2024年10月29日发(作者：恭翠梅)
第３９卷第６期
应用化工
Ｖ０１．３９ Ｎｏ．６
２０１０年６月
Ａｐｐｈｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
Ｊｕｎ．２０１０
甲苯．２，４一二异氰酸酯改性蒙脱土制备方法
及结构表征的研究
冯辉霞 ，郭静威 ，裴先武 ，马建军 ，张义新
（Ｉ．兰州理工大学石油化工学院，甘肃兰州７３００５０；２．甘肃银光聚银化工有限公司，甘肃白银７３０９００）
摘要：研究了甲苯。２，４－二异氰酸酯（ＴＤＩ）分子结构中的异氰酸酯基团（一Ｎｃ０）与蒙脱土（ＭＭＴ）表面羟基的修
饰反应，以反应程度Ｐ（ＴＤＩ）为指标，考察了反应时间、反应温度、ＴＤＩ的用量以及蒙脱土活化条件对改性反应程度
的影响。结果表明，ＴＤＩ改性蒙脱土的最佳条件为：反应时间８０ ｍｉｎ，反应温度８Ｏ ｏＣ，ＭＭＴ与ＴＤＩ质量比为１：０．３，
蒙脱土活化条件为２５０℃、反应２ ｈ，反应程度可达到３４．２８％。ＩＲ，ＸＲＤ测试改性物ＴＤＩ／ＭＭＴ，结果表明，ＴＤＩ与
蒙脱土片层表面的羟基发生反应，引入了一Ｎｃ０基团，改性后的蒙脱土的层间距较原土有所增大，从而实现了蒙脱
土的有机化改性。
关键词：甲苯－２，４．二异氰酸酯；蒙脱土；改性；反应程度；层间距
中图分类号：ＴＱ ３２２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—３２０６（２０１０）０６—０８２７—０４
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃａｌｌｙ
ｍｏｄｉｉｆｅｄ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ ｗｉｔｈ ＴＤＩ
ＦＥＮＧ Ｈｕｉ—ｘｉａ ，ＧＵＯ ｉｒｎｇ—ｗｅｉ ，ＰＥＩ Ｘｉａｎ．ＷｌＺ ，ＭＡ Ｊｉａｎ－ｊｕｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｙｉ—ｘｉｎ
（１．Ｃｏｒｔｅｇｅ ｏｆ Ｐｅ￣ｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎ￣ｎｅｅｆｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉ￣ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｇａｎｓｕ Ｙｉｎｇｕａｎｇ－Ｊｕｙｉｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｂａｉｙｉｎ ７３０９００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍｏｄｉｉｆｅｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｆｒｅｅ—ＮＣＯ ｇｒｏｕｐ ｉｎ ｔｈｅ ｔｏｌｕｅｎｅ－２，４一ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ（ＴＤＩ）ｔｏ ｔｈｅ ｈｙ－
ｄｒｏｘｙｌ ｇｒｏｕｐ（一ＯＨ）ｏｆ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｔ（Ｐ），ｔｈｅ
ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ：ｓｕｃｈ ａｓ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ，ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅ ｍａｓｓ ｏｆ ＴＤＩ ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｔｉｖａ．
ｔｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｎｔｍｏｒｉｔｌｏｎｉｔｅ ｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｔ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｍｏｄｉｉｆｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｓｈｏｕｌｄ
ｂｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ８０ ｍｉｎ，ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ８０℃，ｔｈｅ ｍａｓｓ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｍｏｎｔｍｏｆｉｌｏｎｉｔｅ ｔｏ ｔｏｌｕ．
ｅｎｅ－２，４－ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ １：０．３，ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ２５０ ｏＣ，２ ｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｔ
ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ３４．２８％．Ｔｈｅ ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔ（ＴＤＩ／ＭＭＴ）ｗａｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ＩＲ ａｎｄ ＸＲＤ ｔｅｃｈ—
ｎｉｑｕｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ：ＴＤ１ ｗａｓ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｒｅａｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｇｒｏｕｐ ｏｆ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌ—
ｌｏｎｉｔｅ ｌａｙｅｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｒｅｅ—ＮＣ０ ｇｒｏｕｐ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｒｅｍａｉｎｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｏｎｉｔｅ，ａｌｓｏ，ｔｈｅ
ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｕｒｔｈｅｒ，ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ ｔｈｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｏｆ
ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ ｗａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｏｌｕｅｎｅ－２，４一ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ；ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ；ｍｏｄｉｆｙ；ｒｅａｃｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｔ；ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ
蒙脱土（ＭＭＴ）是一种２：１型的具有典型层状 和吸附性能，可将阳离子和极性分子吸附在层问，扩
结构的硅酸盐矿物，其结构单元是由１片铝氧八面
大层间距，同时可以改变无机物界面极性和化学微
体夹在２个硅氧四面体之间的靠共用氧原子而形成
环境，使单体有效地插人层间¨ （见图１），经过有机
的厚约１ ｎｌＴｌ层状结构…。蒙脱土晶层之间以范德
改性后的蒙脱土变为疏水亲油性的。因此，可利用
华力结合，键能较弱，易解离 』。由于四面体中心
蒙脱土层状硅酸盐的特殊结构，以各种有机改性剂
Ｓｉ 和八面体中心的Ａｌ”易被低价的阳离子取代，
对蒙脱土进行修饰改性。
表面带负电荷，因而层间具有良好的离子交换性能
收稿日期：２０１０－０３．２８ 修改稿日期：２０１０－０４－２８
基金项目：甘肃省科技重大专项计划２００８年第一批（０８０１ ＧＫＤＤ０６９）；甘肃省自然科学基金资助项目（ＺＳ０２１．Ａ２５－０２８－Ｃ；
３ＺＳ－０４２．Ｂ２５－００８；０８０９ＤＪＺＡＯ１ １）；兰州理工大学博士基金项目
作者简介：冯辉霞（１９６６一），女，甘肃临夏人，兰州理工大学教授，博士，硕士生导师，从事功能材料方面的研究。电话：
１３００８７３０５０，Ｅ—ｍａｉｌ：ｆｅｎｇｈｘ＠ｌｕｔ．ｃｎ
应用化工 第３９卷
插层（离子交换） 层间距变大
１ 蒙脱土改性的反应原理
Ｆｉｇ．Ｉ Ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｍｏｄｉｆｉｎｇ ＭＭＴ
目前，研究者常用的有机改性试剂有烷基铵盐、
季胺盐、吡啶类衍生物和其他离子型表面活性剂
等 ］。由于甲苯－２，４－－异氰酸酯（ＴＤＩ）价廉易得，
分子结构中存在活性基团——异氰酸酯基
（－－ＮＣＯ）。因此，本文将采用有机改性试剂ＴＤＩ对
蒙脱土进行有机化改性，它必将丰富蒙脱土的表面
修饰化学内容，并促进新型有机一无机纳米复合材料
的研制与开发 ｏ－。
１ 实验部分
１．１试剂与仪器
蒙脱土，工业级；ＴＤＩ、甲苯、异丙醇均为分析
纯；二正丁胺为化学纯。
ＮｉｃｏｌｅｔＡＶＴＡＲ３６０ＶＦ．ＩＲ型红外光谱仪；岛津－
ＸＲＤ６０００型衍射仪。
１．２实验方法
１．２．１ 蒙脱土的活化称取一定量的蒙脱土，放入
三口烧瓶中，在氮气保护下，加热至２５０ ｃＣ，活化
２ ｈ得到活化的蒙脱土。
１．２．２ ＴＤＩ改性蒙脱土在三口烧瓶中，氮气保护
下，按ＭＭＴ与ＴＤＩ为１：０．３的质量比，分别加人活
化的蒙脱土和ＴＤＩ，在一定量的无水甲苯中搅拌混
合分散３０ ｍｉｎ。加热至８０℃，反应８０ ｍｉｎ。自然冷
