石材作為一種重要的建筑裝飾材料,一直受到人們的喜愛和重視。從中世紀金碧輝煌的宮殿到現代高聳入云的大廈,無處不見石材的蹤影,。一方面由于石材具有很高的強度和良好的理化性能,被廣泛應用于建筑的各個領域;另一方面石材有靚麗多彩的色調和神奇變幻的紋理,在外觀上也能滿足人們的審美要求。石材的表面可分為磨光面和粗紋理表面,但因為石材是由多種礦物質組成的且具有許多孔隙,易與其他化學物質反應,無論是哪一種表面都會受到污染和侵蝕。
近年來,隨著工業的迅速發展,環境污染對石材的侵蝕越來越嚴重,嚴重影響的石材的外觀。人類逐漸意識到了石材養護的重要意義。人們想到很多辦法來保護石材免受破壞,在石材表面涂上養護劑則是石材養護領域應用最廣泛的方法。石材養護劑明顯改善了裝飾材料的外觀,在石材養護領域有著重要的作用。
1. 石材病變及其原因分析
要想做到更好的養護石材,就必須了解石材病變及其原因,對癥養護,這樣才能做到事半功倍。使石材病變的原因有很多種,總結起來主要分為物理病變、化學病變和生物病變三大類。 石材病變類型表觀現象:。
化學病變:銹痕一般石材原材含鐵量較高,與空氣中二氧化碳和水反應形成銹斑;同時石材在開采、加工、運輸等過程中,也易形成銹痕水斑石材在裝飾施工過程中因水泥砂漿、水泥外加劑、酸雨環境等多種因素的作用而在石材的毛細孔形成了水泥硅酸凝膠體、鹽堿等吸濕性的物質而形成水斑物理病變泛堿濕法鋪裝石材使用強堿性水泥中的強堿與空氣中的酸性溶液反應生成的鹽類以結晶化的形式附著在石材表面可出現泛堿現象。
龜裂:當環境溫度變化時,石材與粘接的水泥砂漿膨脹不均勻,易造成石材與粘接物間龜裂
生物病變:苔蘚破壞苔蘚芽苞子飛降粘附在潮濕的石材后,其根部會分泌微量的H+離子,這些H+離子會轉換礦物中的金屬離子,成為茲生苔蘚的養份
2. 石材養護劑發展歷程和防護機理
石材養護劑的使用歷史應追溯至上世紀30年代經過80多年的發展,石材養護劑已成為了石材行業中應用技術增長最快,產品附加值最高的領域之一,本文將防護劑的歷史進程及防護機理進行了簡要總結。
3. 石材養護劑的國內外的研究現狀與應用情況
經過新型石材防護劑防護后的石材應具有以下七大特點:①防水;②防污;③抗紫外線;④抗凍,抗溶解性;⑤保持石材透氣性;⑥降低日常保養費用;⑦重復保養時施工方便。
3.1 石材養護的歷史
在石材作為建筑材料上萬年漫長的歷史中,石材一直作為建筑的結構材料和基礎材料使用,但人們并未有意識地對它進行防護。直到20世紀30年代,德國準備將首都由柏林遷至紐約堡,當時政府石材養護劑在國外的發展已有多年歷史,日本和歐美等國家石材養護劑的研發和應用一直處于領先地位,已逐漸從溶劑型產品過渡到環保水性產品。
而我國的石材養護發展始于1993年香港雅倫進入內地,雅倫將廣州協和云石護理公司作為其在內地的代理商,將其石材護理產品,石材翻新設備及材料在廣東及內地推廣,并在國內開展石材翻新業務。
3.2 石材養護劑國外發展現狀
石材養護劑主要分為涂膜型和滲透型兩種,滲透型又分水基型和溶劑型兩類。
涂膜型防護劑將石材完全密封,防止水,油,污物從石材空隙中滲入,這種方法由于阻止石材本身的“呼吸”通道,對石材本身很不利,因此不是石材養護劑發展的主要方向,國外很多國家已經不再生產這種產品了。
