Der Beschichtungsmodifizierung von Titandioxid (TiO₂) ist eine wichtige Methode zur Verbesserung seiner Eigenschaften, wie Dispersion, Wetterbeständigkeit, Glanz und chemisch Stabilität. Durch Titandioxid Beschichtung Durch Modifikation kann die Leistung von TiO₂ für verschiedene industrielle Anwendungen deutlich verbessert werden. Gängige Beschichtungsverfahren lassen sich im Wesentlichen in drei Kategorien unterteilen: anorganische Beschichtung, organische Beschichtung und Verbundbeschichtung. Nachfolgend finden Sie eine spezifische Klassifizierung und kurze Einführung dieser Titandioxid-Beschichtungsmodifizierungsverfahren mit ihren einzigartigen Vorteilen für verschiedene Anwendungen.
Anorganische Beschichtungsmodifizierung
Von Beschichtung Durch eine Schicht aus anorganischen Oxiden oder Salzen auf der Oberfläche von Titandioxidpartikeln wird eine physikalische Barriere gebildet, die deren chemische Stabilität und optische Eigenschaften verbessert.
Oxidbeschichtung
Prinzip: Metalloxidhydrate (z. B. SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂) scheiden sich auf der TiO₂-Oberfläche ab und bilden eine gleichmäßige Beschichtungsschicht.
Gängige Typen:
- Silica (SiO₂)-Beschichtung: Verbessert die Dispersion und Wetterbeständigkeit, reduziert die Agglomeration, wird in Beschichtungen und Kunststoffen verwendet.
- Beschichtung aus Aluminiumoxid (Al₂O₃): Verbessert die Oberflächenpolarität, verbessert die Kompatibilität mit organischen Matrizen, erhöht den Glanz und die chemische Beständigkeit.
- Zirkonoxid (ZrO₂)-Beschichtung: Verbessert die Hochtemperatur- und Verschleißfestigkeit, geeignet für Hochleistungsbeschichtungen und Keramik.
Verfahren: Der TiO₂-Aufschlämmung werden Metallsalze (z. B. Natriumsilikat, Aluminiumsulfat) zugesetzt, wodurch der pH-Wert angepasst wird und Metalloxidhydrate ausgefällt werden.
Verbundoxidbeschichtung
Prinzip: Die Beschichtung mit zwei oder mehr Metalloxiden (z. B. Al₂O₃-SiO₂, ZrO₂-SiO₂) kombiniert die Vorteile der einzelnen Komponenten.
Eigenschaften: Bietet eine überragende Gesamtleistung. Beispielsweise verbessert die Al₂O₃-SiO₂-Beschichtung sowohl die Dispersion als auch die Witterungsbeständigkeit und eignet sich für Hochleistungs-Autolacke und Coil-Coatings.
Salzbeschichtung
Prinzip: Metallsalze (z. B. Phosphate, Silikate, Sulfate) bilden unlösliche Salzschichten auf der TiO₂-Oberfläche.
Gängige Typen:
- Aluminiumphosphatbeschichtung: Verbessert die Wetterbeständigkeit und die Anti-Pulverbildungseigenschaft, wird häufig in Außenbeschichtungen verwendet.
- Zinksulfatbeschichtung: Verbessert die Oberflächenladungseigenschaften, reduziert die Agglomeration und verbessert die Dispersion.
Organische Beschichtungsmodifizierung
Durch die Reaktion organischer Verbindungen mit den Hydroxygruppen auf der Oberfläche von Titandioxid bildet sich eine organische Molekülschicht, die die Verträglichkeit mit organischen Medien verbessert.
Haftvermittlerbeschichtung
Prinzip: Kopplungsmittelmoleküle (z. B. Silane, Titanate, Aluminate) weisen eine amphiphile Struktur auf, wobei ein Ende an TiO₂-Hydroxygruppen bindet und das andere mit organischen Matrizen (z. B. Harzen, Polymeren) reagiert.
Funktion:
- Silan-Haftvermittler: Verbessern Sie die TiO₂-Dispersion in wässrigen Systemen, die häufig in wasserbasierten Beschichtungen und Tinten verwendet werden.
- Titanat-/Aluminat-Haftvermittler: Verbessert die Kompatibilität in öligen Systemen wie Kunststoffen und Gummi und verringert die Agglomeration während der Verarbeitung.