却，抽滤，洗涤，在４０℃下真空干燥，即得到有机化
改性的蒙脱土ＴＤＩ／ＭＭＴ。
１．３分析方法
１．３．１反应程度Ｐ（ＴＤＩ）的测定准确量取试样
１０ ｍＬ ３份，分别移入３个２５０ ｍＬ锥形瓶中，各加入
１５ ｍＬ二正丁胺／甲苯溶液（甲苯已脱水），混合振荡
均匀，放置１５ ｍｉｎ。待反应完毕后，加３０ ｍＬ异丙醇
和溴酚蓝指示剂，用０．１ ｍｏｌ／Ｌ ＨＣＩ标液滴定，当蓝
色消失，黄色保持１５ Ｓ不变即为终点。用同样方
法，做一组空白实验。
反应程度Ｐ（Ｔ。 ）＝
×１００％
式中 ， ——空白和样品滴定时消耗的ＨＣ１
标准溶液的体积，ｍＬ；
一加人反应体系中改性剂的质量，ｇ；
Ｃ——ＨＣｌ盐酸标准溶液的实际浓度，ｍｏｌ／Ｌ。
１．４表征测试
１．４．１ 红外测试 采用溴化钾压片，在４ ０００～
４００ ｃｍ 范围内摄谱。
１．４．２ ＸＲＤ测试ＣｕＫａ辐射，管电压４０ ｋＶ，管电
流３０ ｍＡ，连续记谱扫描［扫描速度４￣／ｒａｉｎ，扫描范
围２～６０。，狭缝宽度：发散狭缝（ＤＳ）＝防散射狭缝
（ＳＳ）＝１。；接收狭缝（ＲＳ）＝０．３ ｍｍ］，对晶面间距
ｄ。。 测定。
２结果与讨论
２．１ ＴＤＩ改性蒙脱土的反应条件
∞船 弘盟加墙
２．１．１反应温度对ＴＤＩ的反应程度的影响 在蒙
脱土活化温度为２５０ ｏＣ，活化时间为２ ｈ条件下，反
应时间为４０ ｒａｉｎ，ＭＭＴ与ＴＤＩ的质量比为１：０．３，
考察了反应温度对ＴＤＩ反应程度的影响，结果见
图２。
口
，’，℃
图２反应温度与Ｐ（ＴＤＩ）的关系曲线
Ｆｉｇ．２ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｔ
由图２可知，随着反应温度的升高，ＴＤＩ的反应
程度先增加后减小，反应温度５０ ｃＩ＝时，反应程度为
１３．６５％；反应温度９Ｏ℃时，反应程度为２２．３８％；
反应温度８０ ｃ【＝时，反应程度最高为２６．５５％。原因
可能是当温度升高至某一温度时，由于反应体系内
部分子运动剧烈，已进入蒙脱土层间的ＴＤＩ单体会
有少量的逸出，从而使得参与反应的ＴＤＩ单体会降
低。
２．１．２反应时间对ＴＤＩ的反应程度的影响在蒙
第６期 冯辉霞等：甲苯＿２，４．二异氰酸酯改性蒙脱土制备方法及结构表征的研究８２９
，（Ｈ口
脱土活化温度２５０℃，活化时间２ ｈ，反应温度８０℃
下，ＭＭＴ与ＴＤＩ的质量比为１：０．３，改变蒙脱土的
弘 驼∞船 驰娩加
时，ＭＭＴ与ＴＤＩ的质量比为１：０．３的条件下，考察
了反应时间对ＴＤＩ反应程度的影响，结果见图３。
０
｝一
ｔ／ｍｉｎ
图３反应时间与Ｐ（ＴＤＩ）的关系曲线
Ｆｉｇ．３ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｔ
由图３可知，随着反应时间的增加，ＴＤＩ的反应
程度先增加后减小，反应时间４０ ｍｉｎ时，反应程度
为２６．５５％；反应时间１２０ ｍｉｎ时，反应程度为
２２．８６％；反应时间８０ ｍｉｎ时，反应程度最高为
３４．２８％。原因可能是随反应时间的增加，蒙脱土表
面吸附ＴＤＩ较多达到饱和，反而减慢了反应进行，从
而使参与反应的ＴＤＩ单体会降低。
２．１．３ ＴＤＩ质量对反应程度的影响 在蒙脱土活
化温度２５０ ｏＣ，活化时间２ ｈ，反应温度８Ｏ℃，反应
时间８０ ｍｉｎ的条件下，将１ ｇ的ＭＭＴ分别与不同质
量的ＴＤＩ反应，考察不同质量的ＴＤＩ对反应程度的
影响，结果见图４。
ＴＤ踬量
图４ ＴＤＩ的质量与Ｐ（ＴＤＩ）的关系曲线
Ｆｉｇ．４ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ＴＤＩ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｔ
由图４可知，随着ＴＤＩ质量的增加，ＴＤＩ的反应
程度减小，当ＴＤＩ质量为０．５ ｇ时，反应程度最小为
１６．１８％；当ＴＤＩ质量为０．３ ｇ时，反应程度最高为
３４．２８％。原因可能是随着ＴＤＩ质量的增加，蒙脱土
表面吸附ＴＤＩ较多时，容易达到饱和，反而减慢了反
应进行，使反应程度减小。
２．１．４不同活化条件的蒙脱土对反应程度的影响
在反应温度为８０℃，反应时间为８０ ｍｉｎ的条件
活化温度和活化时间，考察了不同活化条件下，活化
蒙脱土的对反应程度的影响，结果见表１。
表１ 不同活化条件蒙脱土对反应程度的影响
Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃｏｎｄｉｉｔｏｎｓ
ｏｎ ｒｅａｃｔｉＯｎ ｅｘｔｅｎｔ
由表１可知，蒙脱土在活化温度为２５０ ｃ【＝时，随
着活化时间的增加，ＴＤＩ的反应程度减小；蒙脱土在
活化温度为３００℃时，随着活化时间的增加，ＴＤＩ的
反应程度增大；蒙脱土在活化时间为４ ｈ时，随着活
化温度的增加，ＴＤＩ的反应程度增大；蒙脱土在活化
时间为２ ｈ时，随着活化温度的增加，ＴＤＩ的反应程
度减小。因此，蒙脱土在活化温度为２５０ ｏＣ、活化时
间为２ ｈ和活化温度为３００ ｏＣ、活化时间为４ ｈ时，
反应程度较高，分别为２８．２２％和２９．１９％。但由于
后者需要较高的活化温度和较长的活化时间，因此，
选择蒙脱土活化温度２５０ ｏＣ，活化时间２ ｈ。
综上所述，ＴＤＩ改性蒙脱土的最佳反应条件是：
蒙脱土活化条件为活化温度２５０ ｑＣ，活化时间２ ｈ，
