اصلاح پوشش دی اکسید تیتانیوم
اصلاح پوشش دی اکسید تیتانیوم (دی اکسید تیتانیوم) وسیله‌ای مهم برای بهبود عملکرد آن (مانند پراکندگی، مقاومت در برابر آب و هوا، براقیت، پایداری شیمیایی و غیره) است. روش‌های رایج اصلاح پوشش عمدتاً شامل سه دسته هستند: پوشش معدنی، پوشش آلی و پوشش کامپوزیتی. در زیر یک طبقه‌بندی خاص و مقدمه‌ای مختصر آمده است:
اصلاح پوشش معدنی
با پوشاندن لایه‌ای از اکسیدها یا نمک‌های معدنی روی سطح ذرات دی اکسید تیتانیوم، یک مانع فیزیکی برای بهبود پایداری شیمیایی و خواص نوری آن تشکیل می‌شود.
1. پوشش اکسید
اصل: استفاده از هیدرات اکسیدهای فلزی (مانند SiO₂، Al₂O₃، ZrO₂ و غیره) برای رسوب روی سطح دی اکسید تیتانیوم و تشکیل یک لایه پوشش یکنواخت.
فرآیند: معمولاً از طریق روش رسوب فاز مایع، نمک‌های فلزی (مانند سیلیکات سدیم، سولفات آلومینیوم) به دوغاب دی اکسید تیتانیوم اضافه می‌شوند و مقدار pH برای رسوب و پوشش هیدرات اکسید فلزی تنظیم می‌شود.
۲. پوشش اکسید کامپوزیت
اصل: پوشش دو یا چند اکسید فلزی (مانند Al₂O₃-SiO₂، ZrO₂-SiO₂ و غیره)، با ترکیب مزایای هر جزء.
ویژگی‌ها: عملکرد کلی بهتر، به عنوان مثال، پوشش Al₂O₃-SiO₂ می‌تواند به طور همزمان پراکندگی و مقاومت در برابر آب و هوا را بهبود بخشد، مناسب برای رنگ‌های خودرو و پوشش‌های کویل با تقاضای بالا.
۳. پوشش نمکی
اصل: استفاده از نمک‌های فلزی (مانند فسفات‌ها، سیلیکات‌ها، سولفات‌ها و غیره) برای تشکیل یک لایه نمک با محلولیت کم روی سطح دی اکسید تیتانیوم.
اصلاح پوشش آلی
از طریق واکنش ترکیبات آلی با گروه‌های هیدروکسیل روی سطح دی اکسید تیتانیوم، یک لایه مولکولی آلی تشکیل می‌شود تا سازگاری آن با محیط‌های آلی بهبود یابد.
۱. پوشش عامل اتصال
اصل: با استفاده از ساختار آمفی‌فیلیک مولکول‌های عامل اتصال (مانند سیلان‌ها، تیتانات‌ها، آلومینات‌ها)، یک سر آن با گروه هیدروکسیل روی سطح دی‌اکسید تیتانیوم ترکیب می‌شود و سر دیگر آن با ماتریس آلی (مانند رزین، پلیمر) واکنش می‌دهد.
عامل اتصال سیلان: پراکندگی دی‌اکسید تیتانیوم را در سیستم‌های پایه آب بهبود می‌بخشد، که معمولاً در پوشش‌ها و جوهرهای پایه آب استفاده می‌شود.
عامل اتصال تیتانات/آلومینات: سازگاری را در سیستم‌های روغنی مانند پلاستیک‌ها و لاستیک‌ها افزایش می‌دهد و تجمع را در طول پردازش کاهش می‌دهد.
۲. پوشش سورفکتانت
اصل: سورفکتانت‌ها (مانند اسیدهای چرب، سولفونات‌ها، نمک‌های آمونیوم چهارتایی و غیره) از طریق جذب فیزیکی یا واکنش شیمیایی به سطح دی‌اکسید تیتانیوم متصل می‌شوند تا یک لایه باردار یا لایه آبگریز تشکیل دهند.
عملکرد:
سورفکتانت‌های آنیونی (مانند اسید استئاریک): بهبود پراکندگی در محیط‌های روغنی، که معمولاً در پلاستیک و لاستیک استفاده می‌شوند.
سورفکتانت‌های کاتیونی (مانند دودسیل تری متیل آمونیوم کلرید): مناسب برای سیستم‌های قطبی برای بهبود پایداری.
۳. پوشش پلیمری
اصل: پیوند پلیمرها (مانند اکریلات‌ها، رزین‌های اپوکسی، سیلوکسان‌ها و غیره) روی سطح دی اکسید تیتانیوم از طریق واکنش‌های پلیمریزاسیون.
عملکرد:
تشکیل یک لایه پوشش ضخیم برای جداسازی بیشتر فرسایش شیمیایی و بهبود مقاومت در برابر آب و هوا و خواص مکانیکی.
بهبود سازگاری با رزین‌های خاص، مناسب برای مواد کامپوزیت و پوشش‌های با کارایی بالا.
۴. پوشش سیلیکونی
اصل: استفاده از ویژگی‌های انرژی سطحی پایین پلی سیلوکسان (روغن سیلیکون، رزین سیلیکون و غیره) برای پوشش ذرات دی اکسید تیتانیوم.
عملکرد: کاهش کشش سطحی، بهبود پراکندگی و صافی، که معمولاً در جوهرها و لوازم آرایشی استفاده می‌شود.
III. اصلاح پوشش کامپوزیتی
با ترکیب مزایای پوشش‌های معدنی و آلی، پوشش‌دهی دوگانه به صورت مرحله‌ای یا همزمان انجام می‌شود تا به عملکرد مکمل دست یابد.
1. ابتدا پوشش معدنی و سپس پوشش آلی
2. پوشش همزمان معدنی-آلی
سایر فناوری‌های پوشش‌دهی ویژه
1. پوشش نانو
2. پوشش میکروکپسولی
اصل: ذرات دی‌اکسید تیتانیوم را در میکروکپسول‌های پلیمری کپسوله کنید، دی‌اکسید تیتانیوم را با کنترل شرایط پارگی کپسول (مانند دما، مقدار pH) آزاد کنید، مناسب برای پوشش‌های هوشمند و سیستم‌های رهایش آهسته.