯板材；
(4)将聚丙烯板材表面进行充分清洁并烘干，迅速转移至真空镀膜室中，加热并抽真空，蒸发室的温度达到155℃，打开冷泵直至温度为-32℃；接着将聚对二甲苯、聚一氯对二甲苯按照质量比1：1加入蒸发室，继续抽真空，升华温度为172℃，蒸发压力为19Pa，连通蒸发室与裂解室，聚对二甲苯、聚一氯对二甲苯升华进入裂解室并裂解成活性单体，裂解温度为672℃，裂解压力为9Pa，活性单体进入真空镀膜室，镀膜压力为6Pa，镀膜厚度为9μm，即得所述的家电用功能材料。
步骤(1)中，单丙烯基五甲基环硼氮六烷的制备方法如下：先将0.03mol三溴化硼配制成质量浓度25％的甲苯溶液，将3份甲胺配制成质量浓度25％的四氢呋喃溶液，接着将甲苯溶液与四氢呋喃溶液混合加热至145℃，保温搅拌4小时，自然冷却至室温，即得三溴代三甲基环硼氮六烷溶液；然后向三溴代三甲基环硼氮六烷溶液中加入0.01mol 2-丙烯基溴化镁，接着加入0.55mmol催化剂和0.9mmol钝化剂，混合加热至55℃，保温搅拌9小时，自然冷却至室温，除去钝化剂，将0.02mol甲基溴化镁配制成质量浓度25％的甲苯溶液并加入，混合加热至65℃，保温搅拌4.5小时，减压蒸馏除去溶剂，即得所述的单丙烯基五甲基环硼氮六烷。所述催化剂为双十六烷基二甲基溴化铵，所述钝化剂为4-(三氟甲基)-苯磺酸，钝化剂通过强碱阴离子交换柱除去。
步骤(1)中，改性纳米二氧化硅的制备方法如下：先将7g甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷均匀分散于33g无水乙醇中，接着加入3.5g纳米二氧化硅，加热至回流，保温搅拌反应7.5小时，离心取沉淀，即得。
步骤(2)中，接枝聚丙烯的制备方法如下：先将100g聚丙烯置于密闭反应釜中，通入氟气和氮气的混合气体，80℃加热处理2.5小时，排出反应釜内剩余气体；然后将7g单丙烯基五甲基环硼氮六烷、3.5g改性纳米二氧化硅超声分散于65g氯仿中，制成分散液，接着将分散液倒入反应釜中，加热至135℃，搅拌反应3.5小时，旋蒸除去氯仿，洗涤，干燥，即得所述的接枝聚丙烯。
所述混合气体中，氟气和氮气的体积比为1.5：98.5；混合气体在反应釜内的压力为12kPa。
步骤(3)中，利用高速混合机进行混合，混合时间为4分钟；双螺杆挤出的工艺条件为：温度180℃，螺杆转速为500rpm；注塑温度为180℃。
对比例
一种功能材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将纳米二氧化硅利用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行改性处理，得到改性纳米二氧化硅；
(2)再将聚丙烯与改性纳米二氧化硅混合反应，得到接枝聚丙烯；
(3)然后将100g接枝聚丙烯与1g 2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、8g阻燃剂(六溴环十二烷、三氧化二锑和氢氧化镁按照质量比5：3：1混合而得)、4g助剂(硬脂酸钙)经混合、双螺杆挤出，造粒，干燥，得到聚丙烯复合材料，注塑成型，得到聚丙烯板材；
(4)将聚丙烯板材表面进行充分清洁并烘干，迅速转移至真空镀膜室中，加热并抽真空，蒸发室的温度达到160℃，打开冷泵直至温度为-30℃；接着将聚对二甲苯、聚一氯对二甲苯按照质量比1：1加入蒸发室，继续抽真空，升华温度为175℃，蒸发压力为18Pa，连通蒸发室与裂解室，聚对二甲苯、聚一氯对二甲苯升华进入裂解室并裂解成活性单体，裂解温度为675℃，裂解压力为8Pa，活性单体进入真空镀膜室，镀膜压力为7Pa，镀膜厚度为8μm，即得所述的家电用功能材料。
步骤(1)中，改性纳米二氧化硅的制备方法如下：先将6g甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷均匀分散于35g无水乙醇中，接着加入3g纳米二氧化硅，加热至回流，保温搅拌反应8小时，离心取沉淀，即得。
步骤(2)中，接枝聚丙烯的制备方法如下：先将100g聚丙烯置于密闭反应釜中，通入氟气和氮气的混合气体，75℃加热处理3小时，排出反应釜内剩余气体；然后将4g改性纳米二氧化硅超声分散于60g氯仿中，制成分散液，接着将分散液倒入反应釜中，加热至140℃，搅拌反应3小时，旋蒸除去氯仿，洗涤，干燥，即得所述的接枝聚丙烯。
所述混合气体中，氟气和氮气的体积比为2：98；混合气体在反应釜内的压力为15kPa。
步骤(3)中，利用高速混合机进行混合，混合时间为3分钟；双螺杆挤出的工艺条件为：温度175℃，螺杆转速为600rpm；注塑温度为175℃。
分别对实施例1～3和对比例所得功能材料的力学性能和耐候性进行考察，具体方法如下：
1、力学性能：
参考GB/T 1040.1-2018《塑料拉伸性能的测定》进行拉伸强度测试；
参考GB/T 1843-2008《塑料悬臂梁冲击强度的测定》进行冲击强度测试。
2、耐候性：
将试样置于氙灯加速老化试验箱中，空气气氛，黑板温度为65℃，灯源距离试样25cm，氙灯波长为290nm-800nm(模拟太阳光的所有光谱，包括紫外线、可见光和红外线，基本上与太阳光的光谱相吻合)，辐射强度为550W/m2。
性能考察结果见表1。
表1.功能材料的性能考察结果
拉伸强度(MPa) 冲击强度(kJ/m) 耐老化性能(h)
实施例1 89.2 12.3 ≥1200
实施例2 89.6 12.6 ≥1200
实施例3 90.2 12.9 ≥1200
对比例 80.3 10.1 1000
