十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土的制备及其保水性能

十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土的制备及其保水性能∗

张增志;渠永平;马丹丹;杜红梅

【摘要】This study was conducted to solve the problem of sand-fixation and moisture retention in desertifica-tion region,the montmorillonite was modified by hexadecyl trimethyl ammonium bromide (CTMAB).The wa-ter retention property was studied in an artificial climate box with simulating desert climate and the materials were analyzed and characterized by means of SEM,FT-IR,XRD and TGA measurements.The results showed that CTMAB had intercalated into the interlayers of montmorillonite and d (00 1) layer space increased from 1.25 104 to 2.09212 nm.The organic montmorillonite had excellent water retention property.The clay particles were cemented through the interactions of CTMAB,and the strength and stability of the bonding layer signifi-cantly increased.The hydrophobic ends of CTMAB connected to form a hydrophobic network to inhibit the wa-ter evaporation.Grass-planting experiment showed that the germination rate of grass seed with organic mont-morillonite was significantly improved to 48%,while the rate for control group was only 8%.%针对荒漠化地区沙土水分涵养难的问题,用十六烷基三甲基溴化铵(hexadecyl trimethyl ammoni-um bromide,CTMAB)插层改性制备有机蒙脱土保水材料.研究了材料在模拟沙漠气候条件下的保水性能,并采用 X 射线衍射分析、傅里叶红外光谱分析、热重分析、扫描电子显微镜对材料进行分析和表征.结果表明,CTMAB 插层进入蒙脱土层间,(001)面层间距由1．25104 nm 增大到2．09212 nm,同时该材料保水性能良好,CTMAB 亲水端进入蒙脱土层间,将松散的蒙脱土颗粒胶结起

来,其憎水端相互连接形成憎水网络,从而在地表形成透气保水的固结层来有效降低水分蒸发.模拟沙漠气候条件下的植草试验表明,施用该材料后草籽发芽率从对照组的8％提高到48％.

【期刊名称】《功能材料》

【年(卷),期】2015(000)007

【总页数】5页(P7067-7071)

【关键词】十六烷基三甲基溴化铵;蒙脱土;改性;制备;保水性能

【作者】张增志;渠永平;马丹丹;杜红梅

【作者单位】中国矿业大学北京生态功能材料研究所，北京 100083;中国矿业大学北京生态功能材料研究所，北京 100083;中国矿业大学北京生态功能材料研究所，北京 100083;中国矿业大学北京生态功能材料研究所，北京 100083【正文语种】中文

【中图分类】TB34

1 引言

荒漠化是影响人类生存和发展的全球性灾难［1］，而我国是世界上受荒漠化影响较为严重的国家之一［2］，当前我国荒漠化面积约占全国陆地面积的1／4，因此新型固沙剂一直是研究热点［3－5］。王银梅等研制了SH新型高分子固沙材料［6］，研究其固化沙体的强度及相关特征，并实验了其对植物生长的影响等。杨明坤等［7］合成了羧甲基纤维素钠接枝丙烯酰胺的固沙剂，并测试了其固化层厚度和保水性能等。苏鹏等［8］合成了丙烯酸／全氟辛基甲基丙烯酸酯共聚物，

改善了化学固沙剂固沙层渗水速率低和吸水率高的特点。刘瑾等［9］研制了聚氨酯型固沙剂，并在室内测试其固沙性能。这些材料固沙效果均较好，但其对应苗木成活率相对不高。王博涛等［10］研究了利用山梨糖醇酐油酸酯乳化木蜡改性粘土制备固沙植草喷膜材料，具有很好的保水固沙效果，但由于原料及工艺导致的成本过高影响其使用。

蒙脱土有机插层改性是近年来的研究热点［11－15］，有机改性剂通过离子交换进入蒙脱土层间，改善其分散性能、吸附性能等。由于蒙脱土层间多带有过剩的负电荷，因此目前常用的改性剂主要是长链烷基季铵盐类等阳离子表面活性剂［16－20］。目前有关蒙脱土插层改性已有很多研究，但将其作为固沙保水材料的尚未见报道。针对荒漠化治理中沙土有效水分涵养的难题，本文提出利用成本较低的十六烷基三甲基溴化铵（hexadecyl tri met hyl a mmoniu m br o mide，CT MAB）直接插层改性蒙脱土，将其与水混合制浆后淋洒到沙层表面，可在沙层表面形成透气保水的固结层，固定沙面的同时可以抑制沙层水分蒸发，为植物生长提供适宜的土壤湿度，实现生物固沙的有效水分条件。本文制备了CT MAB改性蒙脱土，测试其在模拟沙漠气候环境下的保水性能，用X射线衍射分析、傅里叶红外光谱分析、热重分析、扫描电子显微镜等对其插层效果及保水机理进行了分析，并对施用该材料后草籽发芽率的变化进行了研究。

2 实验

2．1 试剂与仪器

十六烷基三甲基溴化铵（CT MAB），北京化学试剂公司，分析纯；钠基蒙脱土，200目，阳离子交换容量（CEC）为90 mmol／100 g，浙江丰虹新材料股份有限公司；美洲王草籽，北京金土地农业技术研究所，其它试剂为分析纯。

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