Tecnología de modificación de recubrimiento orgánico e inorgánico de dióxido de titanio
El dióxido de titanio de rutilo es un semiconductor con un ancho de banda prohibida de aproximadamente 3,0 eV. Tiene una fuerte actividad fotocatalítica sin modificación de la superficie, por lo que puede producir radicales libres de oxígeno altamente activos bajo la radiación de los rayos ultravioleta solares. , este radical libre de oxígeno puede ejercer una fuerte capacidad de oxidación, lo que dañará el medio alrededor del dióxido de titanio y afectará la vida útil del producto. Por lo tanto, la modificación de la superficie es una tarea extremadamente importante en la producción y procesamiento de dióxido de titanio.
La modificación de la superficie es el uso de aditivos modificadores para reaccionar con la superficie del dióxido de titanio, cambiando así las características de la superficie y mejorando el rendimiento del producto. En la actualidad, la modificación de la superficie del dióxido de titanio se divide aproximadamente en dos métodos: recubrimiento inorgánico y recubrimiento orgánico.
1. Recubrimiento inorgánico de dióxido de titanio
El recubrimiento inorgánico consiste en recubrir la superficie de las partículas de dióxido de titanio con una película delgada inorgánica de una o varias capas mediante una reacción de sedimentación, formando una barrera entre las partículas y el medio, para mejorar el rendimiento del dióxido de titanio. La modificación de la superficie inorgánica del dióxido de titanio generalmente se lleva a cabo mediante recubrimiento de aluminio, recubrimiento de silicio, recubrimiento de circonio y múltiples métodos de recubrimiento mixto.
Para el revestimiento de silicio, la película formada en condiciones neutras y ligeramente ácidas es relativamente «esponjosa», mientras que la película formada en condiciones alcalinas es relativamente densa, generalmente a través de la hidrólisis de silicato de sodio para generar silicio. Las micelas se fijan luego en la superficie de titanio. dióxido a través de enlaces Ti-O-Si y, al mismo tiempo, la formación de enlaces Si-O-Si también se puede utilizar para garantizar que la película sea continua y uniforme.
Para el recubrimiento de aluminio, el enlace Ti-O-Al se forma a través de la reacción de OH-Al y el grupo -OH en la superficie del dióxido de titanio. El aumento del número de racimos facilita el recubrimiento. Al mismo tiempo, en condiciones de pH alto, la tasa de crecimiento direccional de OH-Al ocupa una posición dominante en relación con la tasa de sedimentación cuando se eleva la temperatura, y la morfología de la película cambia de capas uniformes y continuas similares a láminas a flóculos relativamente sueltos. .
El recubrimiento inorgánico se divide específicamente en dos métodos: recubrimiento seco y recubrimiento húmedo según diferentes métodos de procesamiento.
(1) recubrimiento seco de dióxido de titanio
En el recubrimiento seco, los haluros metálicos generalmente se adhieren a la superficie del dióxido de titanio mediante rociado de aire y, después del tostado y la oxidación, se introduce vapor caliente para promover su hidrólisis y formar una película delgada que recubre la superficie de la partícula.
(2) recubrimiento húmedo de dióxido de titanio
El recubrimiento húmedo se lleva a cabo principalmente en medio acuoso, que también se subdivide en tres tipos: método de ebullición, método de neutralización y método de carbonización.
2. Recubrimiento orgánico de dióxido de titanio
El historial de desarrollo del recubrimiento orgánico es más corto que el del recubrimiento inorgánico, pero se desarrolla muy rápidamente debido a las características de dosis pequeña (generalmente solo del 0,1 % al 1 % del peso del pigmento) y gran efecto. Hay tres métodos principales de recubrimiento orgánico en el laboratorio, a saber, el método húmedo de dispersión de alta velocidad, el método de dispersión por vibración y el método de pulverización con máquina de gas en polvo. En el proceso de experimentación diario, adoptamos principalmente el método húmedo de dispersión de alta velocidad para el procesamiento.
Generalmente, en el proceso de recubrimiento orgánico, una parte del agente de tratamiento orgánico se conecta a la superficie del dióxido de titanio por adsorción física, y la otra parte reacciona con los grupos hidroxilo en la superficie de las partículas y luego se combina estrechamente con el superficie del dióxido de titanio. Se utilizan dispersantes, agentes de acoplamiento, tensioactivos, etc.
3. Recubrimiento compuesto con dióxido de titanio.
Dado que el recubrimiento inorgánico y el recubrimiento orgánico tienen su propio énfasis. En términos generales, el propósito principal del recubrimiento inorgánico es reducir la actividad fotocatalítica del dióxido de titanio, mejorar su resistencia a la intemperie, aumentando así la vida útil del producto, mientras que el propósito principal del recubrimiento orgánico es mejorar la capacidad de dispersión del producto en varios medios y estabilidad de dispersión.
Los dos métodos no pueden reemplazarse entre sí, por lo que en las operaciones de aplicación práctica, el modo de operación del primer recubrimiento inorgánico y luego la modificación orgánica se usa principalmente para modificar la superficie de las partículas de dióxido de titanio para lograr el propósito, es decir, usar silicio, inorgánico soluble fuentes como el aluminio y el zirconio (como el dióxido de silicio, el óxido de aluminio, etc.) completan una o incluso varias capas de recubrimientos inorgánicos en sus respectivas condiciones de temperatura y pH adecuadas para mejorar su resistencia a la intemperie. Luego, seleccione una estructura de puente adecuada para conectar grupos de ácidos grasos o ácidos aromáticos con una fuerte hidrofilia para mejorar su dispersabilidad en agua y estabilidad de dispersión.