تعديل طلاء مسحوق ثاني أكسيد التيتانيوم

تعدّ معالجة سطح مسحوق ثاني أكسيد التيتانيوم (التيتانيوم الأبيض) طريقة مهمة لتحسين خواصه (مثل قابلية الانتشار، ومقاومة العوامل الجوية، واللمعان، والاستقرار الكيميائي). يمكن تصنيف تقنيات معالجة السطح الشائعة إلى ثلاثة أنواع رئيسية: الطلاء اللاعضوي، والطلاء العضوي، والطلاء المركب. وفيما يلي تصنيف مفصل لهذه الطرق وشرح موجز لها:

معالجة السطح بالطلاء اللاعضوي

تتم هذه الطريقة بطلي سطح جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم بطبقة من أكسيدات أو أملاح لا عضوية، مما يشكل حاجزًا فيزيائيًا لتحسين استقرارها الكيميائي وخصائصها البصرية.

1. طلاء الأكسيد

المبدأ: يتم ترسيب أكسيدات المعادن المائية (مثل SiO₂، Al₂O₃، ZrO₂، إلخ) على سطح جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم، مكونة طبقة طلاء متجانسة.

الطريقة: عادةً ما تستخدم طريقة ترسيب الطور السائل، حيث تُضاف أملاح المعادن (مثل سيليكات الصوديوم، وسلفات الألمنيوم) إلى معلق ثاني أكسيد التيتانيوم، ويتم ضبط قيمة الرقم الهيدروجيني لترسيب أكسيدات المعادن المائية على السطح.

2. طلاء الأكسيد المركب

المبدأ: طلاء السطح بأكثر من نوع من أكسيدات المعادن (مثل Al₂O₃-SiO₂، ZrO₂-SiO₂، إلخ)، مما يجمع بين مزايا كل مكون.

الخصائص: أداء إجمالي ممتاز؛ على سبيل المثال، يمكن لطلاء Al₂O₃-SiO₂ تحسين كل من قابلية الانتشار ومقاومة العوامل الجوية، وهو مناسب للطلاقات المستخدمة في صناعة السيارات وطلاقات لفائف المعادن.

3. طلاء الأملاح

المبدأ: استخدام أملاح المعادن (مثل الفوسفات، والسيليكات، والسلفات، إلخ) لتكوين طبقة من الأملاح غير قابلة للذوبان على سطح جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم.

معالجة السطح بالطلاء العضوي

تتم هذه الطريقة بإجراء تفاعل بين المركبات العضوية ومجموعات الهيدروكسيل على سطح ثاني أكسيد التيتانيوم، مما يشكل طبقة جزيئية عضوية لتحسين توافقه مع الوسائط العضوية.

1. طلاء عوامل الارتباط

المبدأ: استخدام بنية عوامل الارتباط ذات الطبيعة ثنائية التفاعل (مثل السيليانات، والتيتانات، والألومينات)، حيث يرتبط طرف واحد منها بمجموعات الهيدروكسيل على سطح ثاني أكسيد التيتانيوم، بينما يتفاعل الطرف الآخر مع المصفوفة العضوية (مثل الراتنج، والبوليمر).

الوظائف:

عوامل ارتباط السيليكان: تحسين قابلية انتشار ثاني أكسيد التيتانيوم في الأنظمة المائية، ويستخدم عادة في الطلاءات والحبر المائية.

عوامل ارتباط التيتانات/الألومينات: تحسين التوافق في الأنظمة الزيتية مثل البلاستيك والراتنجات، مما يقلل من التكتل أثناء المعالجة. 2. الطلاء باستخدام المواد السطحية النشطة

المبدأ: تلتصق المواد السطحية النشطة (مثل الأحماض الدهنية، والسلفونيت، وأملاح الأمونيوم الرباعي) على سطح ثاني أكسيد التيتانيوم عن طريق الامتصاص الفيزيائي أو التفاعل الكيميائي، مكونة طبقة مشحونة أو طبقة كارهة للماء.

3. الطلاء البلمري

المبدأ: يتم ربط البوليمرات (مثل الأكريلات، والراتنجات الإيبوكسية، والسيلوكسانات) على سطح ثاني أكسيد التيتانيوم من خلال تفاعلات البلمرة.

الوظائف:

تشكيل طبقة طلاء سميكة، مما يحمي بشكل أفضل من التفاعلات الكيميائية ويحسن مقاومة العوامل الجوية والخصائص الميكانيكية.

تحسين التوافق مع أنواع معينة من الراتنجات، مما يجعلها مناسبة للمواد المركبة والطلاءات عالية الأداء.

4. الطلاء السيليكوني العضوي

المبدأ: استخدام الطاقة السطحية المنخفضة لمركبات السيليكون (زيت السيليكون، راتنج السيليكون، إلخ) لتغطية جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم.

الوظائف: تقليل التوتر السطحي، وتحسين قابلية الانتشار والزلق، ويستخدم عادة في الحبر ومستحضرات التجميل.

تعديل الطلاءات المركبة

باستخدام مزايا الطلاءات اللاعضوية والعضوية، توفر عملية الطلاء المزدوج (تناوب أو متزامن) أداءً متكاملاً.

1. الطلاء المتناوب اللاعضوي-العضوي

العملية: يتم أولاً تشكيل حاجز فيزيائي باستخدام أكسيدات لا عضوية (مثل SiO₂)، ثم يتم تعديل الطبقة عضوياً باستخدام عوامل ربط أو بوليمرات.

الخصائص: يوازن بين مقاومة العوامل الجوية والتوافق، وهو مناسب للطلاءات المعمارية عالية الأداء أو طلاءات السيارات الأصلية.

2. الطلاء المتزامن اللاعضوي-العضوي

العملية: يتم إدخال مواد الطلاء اللاعضوية والعضوية في نفس نظام التفاعل لتشكيل بنية نواة-غلاف.

الخصائص: تتميز طبقة الطلاء بقوة التصاق أعلى وأداء محسّن، وهي مناسبة للتطبيقات المتقدمة (مثل طلاءات الطائرات، والمواد المركبة النانوية).

تقنيات طلاء خاصة أخرى

1. طلاء الجسيمات النانوية

المبدأ: استخدام الجسيمات النانوية (مثل SiO₂ النانوية، ZnO النانوية) في الطلاء لتحسين الحماية من الأشعة فوق البنفسجية والشفافية، ويستخدم عادة في مستحضرات التجميل الواقية من الشمس والطلاءات البصرية.

2. التغليف الدقيق

المبدأ: تغليف جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم في كبسولات بوليمرية صغيرة، مع إمكانية التحكم في إطلاق ثاني أكسيد التيتانيوم (عن طريق درجة الحرارة، أو قيمة الرقم الهيدروجيني)، وهو مناسب للطلاءات الذكية وأنظمة الإطلاق المتحكم به.

يعتمد اختيار طرق الطلاء على التطبيق (مثل الطلاء، البلاستيك، الحبر، مستحضرات التجميل) ومتطلبات الأداء (مقاومة العوامل الجوية، قابلية الانتشار، التوافق، إلخ).