Modifikasi pelapisan bubuk titanium dioksida
Modifikasi permukaan bubuk titanium dioksida (titanium putih) merupakan metode penting untuk meningkatkan kinerjanya (seperti dispersibilitas, ketahanan cuaca, kilap, dan stabilitas kimia). Teknik modifikasi permukaan yang umum dapat dikategorikan secara luas menjadi tiga jenis: pelapisan anorganik, pelapisan organik, dan pelapisan komposit. Berikut ini adalah klasifikasi terperinci dan pengantar singkat dari metode-metode ini:
Modifikasi Pelapisan Anorganik
Metode ini melibatkan pelapisan permukaan partikel titanium dioksida dengan lapisan oksida atau garam anorganik, yang membentuk penghalang fisik untuk meningkatkan stabilitas kimia dan sifat optiknya.
1. Pelapisan Oksida
Prinsip: Hidrat oksida logam (seperti SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, dll.) diendapkan ke permukaan partikel titanium dioksida, membentuk lapisan pelapis yang seragam.
Proses: Umumnya, metode deposisi fase cair digunakan, di mana garam logam (seperti natrium silikat, aluminium sulfat) ditambahkan ke dalam bubur titanium dioksida, dan pH disesuaikan untuk mengendapkan hidrat oksida logam ke permukaan.
2. Pelapisan Oksida Komposit
Prinsip: Pelapisan dengan dua atau lebih oksida logam (seperti Al₂O₃-SiO₂, ZrO₂-SiO₂, dll.), menggabungkan keunggulan masing-masing komponen.
Fitur: Performa keseluruhan yang unggul; misalnya, pelapisan Al₂O₃-SiO₂ dapat secara bersamaan meningkatkan dispersibilitas dan ketahanan cuaca, cocok untuk pelapis otomotif dan pelapis koil yang menuntut.
3. Pelapisan Garam
Prinsip: Menggunakan garam logam (seperti fosfat, silikat, sulfat, dll.) untuk membentuk lapisan garam yang tidak larut pada permukaan partikel titanium dioksida.
Modifikasi Pelapis Organik
Metode ini melibatkan reaksi senyawa organik dengan gugus hidroksil pada permukaan titanium dioksida, membentuk lapisan molekul organik untuk meningkatkan kompatibilitasnya dengan media organik. 1. Pelapisan dengan Agen Penggandeng
Prinsip: Dengan memanfaatkan struktur amfifilik agen penggandeng (seperti silana, titanat, dan aluminat), salah satu ujungnya mengikat gugus hidroksil pada permukaan titanium dioksida, sementara ujung lainnya bereaksi dengan matriks organik (misalnya, resin, polimer).
Fungsi:
Agen penggandeng silana: Meningkatkan dispersibilitas titanium dioksida dalam sistem berair, yang umumnya digunakan dalam pelapis dan tinta berbasis air.
Agen penggandeng titanat/aluminat: Meningkatkan kompatibilitas dalam sistem berminyak seperti plastik dan karet, mengurangi penggumpalan selama pemrosesan.
2. Pelapisan Surfaktan
Prinsip: Surfaktan (seperti asam lemak, sulfonat, dan garam amonium kuarterner) melekat pada permukaan titanium dioksida melalui adsorpsi fisik atau reaksi kimia, membentuk lapisan muatan atau lapisan hidrofobik.
3. Pelapisan Polimer
Prinsip: Mencangkok polimer (seperti akrilat, resin epoksi, dan siloksana) ke permukaan titanium dioksida melalui reaksi polimerisasi.
Fungsi:
Membentuk lapisan pelapis tebal, yang selanjutnya melindungi dari serangan kimia dan meningkatkan ketahanan cuaca serta sifat mekanis.
Meningkatkan kompatibilitas dengan resin tertentu, cocok untuk komposit dan pelapis berkinerja tinggi.
4. Pelapisan Organosilikon
Prinsip: Memanfaatkan energi permukaan rendah dari polisiloksana (minyak silikon, resin silikon, dll.) untuk melapisi partikel titanium dioksida.
Fungsi: Mengurangi tegangan permukaan, meningkatkan dispersibilitas dan pelumasan, umumnya digunakan dalam tinta dan kosmetik.
Modifikasi Pelapis Komposit
Menggabungkan keunggulan pelapis anorganik dan organik, proses pelapisan ganda (berurutan atau simultan) menghasilkan kinerja yang saling melengkapi.
1. Pelapisan Berurutan Anorganik-Organik
Proses: Pertama, bentuk penghalang fisik dengan oksida anorganik (misalnya, SiO₂), kemudian lakukan modifikasi organik dengan agen penggandeng atau polimer.
Fitur: Menyeimbangkan ketahanan cuaca dan kompatibilitas, cocok untuk pelapis arsitektur berkinerja tinggi atau cat OEM otomotif. 2. Pelapisan Simultan Anorganik-Organik
Proses: Agen pelapis anorganik dan organik dimasukkan secara bersamaan ke dalam sistem reaksi yang sama untuk membentuk struktur inti-cangkang.
Fitur: Lapisan pelapis menunjukkan daya rekat yang lebih kuat dan kinerja yang jauh lebih baik, cocok untuk aplikasi kelas atas (misalnya, pelapis kedirgantaraan, nanokomposit).
Teknologi Pelapisan Khusus Lainnya
1. Pelapisan Nanopartikel
Prinsip: Penggunaan nanopartikel (misalnya, nano-SiO₂, nano-ZnO) untuk pelapisan meningkatkan perlindungan UV dan transparansi, yang umum digunakan dalam kosmetik tabir surya dan pelapis optik.
2. Mikroenkapsulasi
Prinsip: Mengenkapsulasi partikel titanium dioksida dalam mikrokapsul polimer, melepaskan titanium dioksida dengan mengendalikan kondisi pecahnya kapsul (misalnya, suhu, pH), cocok untuk pelapis pintar dan sistem pelepasan terkendali.
Pemilihan metode pelapisan yang berbeda bergantung pada aplikasi (misalnya, pelapis, plastik, tinta, kosmetik) dan persyaratan kinerja (ketahanan cuaca, dispersibilitas, kompatibilitas, dll.).