用钠基蒙脱土 /聚丙烯酰胺及有机蒙脱土 / 聚丙烯酰胺两种复合涂层材料，对天然纤维进行涂层 化处理，制备了两种蒙脱土 /聚丙烯酰胺复合涂层导水 纤维。用快速水分測定法研究了导水纤维在不同温度 和土壤湿度时的动态导水规律。利用扫描电铣观察了 涂层纤维的表面形貌及涂层材料在不同水势下的微现 形貌。采用X射线衍射仪及比表面积与孔径分布测 定仪对普通蒙脱土与有机蒙脱土的物理结构进行表 征。实验表明涂层导水纤维具有基于土壤温度及湿度 的自调节机制，以便保证植物生长的合理土壤湿度。 对蒙脱土进行有机化处理后，其层间距及孔径增大，有利于水分的传导。
荒漠化已被列为当今世界具有局地与全球效应的 最为严重的环境问题，成为实现联合国千年发展目标 的主要障碍[1]，我国[2]现有荒漠化土地2. 6362 X 106km2，占国土面积的27. 46% ,分布于18个省的498 个县，影响我国近4亿人口和占全国75%的少数民族 人口的生产生活，每年因荒漠化造成的经济损失达 540亿人民币，要在荒漠化地区进行生态治理，恢复 植被是最根本的解决手段。因此荒漠化地区干旱条件 下植物的成活和存活问题成为亟待解决的问題。荒漠 化地区的水资源缺乏已成为植物成活和正常生长制约 因素，必须想方设法合理利用紧缺的水资源[33。目前 国内外的合理利用水资源的技术主要有滴渗灌w，集 水[5]、固体水[6_7]、保水剂[8]等技术。滴渗灌技术能够 保证长期供水，但运行成本高、需定期清理钙化塞孔、 适合资金周转快的经济作物和园艺，不适合植树造 林[9];集水技术受干旱地区降水资源的分布的影响；固 体水中98%的成分为水，在土壤微生物的作用下缓慢 释水，其释水量受不同土壤微生物的影响，还存在释水 速度可控和成本上的障碍。保水剂的生产工艺多采用 在引发剂诱导下的单体聚合工艺,生产成本较髙，生产 工艺较复杂。用量过大，非但不能促进根系发育，反而 抑制根的伸长和降低根的生理机能，降低移栽后成活 率和出苗率。
涂层导水纤维由天然植物纤维经涂层化处理而制 备，具有随外界环境变化而可控导水的性质。将涂层 导水纤维与髙分子材料复合后得到的复合薄膜包装一 定水后，埋入植物根部后，涂层纤维可根据环境和植物 生长的需要，可控地将水由膜内传向膜外，满足植物生 长的需要。将涂层导水纤维应用于干旱和半干旱地区 的植树造林，可合理利用该地区有限的水资源。本文 采用吸水性高分子聚丙烯酰胺与蒙脱土制备涂层材 料，并用其对纤维进行涂层化处理，得到了蒙脱土 /聚 丙烯酰胺复合涂层导水纤维，同时对其可控导水性能 进行研究。
涂层材料由吸水性有机高分子聚丙烯酰胺 (PAM)与超细蒙脱土颗粒组成，同时加人微量明胶促 进成膜。蒙脱土分别采用钠基蒙脱土和有机蒙脱土 (用有机改性剂十六烷基三甲基铵和苄基三甲基铵对 钠基蒙脱土进行有机化改性制备）。按一定比例配制 成蒙脱土-聚丙烯酰胺复合胶体溶液，将复合溶液涂敷 于纤维支撑体表面，烘干处理，制备出涂层导水纤维， 并与髙分子基材复合成膜。
将蒙脱土 /聚丙烯酰胺复合胶体溶液涂敷于纤维 支撑体表面，供干处理，制备出涂层导水纤维，然后将 导水纤维与高分子基材复合制成纤维密度为25束/ dm2的复合薄膜。用该膜包装一定量水后，用德国 M30快速水分测定仪测定膜在规定时间不同温度下 的起始质量和最终质量，计算失水率;将包装水放入不 同湿度的土壤中，根据其在一定时间内质量的变化，获 得导水纤维在不同湿度土壤中的导水规律》由于基体 髙分子薄膜不透水，因此复合薄膜的失水率即为涂层 导水纤维的失水率。
