이산화티타늄 분말 코팅 개질
이산화티타늄 분말(티타늄 화이트)의 표면 개질은 분산성, 내후성, 광택, 화학적 안정성 등의 성능을 향상시키는 중요한 방법입니다. 일반적인 표면 개질 기술은 크게 무기 코팅, 유기 코팅, 복합 코팅의 세 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 다음은 이러한 방법에 대한 자세한 분류와 간략한 소개입니다.
무기 코팅 개질
이 방법은 이산화티타늄 입자 표면에 무기 산화물 또는 염 층을 코팅하여 물리적 장벽을 형성하여 화학적 안정성과 광학적 특성을 향상시키는 것입니다.
1. 산화물 코팅
원리: 금속 산화물 수화물(예: SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂ 등)을 이산화티타늄 입자 표면에 침전시켜 균일한 코팅층을 형성합니다.
공정: 일반적으로 액상 증착법을 사용하는데, 이 경우 금속염(예: 규산나트륨, 황산알루미늄)을 이산화티타늄 슬러리에 첨가하고 pH를 조절하여 금속 산화물 수화물을 표면에 침전시킵니다.
2. 복합 산화물 코팅
원리: 두 가지 이상의 금속 산화물(예: Al₂O₃-SiO₂, ZrO₂-SiO₂ 등)로 코팅하여 각 성분의 장점을 결합합니다.
특징: 탁월한 전반적인 성능. 예를 들어, Al₂O₃-SiO₂ 코팅은 분산성과 내후성을 동시에 향상시켜 까다로운 자동차 코팅 및 코일 코팅에 적합합니다.
3. 염 코팅
원리: 금속염(예: 인산염, 규산염, 황산염 등)을 사용하여 이산화티타늄 입자 표면에 불용성 염층을 형성합니다.
유기 코팅 개질
이 방법은 유기 화합물을 이산화티타늄 표면의 히드록시기와 반응시켜 유기 분자층을 형성하여 유기 매질과의 상용성을 향상시킵니다. 1. 커플링제 코팅
원리: 커플링제(실란, 티타네이트, 알루미네이트 등)의 양친매성 구조를 이용하여, 한쪽 말단은 이산화티타늄 표면의 하이드록시기에 결합하고 다른 쪽 말단은 유기 매트릭스(예: 수지, 폴리머)와 반응합니다.
기능:
실란 커플링제: 수성 시스템에서 이산화티타늄의 분산성을 향상시키며, 수성 코팅 및 잉크에 일반적으로 사용됩니다.
티타네이트/알루미네이트 커플링제: 플라스틱 및 고무와 같은 유성 시스템에서의 상용성을 향상시켜 가공 중 응집을 줄입니다.
2. 계면활성제 코팅
원리: 계면활성제(지방산, 설폰산염, 4차 암모늄염 등)는 물리적 흡착 또는 화학 반응을 통해 이산화티타늄 표면에 부착되어 전하층 또는 소수성 층을 형성합니다.
3. 폴리머 코팅
원리: 중합 반응을 통해 이산화티타늄 표면에 폴리머(아크릴레이트, 에폭시 수지, 실록산 등)를 접목합니다.
기능:
두꺼운 코팅층을 형성하여 화학적 공격으로부터 보호하고 내후성과 기계적 특성을 향상시킵니다.
특정 수지와의 상용성을 향상시켜 고성능 복합재 및 코팅에 적합합니다.
4. 유기실리콘 코팅
원리: 폴리실록산(실리콘 오일, 실리콘 수지 등)의 낮은 표면 에너지를 이용하여 이산화티타늄 입자를 코팅합니다.
기능: 표면 장력을 감소시키고 분산성과 윤활성을 향상시키며, 잉크 및 화장품에 일반적으로 사용됩니다.
복합 코팅 개질
무기 및 유기 코팅의 장점을 결합한 이중 코팅 공정(순차적 또는 동시적)은 상호 보완적인 성능을 달성합니다.
1. 무기-유기 순차 코팅
공정: 먼저 무기 산화물(예: SiO₂)로 물리적 장벽을 형성한 후, 커플링제 또는 폴리머를 사용하여 유기 개질합니다.
특징: 내후성과 상용성의 균형을 이루며, 고성능 건축용 코팅 또는 자동차 OEM 도료에 적합합니다. 2. 무기-유기 동시 코팅
공정: 무기 및 유기 코팅제를 동일한 반응 시스템에 동시에 투입하여 코어-쉘 구조를 형성합니다.
특징: 코팅층은 더욱 강력한 접착력과 현저히 향상된 성능을 나타내며, 고급 응용 분야(예: 항공우주 코팅, 나노 복합재)에 적합합니다.
기타 특수 코팅 기술
1. 나노입자 코팅
원리: 나노입자(예: 나노-SiO₂, 나노-ZnO)를 코팅에 사용하면 자외선 차단 및 투명도가 향상되며, 자외선 차단 화장품 및 광학 코팅에 일반적으로 사용됩니다.
2. 마이크로캡슐화
원리: 이산화티타늄 입자를 고분자 마이크로캡슐에 캡슐화하고, 캡슐 파열 조건(예: 온도, pH)을 조절하여 이산화티타늄을 방출하는 방식으로, 스마트 코팅 및 서방형 시스템에 적합합니다.
다양한 코팅 방법은 적용 분야(예: 코팅, 플라스틱, 잉크, 화장품)와 성능 요구 사항(내후성, 분산성, 상용성 등)에 따라 선택됩니다.