本发明涉及聚氯乙烯改性合成制备的技术领域，具体为一种纳米聚四氟乙烯增韧的氯乙烯复合材料及制备方法。
背景技术：
通常聚氯乙烯(PVC)具有综合力学性能良好、价格低廉、阻燃、耐化学腐蚀等特点，但PVC在加工过程中也存在以下不足：脆性大、热稳定性差、热变形温度低。其中热稳定性差是由于加工过程中热和其他因素导致PVC脱氯化氢，会使得制品变色、力学性能下降。这些不足大大限制了聚氯乙烯的使用范围。
聚四氟乙烯，中文商品名“特氟隆”(teflon)、“特氟龙”、“特富隆”、“泰氟龙”等。它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，其结构简式为-[-CF2-CF2-]n-，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，除熔融碱金属、三氟化氯、五氟化氯和液氯外，能耐其它一切化学药品，在王水中煮沸也不起变化，广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的场合。有密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化能力、耐温优异(能在正250℃至负180℃的温度下长期工作)。聚四氟乙烯本身对人没有毒性。
原位聚合法是从纳米复合材料中发展而来的，是一种把反应性单体(或其可溶性预聚体)与催化剂全部加入分散相(或连续相)中，芯材物质为分散相。由于单体(或预聚体)在单一相中是可溶的，而其聚合物在整个体系中是不可溶的，所以聚合反应在分散相芯材上发生。原位聚合可以大大增加无机材料和聚合物的相容性，同时可以在较少无机材料用量下就达到一定的使用效果。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种纳米聚四氟乙烯增韧的氯乙烯复合材料及制备方法，目的是解决以下问题：现有聚氯乙烯-无机纳米阻燃材料共混复合工艺中无机纳米材料极易团聚，填充量较高时严重影响聚氯乙烯的力学性能，填充量低则达不到阻燃效果；聚四氟乙烯极性强，不溶不融，难以加工，且与PVC相容性差，直接与PVC共混制备复合材料时容易分相，达不到增韧和阻燃的理想效果。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纳米聚四氟乙烯增韧的氯乙烯复合材料及制备方法，包括以下步骤：步骤一，初步添加材料；步骤二，搅拌聚合；步骤三，置换氮气；步骤四，再次添加材料；步骤五，二次聚合；其中：
在步骤一中，在密闭压力容器中加入去离子水，然后加入0.01-0.1份引发剂，接着加入1-30份四氟乙烯、0.1-1份分散剂一；
在步骤二中，在20℃-100℃下，将步骤一中的材料搅拌聚合；
在步骤三中，待步骤二的聚合反应完全，将密闭容器内压力下降，然后用氮气置换容器内部的空气；
在步骤四中，添加0.01-0.5份引发剂，加入100份氯乙烯单体及0.1-1份分散剂二；
在步骤五中，在20-60℃下再次聚合，反应完全后得到聚氯乙烯/纳米聚四氟乙烯复合树脂。
进一步，所述引发剂为2，2-偶氮二异丁腈、2，2-偶氮二异庚腈、2，2-偶氮二甲基丁腈、过氧化二异丁酰、过氧化二异壬酰、过氧化二异癸酰、过氧化二月桂酰、过氧化二苯甲酰、过氧化(3，5，6-三甲基己酰)、过氧化乙酰环己磺酰、过氧化二碳酸二丁酯、过氧化二碳酸二异丁酯、过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化锌庚酸叔丁酯、过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯等偶氮类或过氧类引发剂中的一种或多种的复合体系。
进一步，所述分散剂一为全氟新烷磺酸、全氟辛酸及其盐类。
进一步，所述分散剂二为：滑石、膨润土、硅藻土、高岭土、硫酸钙、硫酸钡、碳酸钙、碳酸钡、碳酸镁、二氧化钛、氧化锌、淀粉、果胶、植物胶、海藻胶、明胶、鱼蛋白、甲基纤维素、羟乙基纤维素、部分醇解聚乙烯醇、苯乙烯/马来酸酐共聚物、乙酸乙烯/马来酸酐共聚物、聚乙烯基吡络烷酮或聚环氧乙烷脂肪酸酯中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.在同一反应容器中，利用同一引发剂对四氟乙烯、氯乙烯相同的引发作用，通过分步加料的方法，先制备悬浮于水溶液中的纳米聚四氟乙烯粒子，然后在溶液中进行氯乙烯的原位聚合，克服聚四氟乙烯非极性强，且不溶不融，无法直接用于聚氯乙烯的共混增强反应；
2.原位聚合则可以克服在聚氯乙烯的共混加工工艺中，聚四氟乙烯粒子无法在聚氯乙烯中有效分散的缺陷；
3.原位聚合得到的复合产物，由于聚四氟乙烯粒子的融入，具有较好的韧性和阻燃性能。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种纳米聚四氟乙烯增韧的氯乙烯复合材料及制备方法，包括以下步骤：步骤一，初步添加材料；步骤二，搅拌聚合；步骤三，置换氮气；步骤四，再次添加材料；步骤五，二次聚合；其中：
