اصلاح پوشش پودری دی اکسید تیتانیوم
اصلاح سطح پودر دی اکسید تیتانیوم (تیتانیوم سفید) یک روش مهم برای افزایش عملکرد آن (مانند پراکندگی، مقاومت در برابر آب و هوا، براقیت و پایداری شیمیایی) است. تکنیک‌های رایج اصلاح سطح را می‌توان به طور کلی به سه نوع طبقه‌بندی کرد: پوشش معدنی، پوشش آلی و پوشش کامپوزیتی. در زیر طبقه‌بندی دقیق و معرفی مختصری از این روش‌ها آمده است:
اصلاح پوشش معدنی
این روش شامل پوشش سطح ذرات دی اکسید تیتانیوم با لایه‌ای از اکسیدها یا نمک‌های معدنی است که یک مانع فیزیکی برای بهبود پایداری شیمیایی و خواص نوری آن تشکیل می‌دهد.
1. پوشش اکسید
اصل: هیدرات‌های اکسید فلزی (مانند SiO₂، Al₂O₃، ZrO₂ و غیره) روی سطح ذرات دی اکسید تیتانیوم رسوب می‌کنند و یک لایه پوشش یکنواخت تشکیل می‌دهند.
فرآیند: معمولاً از یک روش رسوب فاز مایع استفاده می‌شود که در آن نمک‌های فلزی (مانند سیلیکات سدیم، سولفات آلومینیوم) به دوغاب دی اکسید تیتانیوم اضافه می‌شوند و pH برای رسوب هیدرات‌های اکسید فلزی روی سطح تنظیم می‌شود.
2. پوشش اکسید کامپوزیت
اصل: پوشش با دو یا چند اکسید فلزی (مانند Al₂O₃-SiO₂، ZrO₂-SiO₂ و غیره)، با ترکیب مزایای هر جزء.
ویژگی‌ها: عملکرد کلی برتر؛ به عنوان مثال، پوشش Al₂O₃-SiO₂ می‌تواند به طور همزمان پراکندگی و مقاومت در برابر آب و هوا را بهبود بخشد، مناسب برای پوشش‌های خودرویی و پوشش‌های کویل با سختی بالا.
3. پوشش نمکی
اصل: استفاده از نمک‌های فلزی (مانند فسفات‌ها، سیلیکات‌ها، سولفات‌ها و غیره) برای تشکیل یک لایه نمک نامحلول روی سطح ذرات دی اکسید تیتانیوم.
اصلاح پوشش آلی
این روش شامل واکنش ترکیبات آلی با گروه‌های هیدروکسیل روی سطح دی اکسید تیتانیوم و تشکیل یک لایه مولکولی آلی برای بهبود سازگاری آن با محیط‌های آلی است. ۱. پوشش عامل اتصال
اصول: با استفاده از ساختار آمفی‌فیلیک عوامل اتصال (مانند سیلان‌ها، تیتانات‌ها و آلومینات‌ها)، یک سر به گروه‌های هیدروکسیل روی سطح دی‌اکسید تیتانیوم متصل می‌شود، در حالی که سر دیگر با ماتریس آلی (مانند رزین، پلیمر) واکنش می‌دهد.
عملکردها:
عوامل اتصال سیلان: پراکندگی دی‌اکسید تیتانیوم را در سیستم‌های آبی بهبود می‌بخشد، که معمولاً در پوشش‌ها و جوهرهای پایه آب استفاده می‌شود.
عوامل اتصال تیتانات/آلومینات: سازگاری را در سیستم‌های روغنی مانند پلاستیک و لاستیک افزایش می‌دهد و باعث کاهش تجمع در حین پردازش می‌شود.
۲. پوشش سورفکتانت
اصول: سورفکتانت‌ها (مانند اسیدهای چرب، سولفونات‌ها و نمک‌های آمونیوم چهارتایی) از طریق جذب فیزیکی یا واکنش شیمیایی به سطح دی‌اکسید تیتانیوم می‌چسبند و یک لایه باردار یا لایه آبگریز تشکیل می‌دهند.
۳. پوشش پلیمری
اصل: پیوند پلیمرها (مانند اکریلات‌ها، رزین‌های اپوکسی و سیلوکسان‌ها) بر روی سطح دی‌اکسید تیتانیوم از طریق واکنش‌های پلیمریزاسیون.
عملکردها:
تشکیل یک لایه پوشش ضخیم، محافظت بیشتر در برابر حمله شیمیایی و بهبود مقاومت در برابر آب و هوا و خواص مکانیکی.
افزایش سازگاری با رزین‌های خاص، مناسب برای کامپوزیت‌ها و پوشش‌های با کارایی بالا.
۴. پوشش ارگانوسیلیکون
اصل: استفاده از انرژی سطحی پایین پلی سیلوکسان‌ها (روغن سیلیکون، رزین سیلیکون و غیره) برای پوشش دادن ذرات دی‌اکسید تیتانیوم.
عملکردها: کاهش کشش سطحی، بهبود پراکندگی و روانکاری، که معمولاً در جوهرها و لوازم آرایشی استفاده می‌شود.
اصلاح پوشش کامپوزیتی
با ترکیب مزایای پوشش‌های معدنی و آلی، یک فرآیند پوشش دوگانه (متوالی یا همزمان) به عملکرد مکمل دست می‌یابد.
۱. پوشش‌دهی متوالی معدنی-آلی
فرآیند: ابتدا، یک مانع فیزیکی با اکسیدهای معدنی (به عنوان مثال، SiO₂) تشکیل دهید، سپس اصلاح آلی را با عوامل اتصال یا پلیمرها انجام دهید.
ویژگی‌ها: تعادل بین مقاومت در برابر آب و هوا و سازگاری، مناسب برای پوشش‌های معماری با عملکرد بالا یا رنگ‌های OEM خودرو. ۲. پوشش‌دهی همزمان معدنی-آلی
فرآیند: عوامل پوشش‌دهنده معدنی و آلی به طور همزمان در یک سیستم واکنش وارد می‌شوند تا یک ساختار هسته-پوسته تشکیل دهند.
ویژگی‌ها: لایه پوشش چسبندگی قوی‌تر و عملکرد قابل توجهی بهبود یافته را نشان می‌دهد، مناسب برای کاربردهای سطح بالا (به عنوان مثال، پوشش‌های هوافضا، نانوکامپوزیت‌ها).
سایر فناوری‌های پوشش‌دهی ویژه
۱. پوشش‌دهی نانوذرات
اصل: استفاده از نانوذرات (به عنوان مثال، نانو-SiO₂، نانو-ZnO) برای پوشش، محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش و شفافیت را افزایش می‌دهد، که معمولاً در لوازم آرایشی ضد آفتاب و پوشش‌های نوری استفاده می‌شود.
۲. ریزکپسوله‌سازی
اصل: کپسوله کردن ذرات دی‌اکسید تیتانیوم در میکروکپسول‌های پلیمری، آزادسازی دی‌اکسید تیتانیوم با کنترل شرایط پارگی کپسول (مثلاً دما، pH)، مناسب برای پوشش‌های هوشمند و سیستم‌های رهایش کنترل‌شده.
انتخاب روش‌های مختلف پوشش‌دهی به کاربرد (مثلاً پوشش‌ها، پلاستیک‌ها، جوهرها، لوازم آرایشی) و الزامات عملکردی (مقاومت در برابر آب و هوا، پراکندگی، سازگاری و غیره) بستگی دارد.