Modificación del recubrimiento de dióxido de titanio
La modificación del recubrimiento de dióxido de titanio (dióxido de titanio) es un método importante para mejorar su rendimiento (como dispersabilidad, resistencia a la intemperie, brillo, estabilidad química, etc.). Los métodos comunes de modificación de recubrimientos incluyen principalmente tres categorías: recubrimiento inorgánico, recubrimiento orgánico y recubrimiento compuesto. A continuación, se presenta una clasificación específica y una breve introducción:
Modificación del recubrimiento inorgánico
Al recubrir la superficie de las partículas de dióxido de titanio con una capa de óxidos o sales inorgánicas, se forma una barrera física que mejora su estabilidad química y propiedades ópticas.
1. Recubrimiento de óxido
Principio: Se utiliza el hidrato de óxidos metálicos (como SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, etc.) para precipitar sobre la superficie del dióxido de titanio y formar una capa de recubrimiento uniforme.
Proceso: Generalmente, mediante el método de deposición en fase líquida, se añaden sales metálicas (como silicato de sodio y sulfato de aluminio) a la suspensión de dióxido de titanio y se ajusta el pH para precipitar y recubrir el hidrato de óxido metálico.
2. Recubrimiento de óxido compuesto
Principio: Recubrimiento de dos o más óxidos metálicos (como Al₂O₃-SiO₂, ZrO₂-SiO₂, etc.), combinando las ventajas de cada componente.
Características: Mejor rendimiento general; por ejemplo, el recubrimiento de Al₂O₃-SiO₂ puede mejorar simultáneamente la dispersabilidad y la resistencia a la intemperie, siendo adecuado para pinturas automotrices y recubrimientos de bobinas de alta demanda.
3. Recubrimiento de sal
Principio: Utiliza sales metálicas (como fosfatos, silicatos, sulfatos, etc.) para formar una capa de sal poco soluble sobre la superficie del dióxido de titanio.
Modificación del recubrimiento orgánico
Mediante la reacción de compuestos orgánicos con los grupos hidroxilo de la superficie del dióxido de titanio, se forma una capa molecular orgánica que mejora su compatibilidad con los medios orgánicos.
1. Recubrimiento con agente de acoplamiento
Principio: Utilizando la estructura anfifílica de las moléculas de agentes de acoplamiento (como silanos, titanatos y aluminatos), un extremo se combina con el grupo hidroxilo de la superficie del dióxido de titanio y el otro extremo reacciona con la matriz orgánica (como resina o polímero).
Agente de acoplamiento de silano: Mejora la dispersabilidad del dióxido de titanio en sistemas a base de agua, comúnmente utilizado en recubrimientos y tintas a base de agua.
Agente de acoplamiento de titanato/aluminato: Mejora la compatibilidad en sistemas oleosos como plásticos y cauchos, y reduce la aglomeración durante el procesamiento.
2. Recubrimiento con tensioactivos
Principio: Los tensioactivos (como ácidos grasos, sulfonatos, sales de amonio cuaternario, etc.) se adhieren a la superficie del dióxido de titanio mediante adsorción física o reacción química para formar una capa de carga o capa hidrófoba.
Función:
Tensioactivos aniónicos (como el ácido esteárico): Mejoran la dispersabilidad en medios oleosos, comúnmente utilizados en plásticos y caucho.
Tensioactivos catiónicos (como el cloruro de dodeciltrimetilamonio): Adecuados para sistemas polares para mejorar la estabilidad.
3. Recubrimiento polimérico
Principio: Injertan polímeros (como acrilatos, resinas epoxi, siloxanos, etc.) en la superficie del dióxido de titanio mediante reacciones de polimerización.
Función:
Forman una capa de recubrimiento gruesa para aislar aún más la erosión química y mejorar la resistencia a la intemperie y las propiedades mecánicas.
Mejoran la compatibilidad con resinas específicas, adecuado para materiales compuestos y recubrimientos de alto rendimiento.
4. Recubrimiento de silicona
Principio: Aprovechan las características de baja energía superficial del polisiloxano (aceite de silicona, resina de silicona, etc.) para recubrir partículas de dióxido de titanio.
Función: Reducen la tensión superficial, mejoran la dispersabilidad y la suavidad, comúnmente utilizado en tintas y cosméticos.
III. Modificación del recubrimiento compuesto
Combinando las ventajas de los recubrimientos inorgánicos y orgánicos, el doble recubrimiento se realiza por etapas o simultáneamente para lograr un rendimiento complementario.
1. Recubrimiento inorgánico primero y luego orgánico
2. Recubrimiento sincronizado inorgánico-orgánico
Otras tecnologías de recubrimiento especiales
1. Nanorecubrimiento
2. Recubrimiento de microcápsulas
Principio: Encapsular partículas de dióxido de titanio en microcápsulas de polímero y liberar el dióxido de titanio controlando las condiciones de ruptura de la cápsula (como la temperatura y el pH). Ideal para recubrimientos inteligentes y sistemas de liberación lenta.