การดัดแปลงการเคลือบไททาเนียมไดออกไซด์

การดัดแปลงการเคลือบไททาเนียมไดออกไซด์ (ไททาเนียมไดออกไซด์) เป็นวิธีการสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพ (เช่น การกระจายตัว ความทนทานต่อสภาพอากาศ ความมันเงา ความเสถียรทางเคมี ฯลฯ) วิธีการดัดแปลงการเคลือบทั่วไปมีสามประเภทหลักๆ ได้แก่ การเคลือบอนินทรีย์ การเคลือบอินทรีย์ และการเคลือบแบบคอมโพสิต ต่อไปนี้คือการจำแนกประเภทเฉพาะและคำแนะนำสั้นๆ:

การดัดแปลงการเคลือบอนินทรีย์

การเคลือบชั้นของออกไซด์หรือเกลืออนินทรีย์บนพื้นผิวของอนุภาคไททาเนียมไดออกไซด์จะสร้างกำแพงกั้นทางกายภาพเพื่อปรับปรุงความเสถียรทางเคมีและคุณสมบัติทางแสง

1. การเคลือบออกไซด์

หลักการ: ใช้ไฮเดรตของออกไซด์ของโลหะ (เช่น SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂ ฯลฯ) เพื่อตกตะกอนบนพื้นผิวของไททาเนียมไดออกไซด์เพื่อสร้างชั้นเคลือบที่สม่ำเสมอ
กระบวนการ: โดยทั่วไปแล้ว เกลือโลหะ (เช่น โซเดียมซิลิเกต อะลูมิเนียมซัลเฟต) จะถูกเติมลงในสารละลายไททาเนียมไดออกไซด์ผ่านวิธีการสะสมในเฟสของเหลว และปรับค่า pH เพื่อตกตะกอนและเคลือบไฮเดรตของโลหะออกไซด์

2. การเคลือบออกไซด์แบบผสม

หลักการ: การเคลือบโลหะออกไซด์สองชนิดขึ้นไป (เช่น Al2O3-SiO3, ZrO3-SiO3 เป็นต้น) โดยผสมผสานข้อดีของแต่ละส่วนประกอบเข้าด้วยกัน

คุณสมบัติ: ประสิทธิภาพโดยรวมที่ดีขึ้น เช่น การเคลือบ Al2O3-SiO3 สามารถปรับปรุงการกระจายตัวและความทนทานต่อสภาพอากาศได้พร้อมกัน เหมาะสำหรับสีรถยนต์และการเคลือบคอยล์ที่มีความต้องการสูง

3. การเคลือบด้วยเกลือ

หลักการ: ใช้เกลือโลหะ (เช่น ฟอสเฟต ซิลิเกต ซัลเฟต เป็นต้น) เพื่อสร้างชั้นเกลือที่ละลายน้ำได้ไม่ดีบนพื้นผิวของไททาเนียมไดออกไซด์
การปรับเปลี่ยนการเคลือบสารอินทรีย์

ผ่านปฏิกิริยาของสารประกอบอินทรีย์กับกลุ่มไฮดรอกซิลบนพื้นผิวของไททาเนียมไดออกไซด์ ชั้นโมเลกุลอินทรีย์ถูกสร้างขึ้นเพื่อปรับปรุงความเข้ากันได้กับสื่ออินทรีย์

1. การเคลือบสารจับคู่

หลักการ: การใช้โครงสร้างแอมฟิฟิลิกของโมเลกุลสารจับคู่ (เช่น ไซเลน ไททาเนต อะลูมิเนต) ปลายด้านหนึ่งจะรวมเข้ากับกลุ่มไฮดรอกซิลบนพื้นผิวของไททาเนียมไดออกไซด์ และปลายอีกด้านหนึ่งจะทำปฏิกิริยากับเมทริกซ์อินทรีย์ (เช่น เรซิน โพลีเมอร์)

สารจับคู่ไซเลน: ปรับปรุงการกระจายตัวของไททาเนียมไดออกไซด์ในระบบที่ใช้ฐานน้ำ ซึ่งมักใช้ในสารเคลือบและหมึกที่ใช้ฐานน้ำ

สารจับคู่ไททาเนต/อะลูมิเนต: ปรับปรุงความเข้ากันได้ในระบบที่มีน้ำมัน เช่น พลาสติกและยาง และลดการเกาะกลุ่มระหว่างการแปรรูป
2. สารเคลือบลดแรงตึงผิว

หลักการ: สารลดแรงตึงผิว (เช่น กรดไขมัน ซัลโฟเนต เกลือแอมโมเนียมควอเทอร์นารี ฯลฯ) ยึดเกาะกับพื้นผิวของไททาเนียมไดออกไซด์ผ่านการดูดซับทางกายภาพหรือปฏิกิริยาเคมีเพื่อสร้างชั้นประจุหรือชั้นไม่ชอบน้ำ

หน้าที่:

สารลดแรงตึงผิวแบบแอนไอออนิก (เช่น กรดสเตียริก): ปรับปรุงการกระจายตัวในสื่อที่มีน้ำมัน ซึ่งมักใช้ในพลาสติกและยาง

สารลดแรงตึงผิวแบบแคตไอออนิก (เช่น โดเดซิลไตรเมทิลแอมโมเนียมคลอไรด์): เหมาะสำหรับระบบที่มีขั้วเพื่อเพิ่มเสถียรภาพ

3. สารเคลือบโพลีเมอร์

หลักการ: กราฟต์โพลีเมอร์ (เช่น อะคริเลต เรซินอีพอกซี ซิโลเซน ฯลฯ) บนพื้นผิวของไททาเนียมไดออกไซด์ผ่านปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน

หน้าที่:

สร้างชั้นเคลือบหนาเพื่อแยกการกัดกร่อนทางเคมีเพิ่มเติม และปรับปรุงความทนทานต่อสภาพอากาศและคุณสมบัติเชิงกล

ปรับปรุงความเข้ากันได้กับเรซินเฉพาะ เหมาะสำหรับวัสดุคอมโพสิตและสารเคลือบประสิทธิภาพสูง

4. การเคลือบซิลิโคน

หลักการ: ใช้คุณสมบัติพลังงานพื้นผิวต่ำของโพลีซิโลเซน (น้ำมันซิลิโคน เรซินซิลิโคน ฯลฯ) เพื่อเคลือบอนุภาคไททาเนียมไดออกไซด์

ฟังก์ชัน: ลดแรงตึงผิว ปรับปรุงการกระจายและความเรียบเนียน ซึ่งมักใช้ในหมึกและเครื่องสำอาง

III. การปรับเปลี่ยนการเคลือบแบบผสม

การรวมข้อดีของการเคลือบแบบอนินทรีย์และอินทรีย์เข้าด้วยกัน การเคลือบสองชั้นจะดำเนินการเป็นขั้นตอนหรือพร้อมกันเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่เสริมกัน

1. การเคลือบแบบอนินทรีย์ก่อนแล้วจึงเคลือบแบบอินทรีย์

2. การเคลือบแบบซิงโครนัสระหว่างอนินทรีย์และอินทรีย์

เทคโนโลยีการเคลือบพิเศษอื่นๆ

1. การเคลือบแบบนาโน

2. การเคลือบไมโครแคปซูล

หลักการ: ห่อหุ้มอนุภาคไททาเนียมไดออกไซด์ในไมโครแคปซูลโพลิเมอร์ ปล่อยไททาเนียมไดออกไซด์โดยควบคุมสภาวะการแตกของแคปซูล (เช่น อุณหภูมิ ค่า pH) เหมาะสำหรับการเคลือบอัจฉริยะและระบบปล่อยช้า