Модификация порошкового покрытия на основе диоксида титана
Модификация поверхности порошка диоксида титана (титановых белил) — важный метод улучшения его характеристик (таких как диспергируемость, атмосферостойкость, блеск и химическая стабильность). Распространенные методы модификации поверхности можно разделить на три основных типа: неорганические покрытия, органические покрытия и композитные покрытия. Ниже приводится подробная классификация и краткое описание этих методов:
Модификация неорганическими покрытиями
Этот метод заключается в нанесении на поверхность частиц диоксида титана слоя неорганических оксидов или солей, образующих физический барьер для повышения его химической стабильности и оптических свойств.
1. Оксидное покрытие
Принцип: Гидраты оксидов металлов (такие как SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂ и т. д.) осаждаются на поверхность частиц диоксида титана, образуя равномерный слой покрытия.
Процесс: Обычно используется метод осаждения в жидкой фазе, при котором соли металлов (например, силикат натрия, сульфат алюминия) добавляются в суспензию диоксида титана, а pH регулируется для осаждения гидратов оксидов металлов на поверхность.
2. Композитное оксидное покрытие
Принцип: Нанесение покрытия из двух или более оксидов металлов (например, Al₂O₃-SiO₂, ZrO₂-SiO₂ и т. д.), объединяющего преимущества каждого компонента.
Особенности: Превосходные общие характеристики; например, покрытие Al₂O₃-SiO₂ может одновременно улучшить диспергируемость и атмосферостойкость, что подходит для сложных автомобильных покрытий и рулонных покрытий.
3. Солевое покрытие
Принцип: Использование солей металлов (например, фосфатов, силикатов, сульфатов и т. д.) для формирования нерастворимого солевого слоя на поверхности частиц диоксида титана.
Модификация органических покрытий
Этот метод включает реакцию органических соединений с гидроксильными группами на поверхности диоксида титана, в результате чего образуется органический молекулярный слой, улучшающий его совместимость с органическими средами. 1. Нанесение покрытия с использованием связующего агента
Принцип: Используя амфифильную структуру связующих агентов (таких как силаны, титанаты и алюминаты), один конец молекулы связывается с гидроксильными группами на поверхности диоксида титана, а другой реагирует с органической матрицей (например, смолой, полимером).
Функции:
Силановые связующие агенты: улучшают диспергируемость диоксида титана в водных системах, обычно используемых в покрытиях и чернилах на водной основе.
Титанатно-алюминатные связующие агенты: улучшают совместимость в масляных системах, таких как пластики и резина, уменьшая агломерацию в процессе переработки.
2. Покрытие поверхностно-активными веществами
Принцип: Поверхностно-активные вещества (такие как жирные кислоты, сульфонаты и четвертичные аммониевые соли) связываются с поверхностью диоксида титана посредством физической адсорбции или химической реакции, образуя заряженный или гидрофобный слой.
3. Покрытие полимерами
Принцип: Прививка полимеров (таких как акрилаты, эпоксидные смолы и силоксаны) на поверхность диоксида титана посредством реакций полимеризации.
Функции:
Формирование толстого слоя покрытия, обеспечивающего дополнительную защиту от химического воздействия и улучшающего атмосферостойкость и механические свойства.
Повышение совместимости со специальными смолами, что делает его пригодным для высокопроизводительных композитов и покрытий.
4. Покрытие кремнийорганическими соединениями
Принцип: Использование низкой поверхностной энергии полисилоксанов (силиконового масла, силиконовой смолы и т. д.) для покрытия частиц диоксида титана.
Функции: Снижение поверхностного натяжения, улучшение диспергируемости и смазывающей способности, широко используется в чернилах и косметике.
Модификация композитных покрытий
Сочетая преимущества неорганических и органических покрытий, двухкомпонентный процесс нанесения покрытия (последовательный или одновременный) обеспечивает взаимодополняющие характеристики.
1. Последовательное неорганико-органическое покрытие
Процесс: Сначала формируется физический барьер с помощью неорганических оксидов (например, SiO₂), затем проводится органическая модификация с помощью связующих агентов или полимеров.
Характеристики: Обеспечивает баланс между атмосферостойкостью и совместимостью, подходит для высокоэффективных архитектурных покрытий или автомобильных красок OEM. 2. Одновременное неорганико-органическое покрытие
Процесс: Неорганические и органические агенты покрытия одновременно вводятся в одну и ту же реакционную систему для формирования структуры типа «ядро-оболочка».
Характеристики: Слой покрытия обладает более высокой адгезией и значительно улучшенными характеристиками, подходит для высокотехнологичных применений (например, аэрокосмических покрытий, нанокомпозитов).
Другие специальные технологии покрытий
1. Покрытие на основе наночастиц
Принцип: Использование наночастиц (например, нано-SiO₂, нано-ZnO) для покрытия усиливает защиту от УФ-излучения и прозрачность, что широко используется в солнцезащитных косметических средствах и оптических покрытиях.
2. Микрокапсулирование
Принцип: Инкапсуляция частиц диоксида титана в полимерные микрокапсулы с последующим высвобождением диоксида титана путем контроля условий разрыва капсулы (например, температуры, pH), что подходит для интеллектуальных покрытий и систем с контролируемым высвобождением.
Выбор различных методов нанесения покрытия зависит от области применения (например, покрытия, пластики, чернила, косметика) и требований к эксплуатационным характеристикам (атмосферостойкость, диспергируемость, совместимость и т. д.).