选题的目的和意义
蒙脱土是一种价格低廉，性能优良的硅酸盐矿物，在工业，农药，医药等领域都有着重要作用，可用于污净化，处理三废，做药物载体，做洗涤剂添加剂，吸附剂、动物饲料添加剂、干燥剂、建筑涂料和沥青乳化剂、无碳复写纸添加剂、化妆品用添加剂，涂料、油漆、油墨、高温润滑脂等多种用途，具有良好的发展前景。
在结构上，蒙脱土具有独特的2;1型三层结构，其晶胞由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成，在每层的间隙中含Ca2 、Mg2 、Na 等易被置换的阳离子，通常它们以水合阳离子的形式存在,导致蒙脱土表面具有亲水性，这使蒙脱土难以被亲油聚合物或单体插层和吸附，不利于其在有机相中使用，，因此，通常对其进行改性处理使其由亲水性转化为亲油性，降低其表面能，同时使蒙脱土的层间距增大，使得高分子链或单体进入层间，以使其具有更为广泛的应用。
国内外研究现状
对于蒙脱土的改性方法，常用的有无机改性和有机改性两种，关于有机改性，常用的一些有机改性剂有阳离子改性剂，阴离子改性剂，偶联剂及聚合物单体等几类。其中阳离子改性剂的机理是：让有机阳离子与蒙脱土层间的可交换阳离子进行离子交换反应，使有机基团覆盖在蒙脱土的表面或者插入到蒙脱土层间，令其表面性能发生变化，由亲水性转变为亲油性，同时增大层间距[1]。长碳链烷基季铵盐是使用最多的蒙脱土有机改性剂。张葵花等人曾采用离子交换法将不同的季铵盐交换到蒙脱土的层间得到改性蒙脱土,以十二烷基二甲基苄基氯为插层剂，可明显提高改性蒙脱土的热稳定性[2]。季膦盐与季铵盐结构相似，但其具有更好的耐热性，铵盐改性蒙脱土在250℃以后会变得不稳定，而季膦盐则不会，Mishra 等人经比较了多种季磷盐改性蒙脱土的热稳定性后发现四苯基取代季鏻盐的热稳定性最好[3]。戈明亮等人用有机季鏻盐作为插层剂对黏土进行有机化插层改性，成功制备出有机黏土，并通过熔融插层法制备聚丙烯/有机黏土纳米复合材料得到了剥离型与插层型并存的纳米复合材料[4]。吡啶盐结构类似于季铵盐，同样对蒙脱土具有插层作用，其作用机理类似于季铵盐。李忠恒等人采用含有吡啶环的酯季铵盐插入到蒙脱土层间，制备出两种有机蒙脱土。蒙脱土的层间距由原来的1.24 nm，分别增加到1.31 nm和1.32 nm。对改性后的蒙脱土进行FT-IR、SEM 和分散性实验表征，结果表明酯季铵盐表面活性剂已经成功插层到蒙脱土层间，改性后的蒙脱土疏水性明显增强[5]。当表面活性剂含有双键时，可使用有机咪唑盐做改性剂，其可与单体在层间发生原位聚合反应，驱动力使黏土分散于聚合物基体中，而含有乙烯基表面活性剂可使复合材料呈剥离状态，可以提高聚合物/黏土纳米复合材料的热稳定性。陶瑞丽合成了含有两个双键的短链烷基的可聚合1-乙烯基-3-丙烯基咪唑溴化铵，并用其改性的蒙脱土与苯乙烯本体聚合制备出聚苯乙烯/蒙脱土复合材料。用TGA、DTA 对复合材料的热稳定性进行表征，结果表明：聚苯乙烯可插层于咪唑盐改性的有机蒙脱土中，复合材料的热稳定性得到明显的提高[6]。阴离子表面活性剂插层蒙脱土的机理，是由传统的阳离子烷基铵盐插层蒙脱土衍化而来的。阴离子表面活性剂吸附和插层的驱动力为：通过离子偶极吸附蒙脱土表面的阳离子，并且替换边缘和夹层的—OH 基团[7]。改性剂包括磺酸盐、羧酸盐等。Nihal 等采用C18H35OO－Na 和C12H23OO－Na 两种羧酸盐改性蒙脱土。通过对有机蒙脱土的表征可得：两种改性剂均插层成功，很好的分散和插层于整个蒙脱土的层间或吸附于表面。制备了聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料，复合材料热稳定性明显提高[8]。