Modificação do revestimento em pó de dióxido de titânio
A modificação da superfície do pó de dióxido de titânio (branco de titânio) é um método importante para melhorar o seu desempenho (como a dispersibilidade, a resistência à intempérie, o brilho e a estabilidade química). As técnicas comuns de modificação de superfícies podem ser amplamente categorizadas em três tipos: revestimento inorgânico, revestimento orgânico e revestimento compósito. A seguir, é apresentada uma classificação detalhada e uma breve introdução a estes métodos:
Modificação do Revestimento Inorgânico
Este método envolve o revestimento da superfície das partículas de dióxido de titânio com uma camada de óxidos ou sais inorgânicos, formando uma barreira física para melhorar a sua estabilidade química e propriedades óticas.
1. Revestimento de Óxido
Princípio: Os hidratos de óxidos metálicos (como SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂ etc.) são precipitados na superfície das partículas de dióxido de titânio, formando uma camada de revestimento uniforme.
Processo: Normalmente, utiliza-se um método de deposição em fase líquida, no qual se adicionam sais metálicos (como o silicato de sódio e o sulfato de alumínio) à pasta de dióxido de titânio, e o pH é ajustado para precipitar os hidratos de óxido metálico na superfície.
2. Revestimento de Óxido Composto
Princípio: Revestimento com dois ou mais óxidos metálicos (como Al₂O₃-SiO₂, ZrO₂-SiO₂ etc.), combinando as vantagens de cada componente.
Características: Desempenho global superior; por exemplo, o revestimento de Al₂O₃-SiO₂ pode melhorar simultaneamente a dispersibilidade e a resistência às intempéries, sendo adequado para revestimentos automóveis e de bobinas exigentes.
3. Revestimento com Sal
Princípio: Utilização de sais metálicos (como fosfatos, silicatos, sulfatos, etc.) para formar uma camada de sal insolúvel na superfície das partículas de dióxido de titânio.
Modificação de Revestimento Orgânico
Este método envolve a reação de compostos orgânicos com os grupos hidroxilo na superfície do dióxido de titânio, formando uma camada molecular orgânica para melhorar a sua compatibilidade com os meios orgânicos. 1. Revestimento com Agente de Acoplamento
Princípio: Utilizando a estrutura anfifílica dos agentes de acoplamento (como silanos, titanatos e aluminatos), uma extremidade liga-se aos grupos hidroxilo na superfície do dióxido de titânio, enquanto a outra extremidade reage com a matriz orgânica (por exemplo, resina, polímero).
Funções:
Agentes de acoplamento de silano: Melhoram a dispersibilidade do dióxido de titânio em sistemas aquosos, comummente utilizados em revestimentos e tintas à base de água.
Agentes de acoplamento de titanato/aluminato: Melhoram a compatibilidade em sistemas oleosos, como plásticos e borracha, reduzindo a aglomeração durante o processamento.
2. Revestimento Surfactante
Princípio: Os tensioativos (como os ácidos gordos, os sulfonatos e os sais de amónio quaternário) aderem à superfície do dióxido de titânio por adsorção física ou reação química, formando uma camada de carga ou camada hidrofóbica.
3. Revestimento Polimérico
Princípio: Enxertia de polímeros (como acrilatos, resinas epóxi e siloxanos) na superfície do dióxido de titânio através de reações de polimerização.
Funções:
Forma uma camada espessa de revestimento, protegendo ainda mais contra ataques químicos e melhorando a resistência às intempéries e as propriedades mecânicas.
Melhora a compatibilidade com resinas específicas, adequado para compósitos e revestimentos de alto desempenho.
4. Revestimento Organossilício
Princípio: Utiliza a baixa energia superficial dos polissiloxanos (óleo de silicone, resina de silicone, etc.) para revestir partículas de dióxido de titânio.
Funções: Reduzir a tensão superficial, melhorar a dispersibilidade e a lubricidade, comummente utilizado em tintas e cosméticos.
Modificação de Revestimentos Compósitos
Combinando as vantagens dos revestimentos inorgânicos e orgânicos, um processo de revestimento duplo (sequencial ou simultâneo) consegue desempenhos complementares.
1. Revestimento Sequencial Inorgânico-Orgânico
Processo: Primeiramente, forma-se uma barreira física com óxidos inorgânicos (por exemplo, SiO₂) e, em seguida, realiza-se a modificação orgânica com agentes de acoplamento ou polímeros.
Características: Equilibra a resistência às intempéries e a compatibilidade, adequado para revestimentos arquitetónicos de alto desempenho ou tintas automóveis OEM. 2. Revestimento Simultâneo Inorgânico-Orgânico
Processo: Os agentes de revestimento inorgânicos e orgânicos são introduzidos simultaneamente no mesmo sistema de reacção para formar uma estrutura núcleo-casca.
Características: A camada de revestimento apresenta uma maior adesão e um desempenho significativamente melhorado, adequado para aplicações de ponta (por exemplo, revestimentos aeroespaciais e nanocompósitos).
Outras Tecnologias Especiais de Revestimento
1. Revestimento de Nanopartículas
Princípio: A utilização de nanopartículas (por exemplo, nano-SiO₂, nano-ZnO) para revestimento aumenta a proteção UV e a transparência, sendo comummente utilizado em cosméticos para proteção solar e revestimentos óticos.
2. Microencapsulamento
Princípio: Encapsular as partículas de dióxido de titânio em microcápsulas poliméricas, libertando o dióxido de titânio através do controlo das condições de rutura da cápsula (por exemplo, temperatura, pH), adequado para revestimentos inteligentes e sistemas de libertação controlada.
A seleção dos diferentes métodos de revestimento depende da aplicação (por exemplo, revestimentos, plásticos, tintas, cosméticos) e dos requisitos de desempenho (resistência às intempéries, dispersibilidade, compatibilidade, etc.).