Sửa đổi lớp phủ titan dioxide
Việc biến đổi lớp phủ của titanium dioxide (titanium dioxide) là một phương tiện quan trọng để cải thiện hiệu suất của nó (như khả năng phân tán, khả năng chống chịu thời tiết, độ bóng, độ ổn định hóa học, v.v.). Các phương pháp biến đổi lớp phủ phổ biến chủ yếu bao gồm ba loại: lớp phủ vô cơ, lớp phủ hữu cơ và lớp phủ tổng hợp. Sau đây là phân loại cụ thể và giới thiệu ngắn gọn:
Biến đổi lớp phủ vô cơ
Bằng cách phủ một lớp oxit hoặc muối vô cơ lên bề mặt các hạt titanium dioxide, một rào cản vật lý được hình thành để cải thiện độ ổn định hóa học và tính chất quang học của nó.
1. Lớp phủ oxit
Nguyên lý: Sử dụng hydrat của oxit kim loại (như SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, v.v.) để kết tủa trên bề mặt titanium dioxide để tạo thành một lớp phủ đồng nhất.
Quy trình: Thông thường thông qua phương pháp lắng đọng pha lỏng, các muối kim loại (như natri silicat, nhôm sunfat) được thêm vào bùn titanium dioxide và giá trị pH được điều chỉnh để kết tủa và phủ hydrat oxit kim loại.
2. Lớp phủ oxit tổng hợp
Nguyên lý: Phủ hai hoặc nhiều oxit kim loại (như Al₂O₃-SiO₂, ZrO₂-SiO₂, v.v.), kết hợp các ưu điểm của từng thành phần.
Tính năng: Hiệu suất tổng thể tốt hơn, ví dụ, lớp phủ Al₂O₃-SiO₂ có thể đồng thời cải thiện khả năng phân tán và khả năng chống chịu thời tiết, phù hợp với sơn ô tô và lớp phủ cuộn dây có nhu cầu cao.
3. Lớp phủ muối
Nguyên lý: Sử dụng muối kim loại (như phosphat, silicat, sulfat, v.v.) để tạo thành lớp muối khó hòa tan trên bề mặt titan dioxide.
Biến đổi lớp phủ hữu cơ
Thông qua phản ứng của các hợp chất hữu cơ với các nhóm hydroxyl trên bề mặt titan dioxide, một lớp phân tử hữu cơ được hình thành để cải thiện khả năng tương thích của nó với môi trường hữu cơ.
1. Lớp phủ chất kết dính
Nguyên lý: Sử dụng cấu trúc lưỡng tính của các phân tử chất kết dính (như silan, titanat, aluminat), một đầu kết hợp với nhóm hydroxyl trên bề mặt titan dioxit, đầu còn lại phản ứng với chất nền hữu cơ (như nhựa, polyme).
Chất kết dính silan: Cải thiện khả năng phân tán của titan dioxit trong các hệ thống gốc nước, thường được sử dụng trong lớp phủ gốc nước và mực in.
Chất kết dính titanat/aluminat: Tăng cường khả năng tương thích trong các hệ thống dầu như nhựa và cao su, đồng thời giảm sự kết tụ trong quá trình xử lý.
2. Lớp phủ chất hoạt động bề mặt
Nguyên lý: Chất hoạt động bề mặt (như axit béo, sulfonat, muối amoni bậc bốn, v.v.) bám vào bề mặt titan dioxit thông qua quá trình hấp phụ vật lý hoặc phản ứng hóa học để tạo thành lớp tích điện hoặc lớp kỵ nước.
Chức năng:
Chất hoạt động bề mặt anion (như axit stearic): Cải thiện khả năng phân tán trong môi trường dầu, thường được sử dụng trong nhựa và cao su.
Chất hoạt động bề mặt cation (như dodecyltrimethylammonium chloride): Thích hợp cho các hệ phân cực để cải thiện độ ổn định.
3. Lớp phủ polyme
Nguyên lý: Ghép các polyme (như acrylat, nhựa epoxy, siloxan, v.v.) trên bề mặt titan dioxide thông qua các phản ứng trùng hợp.
Chức năng:
Tạo lớp phủ dày để cô lập thêm sự xói mòn hóa học và cải thiện khả năng chống chịu thời tiết và các tính chất cơ học.
Cải thiện khả năng tương thích với các loại nhựa cụ thể, thích hợp cho vật liệu composite và lớp phủ hiệu suất cao.
4. Lớp phủ silicon
Nguyên lý: Sử dụng các đặc tính năng lượng bề mặt thấp của polysiloxan (dầu silicon, nhựa silicon, v.v.) để phủ các hạt titan dioxide.
Chức năng: Giảm sức căng bề mặt, cải thiện khả năng phân tán và độ mịn, thường được sử dụng trong mực và mỹ phẩm.
III. Sửa đổi lớp phủ composite
Kết hợp các ưu điểm của lớp phủ vô cơ và hữu cơ, lớp phủ kép được thực hiện theo từng giai đoạn hoặc đồng thời để đạt được hiệu suất bổ sung.
1. Phủ vô cơ trước rồi đến phủ hữu cơ
2. Phủ đồng bộ vô cơ-hữu cơ
Các công nghệ phủ đặc biệt khác
1. Phủ nano
2. Phủ vi nang
Nguyên lý: Bao bọc các hạt titanium dioxide trong các vi nang polymer, giải phóng titanium dioxide bằng cách kiểm soát các điều kiện vỡ nang (như nhiệt độ, giá trị pH), phù hợp với các lớp phủ thông minh và hệ thống giải phóng chậm.