梁成刚等采用十二烷基磺酸钠（SDS）改性蒙脱土，在pH 值7、Na-MMT质量分数为5%、反应温度50℃、改性剂用量1.25mmol/g Na-MMT的条件下，蒙脱土的层间距从1.57 nm 增加到3.58 nm；通过热失重分析表明，进入蒙脱土层间的SDS 量已占到总质量的17%[9]。为得到聚合物/蒙脱土纳米复合材料，通常先用有机改性剂对蒙脱土进行有机改性，之后再与聚合物单体进一步插层，使之形成剥离型纳米复合材料。訾少宝等人合成了水基端羟基阳离子聚氨酯，作为插层剂对蒙脱土进行有机改性，得到了含有活性羟的OMMT，XRD、FT-IR、TEM分析结果表明，OMMT含有活性羟基，当NCO/OH 的摩尔比为1.5/2 时，蒙脱土的层间距由1.26 nm 增加到2.02 nm；OMMT阳离子交换能量最低，粒子电性得到反转[10]。田建团等人用按比例将有机蒙脱土与钡酚醛树脂进行混合，通过超声和高剪切乳化工艺使其实现良好的分散效果。将分散好的树脂胶液浸渍到碳布上，按照钡酚醛树脂的固化工艺制作复合材料层压板，结果表明经CTAB处理的蒙脱土与酚醛树脂具有良好的相容性，且CTAB的用量较多时所制得的有机蒙脱土的结构较好；有机蒙脱土被完全剥离分散在酚醛树脂基体中[11]。朱建君等人采用十八烷基三甲基氯化铵制备有机蒙脱土，之后与液体橡胶混合，制备出HTPB/C18-MMT。通过对复合材料表征可得，蒙脱土在聚合物基体中呈现剥离状态。结果表明，液体橡胶的端官能团、液体橡胶与有机改性剂之间的相容性以及液体橡胶与有机蒙脱土片层之间的相互作用对蒙脱土片层在液体橡胶中的剥离都有很大影响[12]。许岩焱等人用无卤膨胀型阻燃剂磷酸蜜胺盐（MPP）作有机插层剂制备了磷酸蜜胺盐——蒙脱土（MPM），结合了膨胀型阻燃剂的特性及蒙脱土的良好分散性，结果表明：MPP 已插层进入蒙脱土层间，改变了层间距，实现了其有机化。制备的复合材料的力学性能进一步得到改善，综合性能更佳[13]。杨玲等人采用十六烷基三甲基溴化铵对蒙脱土进行有机化处理，并在此基础上，采用低聚物（SS），用机械共混的方法来探讨了有机改性的工艺条件及低聚物加入量对有机蒙脱土层间距的影响情况。结果表明：在蒙脱土含量6%、处理时间90 min、温度80 ℃条件下，蒙脱土有机化效果较好，层间距为2.30 nm；当低聚物的加入量为6%时有机蒙脱土的层间距增加幅度最大，层间距为2.70 nm[14]。董前年等人采用具有液晶性的4-(6-胺基己氧基)-4-氰基联苯插层剂改性蒙脱土，在改性之前需将此改性剂转化成盐酸盐，以便于插层。在最佳插层条件下，蒙脱土层间距由1.24nm 增加到2.47 nm。通过FT-IR、XRD、TGA 和TEM表征，表明有机改性剂已插层成功，打开了蒙脱土晶层，改变了层间距的微环境，为液晶/蒙脱土纳米复合材料的研究提供了依据[15]。
参考文献
[1] 谢友利，张猛，周永红．蒙脱土的有机改性研究进展[J]．化工进展，2012，31:844-850．
[2] 张葵花，谭绍早，刘应亮，等．季铵盐改性蒙脱土的制备与表征[J]．化工新型材料，2005，33（11）：44-47．
[3] 祝运波，姚其正．氨甲基吡嗪的制备新方法[J]．药学进展，2007，31：277-279．
[4] Ge M L，Jia D M．“gamma-phase polypropylene crystallitesinduced by organo-clay modified by alkyl phosphonium ions”[J]．Acta Polymerica Sinica，2010(10)：1199-1203．