Tensidbeschichtung
Prinzip: Tenside (z. B. Fettsäuren, Sulfonate, quaternäre Ammoniumsalze) haften durch physikalische Adsorption oder chemische Reaktionen an der TiO₂-Oberfläche und bilden eine Ladung oder hydrophobe Schicht.
Funktion:
- Anionische Tenside (z. B. Stearinsäure): Verbessert die Dispersion in öligen Medien, die häufig in Kunststoffen und Gummi verwendet werden.
- Kationische Tenside (z. B. Dodecyltrimethylammoniumchlorid): Geeignet für Polarsysteme, verbessert die Stabilität.
Polymerbeschichtung
Prinzip: Die Polymerpfropfung (z. B. Acrylate, Epoxidharze, Siloxane) wird durch Polymerisationsreaktionen auf der TiO₂-Oberfläche erreicht.
Funktion: Bildet eine dicke Beschichtung, die zusätzlich vor chemischer Korrosion schützt und die Witterungsbeständigkeit sowie die mechanischen Eigenschaften verbessert. Verbessert die Kompatibilität mit bestimmten Harzen und eignet sich für Hochleistungsverbundwerkstoffe und -beschichtungen.
Silikonbeschichtung
Prinzip: Polyorganosiloxane (z. B. Silikone, Silikonharze) beschichten TiO₂-Partikel aufgrund ihrer niedrigen Oberflächenenergie.
Funktion: Reduziert die Oberflächenspannung, verbessert die Dispersion und Glätte, wird häufig in Tinten und Kosmetika verwendet.
Modifikation von Verbundbeschichtungen
Durch die Kombination der Vorteile anorganischer und organischer Beschichtungen wird eine Doppelbeschichtung stufenweise oder gleichzeitig durchgeführt, um eine komplementäre Leistung zu erzielen.
Erst anorganische, dann organische Beschichtung
Verfahren: Bilden Sie zunächst eine physikalische Barriere mit anorganischen Oxiden (z. B. SiO₂) und modifizieren Sie diese dann mit Haftvermittlern oder Polymeren zur organischen Verbesserung.
Eigenschaften: Gleicht Wetterbeständigkeit und Verträglichkeit aus, beispielsweise in hochwetterbeständigen Bautenanstrichen oder OEM-Autolacken.
Anorganisch-organische Synchronbeschichtung
Verfahren: Führen Sie anorganische und organische Beschichtungen gleichzeitig in dasselbe Reaktionssystem ein, um eine Kern-Schale-Struktur zu bilden.
Eigenschaften: Die Beschichtungsschichten haften fester, was zu deutlichen Leistungsverbesserungen führt. Geeignet für High-End-Anwendungen wie Beschichtungen in der Luft- und Raumfahrt und Nanokomposite.
Weitere spezielle Beschichtungstechnologien
Nanobeschichtung
Prinzip: Verwenden Sie Nanomaterialien (z. B. Nano-SiO₂, Nano-ZnO) zur Beschichtung, um die UV-Abschirmungsfähigkeit und Transparenz zu verbessern. Diese werden häufig in Sonnenschutzkosmetika und optischen Beschichtungen verwendet.
Mikrokapselbeschichtung
Prinzip: TiO₂-Partikel werden in Polymer-Mikrokapseln eingeschlossen. Die Freisetzung erfolgt durch Kontrolle der Kapselbruchbedingungen (z. B. Temperatur, pH-Wert). Geeignet für intelligente Beschichtungen und Systeme mit kontrollierter Freisetzung.
Abschluss
Die Wahl von Titandioxid-Beschichtungsmodifizierung sollte auf dem Anwendungsszenario (z. B. Beschichtungen, Kunststoffe, Tinten, Kosmetika) und den Leistungsanforderungen (z. B. Wetterbeständigkeit, Dispersion, Kompatibilität) basieren.
Zum Beispiel:
- Außenbeschichtungen: Zur Verbesserung der Witterungsbeständigkeit werden anorganische Oxide (z. B. Al₂O₃-SiO₂) oder Verbundbeschichtungen bevorzugt.
- Kunststoffverarbeitung: Zur Verbesserung der Dispersion und der Verarbeitungsleistung werden Haftvermittler oder Tenside eingesetzt.
- High-End-Anwendungen: Komposit- oder Nanobeschichtungen ermöglichen eine multifunktionale synergetische Optimierung.
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