ＭＭＴ与ＴＤＩ质量比为１：０．３，反应温度为８０℃，反
应时间８０ ｍｉｎ，反应程度可达到３４．２８％。
２．２活化的ＭＭＴ与ＴＤＩ／ＭＭＴ的红外测试分析
采用红外光谱分析了活化的ＭＭＴ及ＴＤＩ／ＭＭＴ
的红外图谱，见图５。
波数，ｃｍ
图５活化的ＭＭＴ及ＴＤＩ／ＭＭＴ的红外谱图
Ｆｉｇ．５ Ｔｈｅ ＶＩ＇ＩＲ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ ａｎｄ
ＩＤＩ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ
ａ．活化的ＭＭＴ；ｂ．ＴＤＩ／ＭＭＴ
由图５可知，曲线ａ和曲线ｂ，在３ ４４２ ｃｍ 附
应用化工 第３９卷
近出现吸收带，属于ＭＭＴ的层间水和一ＯＨ的伸缩
振动峰，这说明改性后的ＭＭＴ层间仍有少量水合
物存在。在１ ０８７ ｃｍ 处出现的是Ｓｉ—Ｏ吸收峰；
１ ０４４ ｃｍ 附近的强吸收带为Ｓｉ—Ｏ—ｓｉ骨架振动
峰；在５２４，６２３ ｃｍ 附近的较弱的峰带为Ｓｉ一０和
Ａｌ—Ｏ内部振动峰；在４６７ ｃｍＩ１附近出现的峰带是
ＳｉＯ 的特征吸收峰；在１ ６３８ ｃｍ 处出现吸收峰为
其Ｈ—Ｏ—Ｈ键的弯曲振动峰，这些都是ＭＭＴ的特
征峰。说明蒙脱土在有机化改性后，内部骨架结构
没有发生变化。
ＴＤＩ／ＭＭＴ在２ ２７１ ｃｍ 和１ ５５１ ｃｍ 等处新
增了吸收谱带，说明ＴＤＩ的确与片层发生了化学反
应。１ ５５１ ｃｍ 处有个较弱的吸收峰，归属于有机
改性剂中Ｃ—Ｏ或者Ｃ—Ｎ等双键基团的伸缩振动
峰；２ ２７１ ｃｍ 处弱的吸收峰，亦归属于有机改性剂
中一ＮｃＯ的特征吸收谱带，说明了自由的一ＮＣＯ
基团的存在。在１ ６３８ ｃｍ 处的吸收谱带也明显减
弱，这也从侧面证明了有机化改性的效果。综上所
述，有机改性剂ＴＤＩ已经进人ＭＭＴ的层间。
２．３活化的ＭＭＴ与ＴＤＩ／ＭＭＴ的ＸＲＤ测试分析
采用ＸＲＤ分析改性前后的ＭＭＴ层间距的变
化，图６是活化的ＭＭＴ和ＴＤＩ／ＭＭＴ的ＸＲＤ谱图。
图６活化的ＭＭＴ，ＴＤＩ／ＭＭＴ的ＸＲＤ衍射图
Ｆｉｇ．６ Ｔｈｅ ＸＲＤ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ ａｎｄ
ＴＤＩ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ
ａ．活化的ＭＭＴ；ｂ．ＴＤＩ／ＭＭＴ
由图６可知，改性后的ＭＭＴ，其 衍射峰向小
角度移动，衍射峰的２ 角度从９．１１。移向７．１９。，根
据Ｂｒａｇｇ方程：ｄ＝Ａ／２ｓｉｎＯ（式中：Ａ为Ｘ射线的波
长；０为衍射角；ｄ为晶面间距）。经过计算，层间距
从０．９７ ｎｍ扩大到１．２３ ｎｍ，表明改性剂已经与蒙
脱土层间的阳离子产生交换，进人ＭＭＴ的层间，层
间距变大。说明了ＭＭＴ实现了有机化，由原来的
亲水性变为亲油性。
３结论
（１）以ＴＤＩ为有机改性试剂，对活化的蒙脱土
进行有机化改性，最佳反应条件为：蒙脱土活化活温度
２５０ ｏＣ，活化时间２ ｈ，ＭＭＴ与ＴＤＩ质量比为１：０．３，
反应温度８０℃，反应时间８Ｏ ｍｉｎ，反应程度最高可
达到３４．２８％。
（２）ＦＴＩＲ测试表明，ＴＤＬ／ＭＭＴ和ＭＤＩ／ＭＭＴ分
别在２ ２７０ ｃｍ 和１ ５５０ ｃｍ 等附近新增了吸收谱
带，这说明有机试剂的确与蒙脱土片层发生了化学
反应。ＸＲＤ测试表明，采用ＴＤＩ对ＭＭＴ进行有机
化改性，其 衍射峰向小角度移动，蒙脱土的层间
距从０．９７ ｎｌｎ扩大到１．２３ ｎｍ，表明改性剂已与蒙
脱土层问的阳离子产生交换，进入ＭＭＴ的层间，从
而实现了ＴＤＩ对蒙脱土的有机化改性。
参考文献：
［１］陈海群，徐义荣，赵银芝．蒙脱土的表面修饰［Ｊ］．化工
矿物与加工，２００８（８）：３５－３８．
［２］赵保林，那平，刘剑锋．改性蒙脱土的研究进展［Ｊ］．化
学工业与工程，２００６，２３（５）：４５３－４５７．
［３］蔡长庚，郑小瑰，贾德民．有机蒙脱土的改性概述［Ｊ］．
材料科学与工程学报，２００３，２１（６）：３３－３５．
［４］郜君鹏，李阳，栾广贵，等．有机蒙脱土的制备及表征
［Ｊ］．合成技术与应用，２００５，２０（１）：１８－２０．
［５］冯辉霞，王毅，张国宏，等．甘肃平凉钙基膨润土的有
机改性与表征［Ｊ］．矿物岩石，２００８，２８（１）：８—１２．
［６］ 王毅，冯辉霞，雒和明，等．改性剂种类对蒙脱土结构
和性能的影响［Ｊ］．硅酸盐学报，２Ｏｏ７，３５（５）：５６３－５６７．
［７］冯辉霞，张国宏，邱建辉，等．甘肃平凉钙基膨润土有
机化制备研究与结构表征［Ｊ］．非金属矿，２００８（５）：
２０．２２．
［８］ 陈光明，马永梅，漆宗能．甲苯－２，４．二异氰酸酯修饰蒙
脱土及聚苯乙烯／蒙脱土纳米复合材料的制备与表征
［Ｊ］．高分子学报，２０００（５）：５９９－６０３．
［９］Ｘｉｅ Ｗ，Ｇａｏ Ｚ Ｍ，Ｐａｎ Ｗ Ｐ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ ａｌｋｙｌ ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ
［Ｊ］．Ｃｈｅｍ Ｍａｔｅｒ，２００１，１３（９）：２９７９－２９９ｏ．
［１Ｏ］罗洁，郑英丽，刘宏宇，等．硅烷偶联剂复合改性蒙脱
土制备ＮＲ／ＯＭＭＴ纳米复合材料［Ｊ］．河北化工，
２０ｏ７，３０（１１）：３－６．
