การดัดแปลงการเคลือบผงไททาเนียมไดออกไซด์

การปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงไทเทเนียมไดออกไซด์ (ไทเทเนียมไวท์) เป็นวิธีการสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพ (เช่น การกระจายตัว ความทนทานต่อสภาพอากาศ ความเงา และความเสถียรทางเคมี) เทคนิคการปรับเปลี่ยนพื้นผิวทั่วไปสามารถแบ่งได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ การเคลือบอนินทรีย์ การเคลือบอินทรีย์ และการเคลือบคอมโพสิต ต่อไปนี้คือรายละเอียดการจำแนกประเภทและคำอธิบายโดยย่อของวิธีการเหล่านี้:

การปรับเปลี่ยนการเคลือบอนินทรีย์

วิธีการนี้เกี่ยวข้องกับการเคลือบพื้นผิวของอนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยชั้นของออกไซด์หรือเกลืออนินทรีย์ ซึ่งก่อตัวเป็นชั้นกั้นทางกายภาพเพื่อปรับปรุงความเสถียรทางเคมีและคุณสมบัติทางแสง

1. การเคลือบออกไซด์

หลักการ: ไฮเดรตของโลหะออกไซด์ (เช่น SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂ เป็นต้น) จะถูกตกตะกอนลงบนพื้นผิวของอนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์ ทำให้เกิดชั้นเคลือบที่สม่ำเสมอ

กระบวนการ: โดยทั่วไปจะใช้วิธีการตกตะกอนแบบเฟสของเหลว โดยเติมเกลือโลหะ (เช่น โซเดียมซิลิเกต อะลูมิเนียมซัลเฟต) ลงในสารละลายไทเทเนียมไดออกไซด์ และปรับค่า pH เพื่อให้โลหะออกไซด์เกิดการตกตะกอนไฮเดรตบนพื้นผิว

2. การเคลือบคอมโพสิตออกไซด์

หลักการ: การเคลือบด้วยโลหะออกไซด์ตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป (เช่น Al₂O₃-SiO₂, ZrO₂-SiO₂ เป็นต้น) โดยผสานข้อดีของแต่ละส่วนประกอบเข้าด้วยกัน

คุณสมบัติ: ประสิทธิภาพโดยรวมที่เหนือกว่า ตัวอย่างเช่น การเคลือบ Al₂O₃-SiO₂ สามารถปรับปรุงการกระจายตัวและความทนทานต่อสภาพอากาศได้ในเวลาเดียวกัน เหมาะสำหรับการเคลือบยานยนต์และการเคลือบคอยล์ที่ต้องการความแม่นยำสูง

3. การเคลือบด้วยเกลือ

หลักการ: การใช้เกลือโลหะ (เช่น ฟอสเฟต ซิลิเกต ซัลเฟต เป็นต้น) เพื่อสร้างชั้นเกลือที่ไม่ละลายน้ำบนพื้นผิวของอนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์

การดัดแปลงสารเคลือบอินทรีย์

วิธีการนี้เกี่ยวข้องกับการทำปฏิกิริยาสารประกอบอินทรีย์กับหมู่ไฮดรอกซิลบนพื้นผิวของไทเทเนียมไดออกไซด์ ทำให้เกิดชั้นโมเลกุลอินทรีย์เพื่อปรับปรุงความเข้ากันได้กับสารอินทรีย์ 1. การเคลือบด้วยสารเชื่อมต่อ

หลักการ: ใช้โครงสร้างแอมฟิฟิลิกของสารเชื่อมต่อ (เช่น ไซเลน ไททาเนต และอะลูมิเนต) ปลายด้านหนึ่งจับกับหมู่ไฮดรอกซิลบนพื้นผิวไทเทเนียมไดออกไซด์ ในขณะที่ปลายอีกด้านหนึ่งทำปฏิกิริยากับเมทริกซ์อินทรีย์ (เช่น เรซิน โพลิเมอร์)

หน้าที่:

สารเชื่อมต่อไซเลน: ปรับปรุงการกระจายตัวของไทเทเนียมไดออกไซด์ในระบบน้ำ ซึ่งมักใช้ในสารเคลือบและหมึกพิมพ์ที่ใช้น้ำ

สารเชื่อมต่อไททาเนต/อะลูมิเนต: ปรับปรุงความเข้ากันได้ในระบบที่มีน้ำมัน เช่น พลาสติกและยาง ลดการเกาะตัวระหว่างกระบวนการ

