Tecnologia de modificação de revestimento orgânico e inorgânico de dióxido de titânio
O dióxido de titânio rutílico é um semicondutor com uma largura de bandgap de cerca de 3,0eV. Possui forte atividade fotocatalítica sem modificação de superfície, de modo que pode produzir radicais livres de oxigênio altamente ativos sob a radiação dos raios ultravioleta solares. , este radical livre de oxigênio pode exercer uma forte capacidade de oxidação, o que danificará o meio em torno do dióxido de titânio e afetará a vida útil do produto. Portanto, a modificação da superfície é uma tarefa extremamente importante na produção e processamento do dióxido de titânio.
A modificação da superfície é o uso de aditivos modificadores para reagir com a superfície do dióxido de titânio, alterando assim as características da superfície e melhorando o desempenho do produto. Atualmente, a modificação da superfície do dióxido de titânio é dividida em dois métodos: revestimento inorgânico e revestimento orgânico.
1. Revestimento inorgânico de dióxido de titânio
O revestimento inorgânico é revestir a superfície das partículas de dióxido de titânio com uma película fina inorgânica de camada única ou multicamada por meio de reação de sedimentação, formando uma barreira entre as partículas e o meio, de modo a melhorar o desempenho do dióxido de titânio. A modificação inorgânica da superfície do dióxido de titânio é geralmente realizada por revestimento de alumínio, revestimento de silício, revestimento de zircônio e vários métodos de revestimento misto.
Para revestimento de silicone, o filme formado em condições neutras e levemente ácidas é relativamente “fofo”, enquanto o filme formado em condições alcalinas é relativamente denso, geralmente através da hidrólise de silicato de sódio para gerar silício As micelas são então fixadas na superfície do titânio dióxido através de ligações Ti-O-Si e, ao mesmo tempo, a formação de ligações Si-O-Si também pode ser usada para garantir que o filme seja contínuo e uniforme.
Para revestimento de alumínio, a ligação Ti-O-Al é formada através da reação de OH-Al e o grupo -OH na superfície do dióxido de titânio. O aumento do número de aglomerados facilita o revestimento. Ao mesmo tempo, sob condições de pH alto, a taxa de crescimento direcional de OH-Al ocupa uma posição dominante em relação à taxa de sedimentação quando a temperatura é elevada, e a morfologia do filme muda de camadas uniformes e contínuas em forma de folha para flocos relativamente soltos .
O revestimento inorgânico é especificamente dividido em dois métodos: revestimento seco e revestimento úmido de acordo com diferentes métodos de processamento.
(1) Revestimento seco de dióxido de titânio
No revestimento seco, os haletos metálicos são geralmente ligados à superfície do dióxido de titânio por pulverização de ar e, após a torrefação e oxidação, é introduzido vapor quente para promover sua hidrólise para formar um revestimento de película fina na superfície da partícula.
(2) Revestimento úmido de dióxido de titânio
O revestimento úmido é realizado principalmente em meio aquoso, que também é subdividido em três tipos: método de ebulição, método de neutralização e método de carbonização.
2. Revestimento orgânico de dióxido de titânio
O histórico de desenvolvimento do revestimento orgânico é mais curto que o do revestimento inorgânico, mas se desenvolve muito rapidamente devido às características de dosagem pequena (geralmente apenas 0,1% a 1% do peso do pigmento) e grande efeito. Existem três métodos principais de revestimento orgânico no laboratório, ou seja, método úmido de dispersão de alta velocidade, método de dispersão por vibração e método de pulverização de máquina de pó de gás. No processo de experimento diário, adotamos principalmente o método úmido de dispersão de alta velocidade para processamento.
Geralmente, no processo de revestimento orgânico, uma parte do agente de tratamento orgânico é conectada à superfície do dióxido de titânio por adsorção física, e a outra parte reage com os grupos hidroxila na superfície das partículas e então se combina intimamente com o superfície do dióxido de titânio. Dispersantes, agentes de acoplamento, surfactantes, etc. são usados.
3. Revestimento composto com dióxido de titânio
Uma vez que o revestimento inorgânico e o revestimento orgânico têm sua própria ênfase. De um modo geral, o principal objetivo do revestimento inorgânico é reduzir a atividade fotocatalítica do dióxido de titânio, melhorar sua resistência às intempéries, aumentando assim a vida útil do produto, enquanto o principal objetivo do revestimento orgânico é melhorar a capacidade de dispersão do produto em vários meios de comunicação e estabilidade de dispersão.
Os dois métodos não podem substituir um ao outro, portanto, em operações de aplicação prática, o modo de operação do primeiro revestimento inorgânico e depois a modificação orgânica é usado principalmente para modificar a superfície das partículas de dióxido de titânio para atingir o objetivo, ou seja, usar silício, inorgânico solúvel fontes como alumínio e zircônio (como dióxido de silício, óxido de alumínio, etc.) completam uma ou até várias camadas de revestimentos inorgânicos sob suas respectivas condições apropriadas de temperatura e pH para aumentar sua resistência às intempéries. Em seguida, selecione uma estrutura de ponte adequada para conectar ácidos graxos ou grupos de ácidos aromáticos com forte hidrofilicidade para aumentar sua dispersibilidade em água e estabilidade de dispersão.