2024年10月29日发(作者：恭翠梅)
第３９卷第６期
应用化工
Ｖ０１．３９ Ｎｏ．６
２０１０年６月
Ａｐｐｈｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
Ｊｕｎ．２０１０
甲苯．２，４一二异氰酸酯改性蒙脱土制备方法
及结构表征的研究
冯辉霞 ，郭静威 ，裴先武 ，马建军 ，张义新
（Ｉ．兰州理工大学石油化工学院，甘肃兰州７３００５０；２．甘肃银光聚银化工有限公司，甘肃白银７３０９００）
摘要：研究了甲苯。２，４－二异氰酸酯（ＴＤＩ）分子结构中的异氰酸酯基团（一Ｎｃ０）与蒙脱土（ＭＭＴ）表面羟基的修
饰反应，以反应程度Ｐ（ＴＤＩ）为指标，考察了反应时间、反应温度、ＴＤＩ的用量以及蒙脱土活化条件对改性反应程度
的影响。结果表明，ＴＤＩ改性蒙脱土的最佳条件为：反应时间８０ ｍｉｎ，反应温度８Ｏ ｏＣ，ＭＭＴ与ＴＤＩ质量比为１：０．３，
蒙脱土活化条件为２５０℃、反应２ ｈ，反应程度可达到３４．２８％。ＩＲ，ＸＲＤ测试改性物ＴＤＩ／ＭＭＴ，结果表明，ＴＤＩ与
蒙脱土片层表面的羟基发生反应，引入了一Ｎｃ０基团，改性后的蒙脱土的层间距较原土有所增大，从而实现了蒙脱
土的有机化改性。
关键词：甲苯－２，４．二异氰酸酯；蒙脱土；改性；反应程度；层间距
中图分类号：ＴＱ ３２２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—３２０６（２０１０）０６—０８２７—０４
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃａｌｌｙ
ｍｏｄｉｉｆｅｄ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ ｗｉｔｈ ＴＤＩ
ＦＥＮＧ Ｈｕｉ—ｘｉａ ，ＧＵＯ ｉｒｎｇ—ｗｅｉ ，ＰＥＩ Ｘｉａｎ．ＷｌＺ ，ＭＡ Ｊｉａｎ－ｊｕｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｙｉ—ｘｉｎ
（１．Ｃｏｒｔｅｇｅ ｏｆ Ｐｅ￣ｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎ￣ｎｅｅｆｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉ￣ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｇａｎｓｕ Ｙｉｎｇｕａｎｇ－Ｊｕｙｉｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｂａｉｙｉｎ ７３０９００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍｏｄｉｉｆｅｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｆｒｅｅ—ＮＣＯ ｇｒｏｕｐ ｉｎ ｔｈｅ ｔｏｌｕｅｎｅ－２，４一ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ（ＴＤＩ）ｔｏ ｔｈｅ ｈｙ－
ｄｒｏｘｙｌ ｇｒｏｕｐ（一ＯＨ）ｏｆ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｔ（Ｐ），ｔｈｅ
ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ：ｓｕｃｈ ａｓ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ，ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅ ｍａｓｓ ｏｆ ＴＤＩ ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｔｉｖａ．
ｔｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｎｔｍｏｒｉｔｌｏｎｉｔｅ ｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｔ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｍｏｄｉｉｆｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｓｈｏｕｌｄ
ｂｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ８０ ｍｉｎ，ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ８０℃，ｔｈｅ ｍａｓｓ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｍｏｎｔｍｏｆｉｌｏｎｉｔｅ ｔｏ ｔｏｌｕ．
ｅｎｅ－２，４－ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ １：０．３，ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ２５０ ｏＣ，２ ｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｔ
ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ３４．２８％．Ｔｈｅ ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔ（ＴＤＩ／ＭＭＴ）ｗａｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ＩＲ ａｎｄ ＸＲＤ ｔｅｃｈ—
ｎｉｑｕｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ：ＴＤ１ ｗａｓ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｒｅａｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｇｒｏｕｐ ｏｆ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌ—
ｌｏｎｉｔｅ ｌａｙｅｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｒｅｅ—ＮＣ０ ｇｒｏｕｐ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｒｅｍａｉｎｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｏｎｉｔｅ，ａｌｓｏ，ｔｈｅ
ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｕｒｔｈｅｒ，ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ ｔｈｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｏｆ
ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ ｗａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｏｌｕｅｎｅ－２，４一ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ；ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ；ｍｏｄｉｆｙ；ｒｅａｃｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｔ；ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ
蒙脱土（ＭＭＴ）是一种２：１型的具有典型层状 和吸附性能，可将阳离子和极性分子吸附在层问，扩
结构的硅酸盐矿物，其结构单元是由１片铝氧八面
大层间距，同时可以改变无机物界面极性和化学微
体夹在２个硅氧四面体之间的靠共用氧原子而形成
环境，使单体有效地插人层间¨ （见图１），经过有机
的厚约１ ｎｌＴｌ层状结构…。蒙脱土晶层之间以范德
改性后的蒙脱土变为疏水亲油性的。因此，可利用
华力结合，键能较弱，易解离 』。由于四面体中心
蒙脱土层状硅酸盐的特殊结构，以各种有机改性剂
Ｓｉ 和八面体中心的Ａｌ”易被低价的阳离子取代，
对蒙脱土进行修饰改性。
表面带负电荷，因而层间具有良好的离子交换性能
收稿日期：２０１０－０３．２８ 修改稿日期：２０１０－０４－２８
基金项目：甘肃省科技重大专项计划２００８年第一批（０８０１ ＧＫＤＤ０６９）；甘肃省自然科学基金资助项目（ＺＳ０２１．Ａ２５－０２８－Ｃ；
３ＺＳ－０４２．Ｂ２５－００８；０８０９ＤＪＺＡＯ１ １）；兰州理工大学博士基金项目
作者简介：冯辉霞（１９６６一），女，甘肃临夏人，兰州理工大学教授，博士，硕士生导师，从事功能材料方面的研究。电话：
１３００８７３０５０，Ｅ—ｍａｉｌ：ｆｅｎｇｈｘ＠ｌｕｔ．ｃｎ
应用化工 第３９卷
插层（离子交换） 层间距变大
１ 蒙脱土改性的反应原理
Ｆｉｇ．Ｉ Ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｍｏｄｉｆｉｎｇ ＭＭＴ
目前，研究者常用的有机改性试剂有烷基铵盐、
季胺盐、吡啶类衍生物和其他离子型表面活性剂
等 ］。由于甲苯－２，４－－异氰酸酯（ＴＤＩ）价廉易得，
分子结构中存在活性基团——异氰酸酯基
（－－ＮＣＯ）。因此，本文将采用有机改性试剂ＴＤＩ对
蒙脱土进行有机化改性，它必将丰富蒙脱土的表面
修饰化学内容，并促进新型有机一无机纳米复合材料
的研制与开发 ｏ－。
１ 实验部分
１．１试剂与仪器
蒙脱土，工业级；ＴＤＩ、甲苯、异丙醇均为分析
纯；二正丁胺为化学纯。
ＮｉｃｏｌｅｔＡＶＴＡＲ３６０ＶＦ．ＩＲ型红外光谱仪；岛津－
ＸＲＤ６０００型衍射仪。
１．２实验方法
１．２．１ 蒙脱土的活化称取一定量的蒙脱土，放入
三口烧瓶中，在氮气保护下，加热至２５０ ｃＣ，活化
２ ｈ得到活化的蒙脱土。
１．２．２ ＴＤＩ改性蒙脱土在三口烧瓶中，氮气保护
下，按ＭＭＴ与ＴＤＩ为１：０．３的质量比，分别加人活
化的蒙脱土和ＴＤＩ，在一定量的无水甲苯中搅拌混
合分散３０ ｍｉｎ。加热至８０℃，反应８０ ｍｉｎ。自然冷