2. การเคลือบสารลดแรงตึงผิว

หลักการ: สารลดแรงตึงผิว (เช่น กรดไขมัน ซัลโฟเนต และเกลือควอเทอร์นารีแอมโมเนียม) จะเกาะติดกับพื้นผิวไทเทเนียมไดออกไซด์ผ่านการดูดซับทางกายภาพหรือปฏิกิริยาทางเคมี ก่อให้เกิดชั้นประจุหรือชั้นไฮโดรโฟบิก

3. การเคลือบพอลิเมอร์

หลักการ: การต่อโพลิเมอร์ (เช่น อะคริเลต อีพอกซีเรซิน และไซลอกเซน) เข้ากับพื้นผิวไทเทเนียมไดออกไซด์ผ่านปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน

หน้าที่:

สร้างชั้นเคลือบหนา ช่วยป้องกันการกัดกร่อนจากสารเคมี และเพิ่มความทนทานต่อสภาพอากาศและคุณสมบัติเชิงกล

เพิ่มความเข้ากันได้กับเรซินเฉพาะทาง เหมาะสำหรับวัสดุผสมและสารเคลือบประสิทธิภาพสูง

4. การเคลือบออร์กาโนซิลิคอน

หลักการ: การใช้พลังงานพื้นผิวต่ำของโพลีไซลอกเซน (น้ำมันซิลิโคน เรซินซิลิโคน ฯลฯ) เพื่อเคลือบอนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์

หน้าที่: ลดแรงตึงผิว ปรับปรุงการกระจายตัวและความลื่นไหล ซึ่งนิยมใช้ในหมึกพิมพ์และเครื่องสำอาง

การดัดแปลงการเคลือบแบบผสม

ด้วยการผสมผสานข้อดีของการเคลือบแบบอนินทรีย์และแบบอินทรีย์ กระบวนการเคลือบแบบคู่ (แบบต่อเนื่องหรือแบบพร้อมกัน) จึงให้ประสิทธิภาพที่เสริมกัน

1. การเคลือบแบบต่อเนื่องแบบอนินทรีย์-อินทรีย์

กระบวนการ: ขั้นแรก สร้างเกราะป้องกันทางกายภาพด้วยออกไซด์อนินทรีย์ (เช่น SiO₂) จากนั้นทำการดัดแปลงแบบอินทรีย์ด้วยสารจับคู่หรือโพลิเมอร์

คุณสมบัติ: สร้างสมดุลระหว่างความทนทานต่อสภาพอากาศและความเข้ากันได้ เหมาะสำหรับการเคลือบสถาปัตยกรรมประสิทธิภาพสูงหรือสีรถยนต์ OEM 2. การเคลือบแบบผสมอนินทรีย์-อินทรีย์

กระบวนการ: สารเคลือบอนินทรีย์และสารเคลือบอินทรีย์จะถูกเติมลงในระบบปฏิกิริยาเดียวกันพร้อมกันเพื่อสร้างโครงสร้างแกน-เปลือก

คุณสมบัติ: ชั้นเคลือบมีการยึดเกาะที่แข็งแรงขึ้นและประสิทธิภาพที่ดีขึ้นอย่างมาก เหมาะสำหรับการใช้งานระดับสูง (เช่น การเคลือบอากาศยาน นาโนคอมโพสิต)

เทคโนโลยีการเคลือบพิเศษอื่นๆ

1. การเคลือบด้วยอนุภาคนาโน

หลักการ: การใช้อนุภาคนาโน (เช่น นาโน-SiO₂, นาโน-ZnO) สำหรับการเคลือบจะช่วยเพิ่มการป้องกันรังสียูวีและความโปร่งใส ซึ่งนิยมใช้ในเครื่องสำอางกันแดดและสารเคลือบออปติคัล

2. ไมโครเอนแคปซูเลชัน

หลักการ: การห่อหุ้มอนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์ในไมโครแคปซูลพอลิเมอร์ ปลดปล่อยไทเทเนียมไดออกไซด์โดยการควบคุมสภาวะการแตกของแคปซูล (เช่น อุณหภูมิ ค่า pH) ซึ่งเหมาะสำหรับการเคลือบแบบอัจฉริยะและระบบการปลดปล่อยแบบควบคุม

การเลือกวิธีการเคลือบที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับการใช้งาน (เช่น สารเคลือบ พลาสติก หมึกพิมพ์ เครื่องสำอาง) และข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ (ความทนทานต่อสภาพอากาศ การกระจายตัว ความเข้ากันได้ ฯลฯ)