季铵盐插层剂对有机蒙脱土结构和性质的影响.pdfVIP

维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第 29卷 第 6期 2005年 l2月 JOURNAIOFDAQINGPETROlEUM INSTII、UTE VoI．29 No．6 Dec． 2005 季铵盐插层剂对有机蒙脱土结构和性质的影响 王 俊 ，方 宏 ，李翠勤 ，邹恩广 ，宋 磊。 (1．大庆石油学院 化学化工 学院，黑龙江 大庆 1633l8； 2．大庆石化公司 研 究院．黑龙江 大庆 163714) 摘 要 ：以钠基蒙脱土为原料 ．采用不同碳链的季铵盐阳离子作 为插层剂 与蒙脱土 层间 的无机 阳离子 Na 和 Ca 交换 ，制备出系列有机蒙脱土．利用红外光谱 、x射线衍射对蒙脱土和有机化蒙脱土的结构表征，结果表 明．插层剂 已进 入蒙脱土的层 间，蒙脱土的层间距 由 1．533nm增加到 1．988～3．475Ilm．研究 了有机蒙脱土在二 甲苯 中的流变学性质． 结果证明，有机蒙脱土能在二甲苯中溶胀形成凝胶．在相同剪切力下，凝胶的黏度与季铵盐 阳离子烷基链 的结构有关 关 键 词 ：蒙脱土；插层剂 ；有机蒙脱土 ；凝胶 中图分类号 ：TQ246 文献标识码 ：A 文章编号 ：l000—1891(2005)06—0061一O3 0 引言 聚合物纳米复合材料具有超微体积、表面 良好的反应性 ，可以赋予复合材料新的力学性能及其它功能 特性_l]．自1987年 日本学者首次报道采用插层聚合物法制备纳米复合材料 以来 ，聚合物 ／硅酸盐纳米复 合材料的研究取得 了较大的进展 ’．目前 ，研究较多的并具有一定应用前景 的硅酸盐是蒙脱土．蒙脱土 属于2：1型的三层结构硅酸盐黏土 ，每个晶层 由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体构成，层间的 Si”， Al。容易被低价阳离子取代．由于蒙脱土层间表现负电性，为了达到电荷平衡，其层间吸附有 Na ，K ， Ca抖 ，Mg抖等水合阳离子．蒙脱土层 间的阳离子容易同有机阳离子发生交换 ]，利用交换反应可将有机 阳离子引入蒙脱土层间．由于蒙脱土与有机相高聚物 的相容性 ，蒙脱土层间由亲水性转变为疏水性 ，复合 材料有机相与无机相的相容性提高，同时经过有机化的蒙脱土的层间距也变大 ，更有利于高聚物的插层复 合，实现对聚合物材料的纳米改性_|6]．聚合物纳米改性 的关键是插层剂 的选择和插层工艺．目前 ，研究 最多的蒙脱土插层剂主要有烷基季铵盐、有机胺盐 、硅烷偶联剂等 ]．此外 ，采用磺酸盐表面活性剂、双子 表面活性剂作为插层剂的研究近期也有报道 ]．笔者采用季铵盐型 阳离子表面活性剂对蒙脱土交换 ，得 到有机化蒙脱土；利用红外光谱和 x射线衍射对钠基蒙脱土、有机化蒙脱土表征 ；由于流变学 的性质在一 定程度上能够反映有机化的程度 ，还研究了有机蒙脱土在二 甲苯 中的流变行为． 1 实验 · 1．1 蒙脱土的有机化 称取 20g钠基蒙脱土，分散于 lL去离子水中，强搅拌下制取蒙脱土悬浊液 ；称取大于蒙脱土离子交 换容量的十六烷基三 甲基氯化铵 ，配制成溶液 ；将蒙脱土悬浊液置于80℃恒温水浴 中，在强搅拌下滴加十 六烷基三甲基氯化铵溶液 ，反应 2h；静止 24h，将得到的 白色沉淀物抽滤 ，并用去离子水洗涤至无 cl一存 在 ；将所得到的白色沉淀物放入烘箱中在 7OC下烘干，研磨 ，过筛 ，备用． 采用相 同的实验步骤 ，利用十二烷基三 甲基氯化铵，十六烷基三 甲基溴化铵 ，双十八烷 基二 甲基氯化 铵作为有机化试剂，分别对钠基蒙脱土有机化． 1．2 红外光谱和 X射线衍射表征 利用 PERKIN--ELMR公司 PE一680型红外光谱仪对原土及有机化后 的蒙脱土做红外光谱表征实 收稿 日期 ：2005一O3—03；审稿人 ：汪颖军 ；编辑 ：曾湘华 作者简介：王 俊 (1965一)，男 ，博士生 ．副教授 ，主要从事表面活性剂和功能高分子材料的研究 维普资讯