却，抽滤，洗涤，在４０℃下真空干燥，即得到有机化
改性的蒙脱土ＴＤＩ／ＭＭＴ。
１．３分析方法
１．３．１反应程度Ｐ（ＴＤＩ）的测定准确量取试样
１０ ｍＬ ３份，分别移入３个２５０ ｍＬ锥形瓶中，各加入
１５ ｍＬ二正丁胺／甲苯溶液（甲苯已脱水），混合振荡
均匀，放置１５ ｍｉｎ。待反应完毕后，加３０ ｍＬ异丙醇
和溴酚蓝指示剂，用０．１ ｍｏｌ／Ｌ ＨＣＩ标液滴定，当蓝
色消失，黄色保持１５ Ｓ不变即为终点。用同样方
法，做一组空白实验。
反应程度Ｐ（Ｔ。 ）＝
×１００％
式中 ， ——空白和样品滴定时消耗的ＨＣ１
标准溶液的体积，ｍＬ；
一加人反应体系中改性剂的质量，ｇ；
Ｃ——ＨＣｌ盐酸标准溶液的实际浓度，ｍｏｌ／Ｌ。
１．４表征测试
１．４．１ 红外测试 采用溴化钾压片，在４ ０００～
４００ ｃｍ 范围内摄谱。
１．４．２ ＸＲＤ测试ＣｕＫａ辐射，管电压４０ ｋＶ，管电
流３０ ｍＡ，连续记谱扫描［扫描速度４￣／ｒａｉｎ，扫描范
围２～６０。，狭缝宽度：发散狭缝（ＤＳ）＝防散射狭缝
（ＳＳ）＝１。；接收狭缝（ＲＳ）＝０．３ ｍｍ］，对晶面间距
ｄ。。 测定。
２结果与讨论
２．１ ＴＤＩ改性蒙脱土的反应条件
∞船 弘盟加墙
２．１．１反应温度对ＴＤＩ的反应程度的影响 在蒙
脱土活化温度为２５０ ｏＣ，活化时间为２ ｈ条件下，反
应时间为４０ ｒａｉｎ，ＭＭＴ与ＴＤＩ的质量比为１：０．３，
考察了反应温度对ＴＤＩ反应程度的影响，结果见
图２。
口
，’，℃
图２反应温度与Ｐ（ＴＤＩ）的关系曲线
Ｆｉｇ．２ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｔ
由图２可知，随着反应温度的升高，ＴＤＩ的反应
程度先增加后减小，反应温度５０ ｃＩ＝时，反应程度为
１３．６５％；反应温度９Ｏ℃时，反应程度为２２．３８％；
反应温度８０ ｃ【＝时，反应程度最高为２６．５５％。原因
可能是当温度升高至某一温度时，由于反应体系内
部分子运动剧烈，已进入蒙脱土层间的ＴＤＩ单体会
有少量的逸出，从而使得参与反应的ＴＤＩ单体会降
低。
２．１．２反应时间对ＴＤＩ的反应程度的影响在蒙
第６期 冯辉霞等：甲苯＿２，４．二异氰酸酯改性蒙脱土制备方法及结构表征的研究８２９
，（Ｈ口
脱土活化温度２５０℃，活化时间２ ｈ，反应温度８０℃
下，ＭＭＴ与ＴＤＩ的质量比为１：０．３，改变蒙脱土的
弘 驼∞船 驰娩加
时，ＭＭＴ与ＴＤＩ的质量比为１：０．３的条件下，考察
了反应时间对ＴＤＩ反应程度的影响，结果见图３。
０
｝一
ｔ／ｍｉｎ
图３反应时间与Ｐ（ＴＤＩ）的关系曲线
Ｆｉｇ．３ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｔ
由图３可知，随着反应时间的增加，ＴＤＩ的反应
程度先增加后减小，反应时间４０ ｍｉｎ时，反应程度
为２６．５５％；反应时间１２０ ｍｉｎ时，反应程度为
２２．８６％；反应时间８０ ｍｉｎ时，反应程度最高为
３４．２８％。原因可能是随反应时间的增加，蒙脱土表
面吸附ＴＤＩ较多达到饱和，反而减慢了反应进行，从
而使参与反应的ＴＤＩ单体会降低。
２．１．３ ＴＤＩ质量对反应程度的影响 在蒙脱土活
化温度２５０ ｏＣ，活化时间２ ｈ，反应温度８Ｏ℃，反应
时间８０ ｍｉｎ的条件下，将１ ｇ的ＭＭＴ分别与不同质
量的ＴＤＩ反应，考察不同质量的ＴＤＩ对反应程度的
影响，结果见图４。
ＴＤ踬量
图４ ＴＤＩ的质量与Ｐ（ＴＤＩ）的关系曲线
Ｆｉｇ．４ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ＴＤＩ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｔ
由图４可知，随着ＴＤＩ质量的增加，ＴＤＩ的反应
程度减小，当ＴＤＩ质量为０．５ ｇ时，反应程度最小为
１６．１８％；当ＴＤＩ质量为０．３ ｇ时，反应程度最高为
３４．２８％。原因可能是随着ＴＤＩ质量的增加，蒙脱土
表面吸附ＴＤＩ较多时，容易达到饱和，反而减慢了反
应进行，使反应程度减小。
２．１．４不同活化条件的蒙脱土对反应程度的影响
在反应温度为８０℃，反应时间为８０ ｍｉｎ的条件
活化温度和活化时间，考察了不同活化条件下，活化
蒙脱土的对反应程度的影响，结果见表１。
表１ 不同活化条件蒙脱土对反应程度的影响
Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃｏｎｄｉｉｔｏｎｓ
ｏｎ ｒｅａｃｔｉＯｎ ｅｘｔｅｎｔ
由表１可知，蒙脱土在活化温度为２５０ ｃ【＝时，随
着活化时间的增加，ＴＤＩ的反应程度减小；蒙脱土在
活化温度为３００℃时，随着活化时间的增加，ＴＤＩ的
反应程度增大；蒙脱土在活化时间为４ ｈ时，随着活
化温度的增加，ＴＤＩ的反应程度增大；蒙脱土在活化
时间为２ ｈ时，随着活化温度的增加，ＴＤＩ的反应程
度减小。因此，蒙脱土在活化温度为２５０ ｏＣ、活化时
间为２ ｈ和活化温度为３００ ｏＣ、活化时间为４ ｈ时，
反应程度较高，分别为２８．２２％和２９．１９％。但由于
后者需要较高的活化温度和较长的活化时间，因此，
选择蒙脱土活化温度２５０ ｏＣ，活化时间２ ｈ。
综上所述，ＴＤＩ改性蒙脱土的最佳反应条件是：
蒙脱土活化条件为活化温度２５０ ｑＣ，活化时间２ ｈ，
