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橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS)

取 10 份无机土 (MMT) 分散在 200 份水中 , 取若 由图 4 可知，随着插层剂 CTAB 用量的不断增加，
干份不同重量的十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB) 对分 001 面的一级衍射峰不断向小角移动，通过布拉格公
散化的无机土进行插层处理，各组使用设备与处理过 式计算出相应的层间距，见表 5。
程相同，完成处理操作后，对所得有机土的层间距进 由表 5 可以看出，片层间距随 CTAB 用量的增多
行 XRD 表征，见图 4。 而增大，当 CTAB 用量达到 7 份时，片层间距已达到
3.871 7 nm，并且出现较为尖锐规整的峰形 [11] 。随后，
CTAB 用量的增加对层间距的影响变得不明显，可见
插层剂 CTAB 的用量越大，片层的撑开效果就越明显，
:
当 CTAB:MMT 达到 0.7 1 后，层间距已基本保持不变，
维持在 3.8~4.0 nm 之间。所以 CTAB 的用量并不是越
多越好。
对比固相法，计算二者 001 面一级衍射峰所对应
的层间距差值，结果如表 6。
由 表 6 可 知，d 2 -d 1 >0， 即 CTAB 与 MMT 的 用
量比相同时，水相法的插层效果明显要好于固相法。
究其原因可能是插层剂在固相分散的稳定均匀程度不
图 4 插层剂用量对层间距的影响 如在水中好。虽然水相法插层效果优于固相法插层效
表 5 插层剂用量对层间距的影响
项目 MMT2 MMT4 MMT6 MMT7 MMT8 MMT9 MMT10
无机土用量 10 10 10 10 10 10 10
插层剂用量 2 4 6 7 8 9 10
水的用量 200 200 200 200 200 200 200
陈化时间 24 24 24 24 24 24 24
2θ/deg 3.98 2.98 2.58 2.28 2.30 2.24 2.21
层间距 /nm 2.218 2 2.962 4 3.421 6 3.871 7 3.838 0 3.940 8 3.976 3

果，但在实际制备 OMMT 时，由于水相法的后处理 依据计算公式
较为繁琐，而固相法则不存在后处理工艺，所以固相 sinψ= d-1.0
法更有利于实际的生产和研究 [12] 。 L
式中 ： ψ 为分子伸直链与片层的夹角 ； d 001 为蒙
表 6 两法层间距差值
CTAB:MMT 固相法 d 1 /nm 水相法 d 2 /nm d 2 -d 1 /nm 脱土 001 面的层间距 ； L 为插层剂分子链的长度。
1 : 5 1.894 0 2.218 2 0.324 2 当 CTAB:MMT=1:5 时，得 ψ=arcsin[(1.894 0-1)/2.2]
2 : 5 2.173 7 2.926 4 0.752 7
3 : 5 2.565 4 3.426 1 0.856 2 =24.0° ；
4 : 5 3.129 2 3.838 0 0.708 8 当 CTAB:MMT=2:5 时，得 ψ=arcsin[(2.173 7-1)/2.2]
5 : 5 3.474 1 3.976 3 0.502 2
=32.2° ；
2.3 插层剂 CTAB 在 MMT 层间排列方式的 当 CTAB:MMT=3 : 5 时，得 ψ=arcsin[(2.565 4-1)/2.2]
理论分析 =45.4° ；
根据黏土的离子交换容量、所使用的有机插层剂 当 CTAB:MMT=4 : 5 时，得 ψ=arcsin[(3.129 2-1)/2.2]
及有机化处理方法不同，有机阳离子在黏土层间会采 =75.4° ；
取不同的排列方式，主要有三种 ：单层排列、双层排 当 CTAB:MMT=5 : 5 时， 得 ψ=arcsin[3.474 1-1)/
列及斜立排列。其中 C—C 的键长约为 0.154 nm，键 2.2] 计算无解。
角约为 109°，C—N 键长约为 0.147 nm，键角约为 表明在 HTAB:MMT=5 : 5 时，公式 sinψ =(d-
117° [13~15] ，依据这些基础数据我们可得出 CTAB 分子 1.0)/L 失去了其实用性。为此，在已现有模型和实验
的伸直链长度约为 2.2 nm，其轴截面的最大直径约为 数据和的基础上，提出了 CTAB 插层蒙脱土结构的双
0.4 nm。且无机土片层厚度约为 1 nm。 斜立模型，如图 5。

·4· 第 45 卷 第 10 期