涂层导水纤维的失水率基本上都随着温 度的升髙而增加，说明涂层导水纤维能够根据温度的 高低自动调节失水率来满足干旱地区对水的箱要。图 3表明涂层导水纤维的失水率随土壤湿度的增加而减 小，同时，当土壤湿度增加时，涂层导水纤维的失水速 率也减慢，这是由于土壤湿度的增大导致了导水纤维 两端相对湿度差的减小，从而引起涂层材料中吸附势 的减小，造成水分传导速度的减慢，最终导致了渗水速 度减小。由此可见，随着土壤湿度的变化，涂层纤维可 以相应地改变渗水速度以适应这种变化，从而将土壤 水分控制在植物正常生长所需的水分范围之内，达到 了水资源的充分合理利用。
未经有机化改性的蒙脱土和有机蒙脱土的 XRD谱线，蒙脱土和有机蒙脱土的衍射角分别为 8.54、7.28°，因此蒙脱土的层间距和有机蒙脱土的层 间距分别为l.〇37、1.215mn•有机化后蒙脱土的层间 距增大，因此可能会对涂层的导水效果产生一定影响。 普通钠基蒙脱土的平均孔径只有5.45901nm,而经有 机化改性的蒙脱土的平均孔径为71. 79244mn，有机蒙 脱土孔径增大的原因是由于有机链段嵌入蒙脱土的片 层中使层间距增大。
分别为蒙脱土和有机蒙脱土的孔径 分布曲线图，可以看到钠基膨润土的孔径在中孔以上 没有出现明显的可几分布。有机蒙脱土孔径在50mn 以下存在可几分布的峰值，已经达到了超大中孔。由 上分析可知有机化蒙脱土在物理性能上优于普通蒙脱 土，其层间距和孔径大于未经有机化的蒙脱土，且有机 化后与聚丙烯酰胺的相互作用将增强，因而用有机蒙 脱土制备的涂层材料的导水性能较好。
聚丙烯酰胺是具有三维网状结构的聚电解质，吸 水前,髙分子长链互相拢缠在一起，彼此交联成网状结 构，当遇水时，亲水基团通过物理作用与化学作用与水 结合，使髙分子网束扩张。亲水性的蒙脱土遇水后，可 以通过与水分子的静电吸附和氢键吸附发生水化作 用，水分子进入蒙脱土的晶层间，蒙脱土发生膨胀 >随 着水化膨胀作用的进行，当晶层间的斥力大于其连结 力时，蒙脱土颗粒就沿层面分开，由大颗粒变为小颗 粒，出现分散现象。因此蒙脱土可以分散于聚丙烯酰 胺溶液中，而聚丙烯酰胺对分散于其间的蒙脱土颗粒 具有支配作用，当聚丙烯酰胺发生溶胀或脱水时，蒙石 土颗粒在水合官能团作用下发生对应性的断桥或桥 接。当涂层纤维复合薄膜包装水后，涂层纤维两侧处 于不同的条件下，膜内与膜外有一定的水势梯度，水分 子从水势髙的一端（膜内）传导到水势低的一端（膜 外）。高吸水性树脂吸水溶胀不一致，导致沿涂层纤维 形成不同水势梯度，保证水分子通过涂层纤维转移。 通过调整聚丙烯酰胺与蒙脱土的比例可以调节膜外端 涂层纤维合理的水势。图7(a)和（b)为聚丙烯酰胺一 蒙脱土复合涂层材料吸水溶胀后及未吸水时的表面形 貌。涂层材料吸水后，发生扩张;而未吸水的涂层材料的表面则形成交连状态。
(1〉蒙脱土进行有机化处理后层间距及孔径增 大，孔径分布较均一，且与聚丙烯酰胺有更强的结合 力，从而提髙了涂层材料的导水能力。
(2)在不同的温度和土壤湿度下，蒙脱土 /聚丙 烯酰胺复合涂层导水纤维的导水速度具有自调节性， 可提供植物生长所需的水分。
(3)聚丙烯酰胺对分散于其树枝网络间的蒙脱 土颗粒具有支配作用，当聚丙烯酰胺吸水溶胀和脱水 时，蒙脱土在其间的状态不同，从而使得纤维纵向形成 顺畅的水分运移通道。