ＭＭＴ与ＴＤＩ质量比为１：０．３，反应温度为８０℃，反
应时间８０ ｍｉｎ，反应程度可达到３４．２８％。
２．２活化的ＭＭＴ与ＴＤＩ／ＭＭＴ的红外测试分析
采用红外光谱分析了活化的ＭＭＴ及ＴＤＩ／ＭＭＴ
的红外图谱，见图５。
波数，ｃｍ
图５活化的ＭＭＴ及ＴＤＩ／ＭＭＴ的红外谱图
Ｆｉｇ．５ Ｔｈｅ ＶＩ＇ＩＲ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ ａｎｄ
ＩＤＩ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ
ａ．活化的ＭＭＴ；ｂ．ＴＤＩ／ＭＭＴ
由图５可知，曲线ａ和曲线ｂ，在３ ４４２ ｃｍ 附
应用化工 第３９卷
近出现吸收带，属于ＭＭＴ的层间水和一ＯＨ的伸缩
振动峰，这说明改性后的ＭＭＴ层间仍有少量水合
物存在。在１ ０８７ ｃｍ 处出现的是Ｓｉ—Ｏ吸收峰；
１ ０４４ ｃｍ 附近的强吸收带为Ｓｉ—Ｏ—ｓｉ骨架振动
峰；在５２４，６２３ ｃｍ 附近的较弱的峰带为Ｓｉ一０和
Ａｌ—Ｏ内部振动峰；在４６７ ｃｍＩ１附近出现的峰带是
ＳｉＯ 的特征吸收峰；在１ ６３８ ｃｍ 处出现吸收峰为
其Ｈ—Ｏ—Ｈ键的弯曲振动峰，这些都是ＭＭＴ的特
征峰。说明蒙脱土在有机化改性后，内部骨架结构
没有发生变化。
ＴＤＩ／ＭＭＴ在２ ２７１ ｃｍ 和１ ５５１ ｃｍ 等处新
增了吸收谱带，说明ＴＤＩ的确与片层发生了化学反
应。１ ５５１ ｃｍ 处有个较弱的吸收峰，归属于有机
改性剂中Ｃ—Ｏ或者Ｃ—Ｎ等双键基团的伸缩振动
峰；２ ２７１ ｃｍ 处弱的吸收峰，亦归属于有机改性剂
中一ＮｃＯ的特征吸收谱带，说明了自由的一ＮＣＯ
基团的存在。在１ ６３８ ｃｍ 处的吸收谱带也明显减
弱，这也从侧面证明了有机化改性的效果。综上所
述，有机改性剂ＴＤＩ已经进人ＭＭＴ的层间。
２．３活化的ＭＭＴ与ＴＤＩ／ＭＭＴ的ＸＲＤ测试分析
采用ＸＲＤ分析改性前后的ＭＭＴ层间距的变
化，图６是活化的ＭＭＴ和ＴＤＩ／ＭＭＴ的ＸＲＤ谱图。
图６活化的ＭＭＴ，ＴＤＩ／ＭＭＴ的ＸＲＤ衍射图
Ｆｉｇ．６ Ｔｈｅ ＸＲＤ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ ａｎｄ
ＴＤＩ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ
ａ．活化的ＭＭＴ；ｂ．ＴＤＩ／ＭＭＴ
由图６可知，改性后的ＭＭＴ，其 衍射峰向小
角度移动，衍射峰的２ 角度从９．１１。移向７．１９。，根
据Ｂｒａｇｇ方程：ｄ＝Ａ／２ｓｉｎＯ（式中：Ａ为Ｘ射线的波
长；０为衍射角；ｄ为晶面间距）。经过计算，层间距
从０．９７ ｎｍ扩大到１．２３ ｎｍ，表明改性剂已经与蒙
脱土层间的阳离子产生交换，进人ＭＭＴ的层间，层
间距变大。说明了ＭＭＴ实现了有机化，由原来的
亲水性变为亲油性。
３结论
（１）以ＴＤＩ为有机改性试剂，对活化的蒙脱土
进行有机化改性，最佳反应条件为：蒙脱土活化活温度
２５０ ｏＣ，活化时间２ ｈ，ＭＭＴ与ＴＤＩ质量比为１：０．３，
反应温度８０℃，反应时间８Ｏ ｍｉｎ，反应程度最高可
达到３４．２８％。
（２）ＦＴＩＲ测试表明，ＴＤＬ／ＭＭＴ和ＭＤＩ／ＭＭＴ分
别在２ ２７０ ｃｍ 和１ ５５０ ｃｍ 等附近新增了吸收谱
带，这说明有机试剂的确与蒙脱土片层发生了化学
反应。ＸＲＤ测试表明，采用ＴＤＩ对ＭＭＴ进行有机
化改性，其 衍射峰向小角度移动，蒙脱土的层间
距从０．９７ ｎｌｎ扩大到１．２３ ｎｍ，表明改性剂已与蒙
脱土层问的阳离子产生交换，进入ＭＭＴ的层间，从
而实现了ＴＤＩ对蒙脱土的有机化改性。
参考文献：
［１］陈海群，徐义荣，赵银芝．蒙脱土的表面修饰［Ｊ］．化工
矿物与加工，２００８（８）：３５－３８．
［２］赵保林，那平，刘剑锋．改性蒙脱土的研究进展［Ｊ］．化
学工业与工程，２００６，２３（５）：４５３－４５７．
［３］蔡长庚，郑小瑰，贾德民．有机蒙脱土的改性概述［Ｊ］．
材料科学与工程学报，２００３，２１（６）：３３－３５．
［４］郜君鹏，李阳，栾广贵，等．有机蒙脱土的制备及表征
［Ｊ］．合成技术与应用，２００５，２０（１）：１８－２０．
［５］冯辉霞，王毅，张国宏，等．甘肃平凉钙基膨润土的有
机改性与表征［Ｊ］．矿物岩石，２００８，２８（１）：８—１２．
［６］ 王毅，冯辉霞，雒和明，等．改性剂种类对蒙脱土结构
和性能的影响［Ｊ］．硅酸盐学报，２Ｏｏ７，３５（５）：５６３－５６７．
［７］冯辉霞，张国宏，邱建辉，等．甘肃平凉钙基膨润土有
机化制备研究与结构表征［Ｊ］．非金属矿，２００８（５）：
２０．２２．
［８］ 陈光明，马永梅，漆宗能．甲苯－２，４．二异氰酸酯修饰蒙
脱土及聚苯乙烯／蒙脱土纳米复合材料的制备与表征
［Ｊ］．高分子学报，２０００（５）：５９９－６０３．
［９］Ｘｉｅ Ｗ，Ｇａｏ Ｚ Ｍ，Ｐａｎ Ｗ Ｐ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ ａｌｋｙｌ ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ
［Ｊ］．Ｃｈｅｍ Ｍａｔｅｒ，２００１，１３（９）：２９７９－２９９ｏ．
［１Ｏ］罗洁，郑英丽，刘宏宇，等．硅烷偶联剂复合改性蒙脱
土制备ＮＲ／ＯＭＭＴ纳米复合材料［Ｊ］．河北化工，
２０ｏ７，３０（１１）：３－６．