Modification du revêtement en poudre de dioxyde de titane
La modification de surface de la poudre de dioxyde de titane (blanc de titane) est une méthode importante pour améliorer ses performances (dispersibilité, résistance aux intempéries, brillance et stabilité chimique). Les techniques de modification de surface courantes peuvent être classées en trois catégories : revêtement inorganique, revêtement organique et revêtement composite. Voici une classification détaillée et une brève introduction de ces méthodes :
Modification par revêtement inorganique
Cette méthode consiste à recouvrir la surface des particules de dioxyde de titane d’une couche d’oxydes ou de sels inorganiques, formant ainsi une barrière physique pour améliorer sa stabilité chimique et ses propriétés optiques.
1. Revêtement d’oxyde
Principe : Les hydrates d’oxyde métallique (SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂…) se déposent sur la surface des particules de dioxyde de titane, formant une couche de revêtement uniforme.
Processus : On utilise généralement une méthode de dépôt en phase liquide : des sels métalliques (silicate de sodium, sulfate d’aluminium…) sont ajoutés à la suspension de dioxyde de titane, et le pH est ajusté pour précipiter les hydrates d’oxyde métallique sur la surface.
2. Revêtement d’oxyde composite
Principe : Revêtement avec deux oxydes métalliques ou plus (Al₂O₃-SiO₂, ZrO₂-SiO₂…), combinant les avantages de chaque composant.
Avantages : Performances globales supérieures ; par exemple, le revêtement Al₂O₃-SiO₂ améliore simultanément la dispersibilité et la résistance aux intempéries, adapté aux revêtements automobiles et aux revêtements de tôles.
3. Revêtement de sel
Principe : Utilisation de sels métalliques (phosphates, silicates, sulfates…) pour former une couche de sel insoluble sur la surface des particules de dioxyde de titane.
Modification par revêtement organique
Cette méthode consiste à faire réagir des composés organiques avec les groupes hydroxyle à la surface du dioxyde de titane, formant une couche moléculaire organique pour améliorer sa compatibilité avec les milieux organiques.
1. Revêtement par agent de couplage
Principe : Grâce à la structure amphiphile des agents de couplage (silanes, titanates, aluminates…), une extrémité se lie aux groupes hydroxyle du dioxyde de titane, tandis que l’autre réagit avec la matrice organique (résine, polymère).
Fonctions :
Agents de couplage silaniques : Améliorent la dispersibilité du dioxyde de titane en milieu aqueux, utilisés couramment dans les peintures et encres à base d’eau.
Agents de couplage titaniques/aluminiques : Améliorent la compatibilité en milieu huileux (plastiques, caoutchouc), réduisant l’agglomération lors du traitement. 2. Revêtement à base de tensioactifs
Principe : Les tensioactifs (acides gras, sulfonates, sels d’ammonium quaternaire, etc.) adhèrent à la surface du dioxyde de titane par adsorption physique ou réaction chimique, formant une couche chargée ou hydrophobe.
3. Revêtement polymère
Principe : Greffage de polymères (acrylates, résines époxy, siloxanes, etc.) sur la surface du dioxyde de titane par polymérisation.
Fonctions :
Forme une couche épaisse pour une meilleure protection contre les agressions chimiques et une résistance accrue aux intempéries et aux sollicitations mécaniques.
Améliore la compatibilité avec certaines résines, adaptée aux composites et revêtements haute performance.
4. Revêtement organosiliceux
Principe : Utilisation de la faible énergie de surface des polysiloxanes (huile de silicone, résine silicone, etc.) pour recouvrir les particules de dioxyde de titane.
Fonctions : Réduit la tension superficielle, améliore la dispersibilité et la lubrification ; utilisé couramment dans les encres et les cosmétiques.
Modification de revêtements composites
En combinant les avantages des revêtements inorganiques et organiques, un procédé de revêtement double (séquentiel ou simultané) offre des performances complémentaires.
1. Revêtement inorganique-organique séquentiel
Procédé : Formation d’une barrière physique avec des oxydes inorganiques (SiO₂), suivie d’une modification organique avec des agents de couplage ou des polymères.
Caractéristiques : Equilibre résistance aux intempéries et compatibilité ; adapté aux revêtements architecturaux haute performance et aux peintures automobiles OEM.
2. Revêtement inorganique-organique simultané
Procédé : Agents de revêtement inorganiques et organiques introduits simultanément dans le même système réactionnel pour former une structure cœur-coquille.
Caractéristiques : Adhérence plus forte et performances nettement améliorées ; adapté aux applications haut de gamme (revêtements aéronautiques, nanocomposites).
Autres technologies de revêtement
1. Revêtement à base de nanoparticules
Principe : Utilisation de nanoparticules (nano-SiO₂, nano-ZnO, etc.) pour une meilleure protection UV et une meilleure transparence ; utilisé couramment dans les cosmétiques solaires et les revêtements optiques.
2. Microencapsulation
Principe : Encapsulation des particules de dioxyde de titane dans des microcapsules polymères ; libération contrôlée du dioxyde de titane (température, pH, etc.) ; adapté aux revêtements intelligents et aux systèmes à libération contrôlée.
Le choix du procédé de revêtement dépend de l’application (revêtements, plastiques, encres, cosmétiques) et des exigences de performance (résistance aux intempéries, dispersibilité, compatibilité, etc.).