在步骤一中，在密闭压力容器中加入去离子水，然后加入0.01-0.1份引发剂，接着加入1-30份四氟乙烯、0.1-1份分散剂一；
在步骤二中，在20℃-100℃下，将步骤一中的材料搅拌聚合；
在步骤三中，待步骤二的聚合反应完全，将密闭容器内压力下降，然后用氮气置换容器内部的空气；
在步骤四中，添加0.01-0.5份引发剂，加入100份氯乙烯单体及0.1-1份分散剂二；
在步骤五中，在20-60℃下再次聚合，反应完全后得到聚氯乙烯/纳米聚四氟乙烯复合树脂。
进一步，所述引发剂为2，2-偶氮二异丁腈、2，2-偶氮二异庚腈、2，2-偶氮二甲基丁腈、过氧化二异丁酰、过氧化二异壬酰、过氧化二异癸酰、过氧化二月桂酰、过氧化二苯甲酰、过氧化(3，5，6-三甲基己酰)、过氧化乙酰环己磺酰、过氧化二碳酸二丁酯、过氧化二碳酸二异丁酯、过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化锌庚酸叔丁酯、过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯等偶氮类或过氧类引发剂中的一种或多种的复合体系。
进一步，所述分散剂一为全氟新烷磺酸、全氟辛酸及其盐类。
进一步，所述分散剂二为：滑石、膨润土、硅藻土、高岭土、硫酸钙、硫酸钡、碳酸钙、碳酸钡、碳酸镁、二氧化钛、氧化锌、淀粉、果胶、植物胶、海藻胶、明胶、鱼蛋白、甲基纤维素、羟乙基纤维素、部分醇解聚乙烯醇、苯乙烯/马来酸酐共聚物、乙酸乙烯/马来酸酐共聚物、聚乙烯基吡络烷酮或聚环氧乙烷脂肪酸酯中的一种或多种。
实施例一
将100g粒径150nm的氢氧化镁加入去离子水中，然后加入50g内部孔径400nm、粒径300目、比表面积500m2/g的活性炭，在20℃下，在去离子水中搅拌1h，然后超声分散0.5h，过滤、真空干燥备用；
将100g氯乙烯、0.5g步骤一中得到的高比表面积活性炭、0.02g2，2-偶氮二异丁腈、0.05g滑石、0.05g二月桂酸二丁基锡和50g去离子水加入到聚合釜中，室温搅拌30min后，升温至30℃聚合，待聚合至体系压力下降1kg/cm2时终止聚合，脱除未反应单体，出料、过滤、干燥得到77.4gPVC复合树脂。
实施例二
将质量为100g、粒径100nm的纳米氢氧化铝加入去离子水中，然后加入60g内部孔径350nm、粒径200目、比表面积2000m2/g的活性炭，在30℃下，在去离子水中搅拌2h，然后超声分散1h，过滤、真空干燥备用；
将100g氯乙烯、50g第1步中得到的高比表面积活性炭、0.2g过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、0.4g淀粉、0.3g2，2-双羟基二苯丙烷和500g去离子水加入到聚合釜中，室温搅拌60min后，升温至60℃聚合，待聚合至体系压力下降2kg/cm2时终止聚合，脱除未反应单体，出料、过滤、干燥得到134.5gPVC复合树脂。
实施例三
将质量为50g、粒径100nm的氢氧化镁和50g、粒径100nm氢氧化铝加入去离子水中，然后加入100g内部孔径350nm、粒径200目、比表面积3500m2/g的活性炭，在40℃下，在去离子水中搅拌5h，然后超声分散2h，过滤、真空干燥备用；
将100g氯乙烯、40g第1步中得到的高比表面积活性炭、0.6g过氧化二苯甲酰、0.5g甲基纤维素、0.1g马来酸二正辛基锡和350g去离子水加入到聚合釜中，室温搅拌50min后，升温至45℃聚合，待聚合至体系压力下降1.5kg/cm2时终止聚合，脱除未反应单体，出料、过滤、干燥得到112.7gPVC复合树脂。
实施例四
将质量为10g、粒径100nm的氢氧化镁和90g、粒径150nm氢氧化铝加入去离子水中，然后加入70g内部孔径350nm、粒径300目、比表面积3000m2/g的活性炭，在50℃下，在去离子水中搅拌3.5h，然后超声分散1.5h，过滤、真空干燥备用；
将100g氯乙烯、20g第1步中得到的高比表面积活性炭、0.3g过氧化二碳酸二丁酯、0.7g二氧化钛、0.07g二月桂酸二辛基锡和300g去离子水加入到聚合釜中，室温搅拌30min后，升温至50℃聚合，待聚合至体系压力下降1kg/cm2时终止聚合，脱除未反应单体，出料、过滤、干燥得到95.3gPVC复合树脂。
实施例五
将质量为80g、粒径200nm的氢氧化镁和20g、粒径150nm氢氧化铝加入去离子水中，然后加入50g内部孔径300nm、粒径200目、比表面积2600m2/g的活性炭，在35℃下，在去离子水中搅拌3h，然后超声分散1h，过滤、真空干燥备用；
将100g氯乙烯、30g第1步中得到的高比表面积活性炭、0.7g过氧化新癸酸异丙苯酯、0.3g苯乙烯/马来酸酐共聚物、0.05g2，6-二叔丁基对甲酚和120g去离子水加入到聚合釜中，室温搅拌45min后，升温至40℃聚合，待聚合至体系压力下降1.3kg/cm2时终止聚合，脱除未反应单体，出料、过滤、干燥得到115.3gPVC复合树脂。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。