Sửa đổi lớp phủ bột titan dioxide
Biến tính bề mặt bột titan dioxide (titan trắng) là một phương pháp quan trọng để nâng cao hiệu suất của nó (như khả năng phân tán, khả năng chống chịu thời tiết, độ bóng và độ ổn định hóa học). Các kỹ thuật biến tính bề mặt phổ biến có thể được phân loại thành ba loại: lớp phủ vô cơ, lớp phủ hữu cơ và lớp phủ composite. Sau đây là phân loại chi tiết và giới thiệu ngắn gọn về các phương pháp này:
Biến tính lớp phủ vô cơ
Phương pháp này bao gồm việc phủ lên bề mặt các hạt titan dioxide một lớp oxit hoặc muối vô cơ, tạo thành một lớp rào cản vật lý để cải thiện độ ổn định hóa học và các tính chất quang học của chúng.
1. Phủ oxit
Nguyên lý: Các hydrat oxit kim loại (như SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, v.v.) được kết tủa lên bề mặt các hạt titan dioxide, tạo thành một lớp phủ đồng nhất.
Quy trình: Thông thường, phương pháp lắng đọng pha lỏng được sử dụng, trong đó các muối kim loại (như natri silicat, nhôm sunfat) được thêm vào bùn titan dioxide, và độ pH được điều chỉnh để kết tủa các hydrat oxit kim loại lên bề mặt.
2. Lớp phủ oxit tổng hợp
Nguyên lý: Phủ hai hoặc nhiều oxit kim loại (như Al₂O₃-SiO₂, ZrO₂-SiO₂, v.v.), kết hợp ưu điểm của từng thành phần.
Đặc điểm: Hiệu suất tổng thể vượt trội; 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 cho các lớp phủ ô tô và lớp phủ cuộn dây đòi hỏi khắt khe.
3. Lớp phủ muối
Nguyên lý: Sử dụng muối kim loại (như phosphat, silicat, sunfat, v.v.) để tạo thành một lớp muối không hòa tan trên bề mặt các hạt titan dioxit.
Biến đổi lớp phủ hữu cơ
Phương pháp này liên quan đến phản ứng của các hợp chất hữu cơ với các nhóm hydroxyl trên bề mặt titan dioxit, tạo thành một lớp phân tử hữu cơ để cải thiện khả năng tương thích của nó với môi trường hữu cơ. 1. Lớp phủ chất liên kết
Nguyên lý: Sử dụng cấu trúc lưỡng tính của các chất liên kết (như silan, titanat và aluminat), một đầu liên kết với các nhóm hydroxyl trên bề mặt titan dioxit, trong khi đầu kia phản ứng với nền hữu cơ (ví dụ: nhựa, polyme).
Chức năng:
Chất liên kết silan: Cải thiện khả năng phân tán của titan dioxit trong hệ thống nước, thường được sử dụng trong sơn phủ và mực gốc nước.
Chất liên kết titanat/aluminat: Tăng cường khả năng tương thích trong các hệ thống dầu như nhựa và cao su, giảm sự kết tụ trong quá trình xử lý.
2. Lớp phủ chất hoạt động bề mặt
Nguyên lý: Các chất hoạt động bề mặt (như axit béo, sulfonat và muối amoni bậc bốn) bám dính vào bề mặt titan dioxit thông qua hấp phụ vật lý hoặc phản ứng hóa học, tạo thành lớp tích điện hoặc lớp kỵ nước.
3. Lớp phủ Polymer
Nguyên lý: Ghép các polymer (như acrylate, nhựa epoxy và siloxane) lên bề mặt titan dioxide thông qua các phản ứng trùng hợp.
Chức năng:
Tạo thành một lớp phủ dày, bảo vệ chống lại sự tấn công hóa học và cải thiện khả năng chống chịu thời tiết cũng như các tính chất cơ học.
Tăng cường khả năng tương thích với các loại nhựa cụ thể, phù hợp cho vật liệu composite và lớp phủ hiệu suất cao.
4. Lớp phủ Organosilicon
Nguyên lý: Sử dụng năng lượng bề mặt thấp của polysiloxane (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 bôi trơn, thường được sử dụng trong mực in và mỹ phẩm.
Biến đổi lớp phủ Composite
Kết hợp các ưu điểm của lớp phủ vô cơ và hữu cơ, quy trình phủ kép (tuần tự hoặc đồng thời) đạt được hiệu suất bổ sung.
1. Lớp phủ tuần tự vô cơ-hữu cơ
Quy trình: Đầu tiên, tạo một lớp màng chắn vật lý bằng các oxit vô cơ (ví dụ: SiO₂), sau đó thực hiện biến tính hữu cơ bằng các tác nhân liên kết hoặc polyme.
Đặc điểm: Cân bằng giữa khả năng chống chịu thời tiết và khả năng tương thích, phù hợp cho lớp phủ kiến trúc hiệu suất cao hoặc sơn OEM ô tô. 2. Lớp phủ đồng thời vô cơ-hữu cơ
Quy trình: Các tác nhân phủ vô cơ và hữu cơ được đưa đồng thời vào cùng một hệ thống phản ứng để tạo thành cấu trúc lõi-vỏ.
Đặc điểm: Lớp phủ có độ bám dính mạnh hơn và hiệu suất được cải thiện đáng kể, phù hợp cho các ứng dụng cao cấp (ví dụ: lớp phủ hàng không vũ trụ, nanocomposite).
Các công nghệ phủ đặc biệt khác
1. Lớp phủ hạt nano
Nguyên lý: Sử dụng các hạt nano (ví dụ: nano-SiO₂, nano-ZnO) để phủ giúp tăng cường khả năng chống tia UV và độ trong suốt, thường được sử dụng trong mỹ phẩm chống nắng và lớp phủ quang học.
2. Vi nang hóa
Nguyên lý: Bao bọc các hạt titan dioxit trong các vi nang polyme, giải phóng titan dioxit bằng cách kiểm soát các điều kiện vỡ nang (ví dụ: nhiệt độ, pH), phù hợp cho các lớp phủ thông minh và hệ thống giải phóng có kiểm soát.
Việc lựa chọn các phương pháp phủ khác nhau phụ thuộc vào ứng dụng (ví dụ: lớp phủ, nhựa, mực in, mỹ phẩm) và các yêu cầu về hiệu suất (khả năng chống chịu thời tiết, độ phân tán, khả năng tương thích, v.v.).