由表1可知，实施例1～3所得功能材料的力学性能优异，耐老化性能佳，可用于家电加工。
对比例略去了单丙烯基五甲基环硼氮六烷，力学性能和耐候性均明显变差，说明对聚丙烯的改性处理有利于力学性能和耐候性的改善。
本发明通过上述实施例来说明本发明的技术构思，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品个别原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种耐候性好的家电用功能材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)先以三溴化硼与甲胺为原料，制得三溴代三甲基环硼氮六烷溶液，接着向该溶液中加入2-丙烯基溴化镁和甲基溴化镁，得到单丙烯基五甲基环硼氮六烷；同时，将纳米二氧化硅利用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行改性处理，得到改性纳米二氧化硅；
(2)再将聚丙烯与单丙烯基五甲基环硼氮六烷、改性纳米二氧化硅混合反应，得到接枝聚丙烯；
(3)然后将接枝聚丙烯与2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、阻燃剂、助剂经混合、双螺杆挤出，造粒，干燥，得到聚丙烯复合材料，注塑成型，得到聚丙烯板材；
(4)最后将聚丙烯板材利用聚对二甲苯、聚一氯对二甲苯进行表面镀膜处理，即得所述的家电用功能材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，以摩尔份计，单丙烯基五甲基环硼氮六烷的制备方法如下：先将3份三溴化硼配制成质量浓度20～30％的甲苯溶液，将3份甲胺配制成质量浓度20～30％的四氢呋喃溶液，接着将甲苯溶液与四氢呋喃溶液混合加热至140～150℃，保温搅拌3.5～4.5小时，自然冷却至室温，即得三溴代三甲基环硼氮六烷溶液；然后向三溴代三甲基环硼氮六烷溶液中加入1份2-丙烯基溴化镁，接着加入0.05～0.06份催化剂和0.08～0.1份钝化剂，混合加热至50～60℃，保温搅拌8～10小时，自然冷却至室温，除去钝化剂，将2份甲基溴化镁配制成质量浓度20～30％的甲苯溶液并加入，混合加热至60～70℃，保温搅拌4～5小时，减压蒸馏除去溶剂，即得所述的单丙烯基五甲基环硼氮六烷。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为双十六烷基二甲基溴化铵，所述钝化剂为4-(三氟甲基)-苯磺酸，钝化剂通过强碱阴离子交换柱除去。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，以重量份计，改性纳米二氧化硅的制备方法如下：先将6～8份甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷均匀分散于30～35份无水乙醇中，接着加入3～4份纳米二氧化硅，加热至回流，保温搅拌反应7～8小时，离心取沉淀，即得。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，以重量份计，接枝聚丙烯的制备方法如下：先将100份聚丙烯置于密闭反应釜中，通入氟气和氮气的混合气体，75～85℃加热处理2～3小时，排出反应釜内剩余气体；然后将6～8份单丙烯基五甲基环硼氮六烷、3～4份改性纳米二氧化硅超声分散于60～70份氯仿中，制成分散液，接着将分散液倒入反应釜中，加热至130～140℃，搅拌反应3～4小时，旋蒸除去氯仿，洗涤，干燥，即得所述的接枝聚丙烯。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述混合气体中，氟气和氮气的体积比为1～2：98～99；混合气体在反应釜内的压力为10～15kPa。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，接枝聚丙烯与2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、阻燃剂、助剂的质量比为100：1～2：7～8：4～5；所述阻燃剂为六溴环十二烷、三氧化二锑和氢氧化镁按照质量比5：3：1混合而得；所述助剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，利用高速混合机进行混合，混合时间为3～5分钟；双螺杆挤出的工艺条件为：温度175～185℃，螺杆转速为400～600rpm；注塑温度为175～185℃。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)的具体方法如下：先将聚丙烯板材表面进行充分清洁并烘干，迅速转移至真空镀膜室中，加热并抽真空，蒸发室的温度达到150～160℃，打开冷泵直至温度为-30～-35℃；接着将聚对二甲苯、聚一氯对二甲苯按照质量比1：1加入蒸发室，继续抽真空，升华温度为170～175℃，蒸发压力为18～20Pa，连通蒸发室与裂解室，聚对二甲苯、聚一氯对二甲苯升华进入裂解室并裂解成活性单体，裂解温度为670～675℃，裂解压力为8～10Pa，活性单体进入真空镀膜室，镀膜压力为5～7Pa，镀膜厚度为8～10μm。
10.一种耐候性好的家电用功能材料，其特征在于，通过权利要求1～9中任一项所述制备方法得到的。
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