滲透型養護劑通過對石材進行處理后降低石材的表面能,防止水、污物在石材表面潤濕并進一步防止污染物滲透到石材內部。這種處理方式保持了石材的透氣性,是石材養護劑的發展方向。滲透型養護劑按材料細分為:
氟化物類石材養護劑,該類養護劑主要由含氟單體(甲基)丙烯酸氟烷基酯類、氟烷基乙烯基醚類和氟烯烴改性聚酯樹脂和丙烯酸樹脂,其主要特點是耐酸、耐堿、耐候性等。如:美國普特森公司生產的氟類石材養護劑PIC系列是一種溶劑型防護劑,有超強的滲透力,有效避免水斑、白華、吐黃、銹斑等各種污染的產生,同時保持石材的天然透氣性,效果持久。
有機硅類石材養護劑,該類養護劑主要由有機硅類單體烷基類硅烷、烷氧基類硅烷和乙烯基類硅烷等來改性苯丙乳液、聚酯樹脂等,其主要特點防水、耐候性等。如:美國科寶公司生產的改性的有機硅氧烷石材養護劑K-66,能有效防止石材的水斑不干,白華,吐黃等各種病癥,該養護劑具有優良的抗老化性,使用壽命長。
氟硅類石材養護劑主要由前面所述的含氟、硅類有機物改性丙烯酸樹脂和聚酯樹脂等,其主要特點有防水、防油、防污、抗老化等。如:美國思康化學生產的KY-60氟硅全效防護劑是溶劑型產品,具有極強的滲透性能,有效滲入基材內部,表面不留任何混跡,不改變石色,表面重涂性好,具有優異的耐化學性,抗老化和耐候性,壽命達15年,可以防油,防水,防潮,防凍,防污染,抗老化,和保色功能,無任何毒性,對人體無害。
3.3 國內石材養護劑的研發
近年來,國內石材養護劑的發展十分迅速,已經從原始的打蠟的方法保護石材,發展到使用滲透型石材養護劑的時代。
有利用有機氟硅材料制備了石材防護劑,經分析該石材防護劑具有良好的憎水性、附著力、硬度和耐候性等,是一種較好的石材防護劑。
以含氟丙烯酸酯為單體制備了含氟丙烯酸酯聚合物,并對石材表面進行了防護,結果表明含氟丙烯酸酯聚合物對石材是有優異的防水,防油,耐油污,及耐酸堿性能,可用于對各種石材長效的防護。
以自制的環保型含氟單體丙烯酸酯類單體,用溶液聚合方法獲得的石材防護劑有較低的表面能,有良好的耐污特性,提高了耐水及耐酸堿特性。
利用納米表面效應,研制出一種以納米材料為主要成分,具有環保、無毒、無害的水性石材養護劑。納米石材防護劑是基于中科院化學研究所江雷教授所提出的“二元協同納米界面材料”的新理論為基礎的,利用納米材料所特有的納米表面效應,制成的一種新型石材防護材料。經過納米防護劑防護后的石材有很好的耐磨性、防污性、防石材病變、防風化、耐老化等。同時顯示出抗菌、抗霉等特性。
這種新型的納米石材防護劑必將在裝飾石材及相關產品中得到廣泛應用。
4. 研究展望
石材防護劑的研究趨向于多功能有機硅樹脂,氟樹脂,氟硅樹脂共聚體方向發展。其中氟硅樹脂近年來發展迅速。硅樹脂,氟樹脂防護劑傾向于通過聚酯樹脂,丙烯酸樹脂等材料來改性制備新型防護劑。隨著研究的進行,有機硅樹脂。氟樹脂在石材領域的應用前景相當可觀。通過對受損的石材的修復,光潔亮麗、毫無瑕疵的石材表面又展示在人們前面。但是石材養護劑作用畢竟是有限的,不能把所有的希望都寄托在石材養護劑上。要防止石材表面受損我們應該從石材的開采、運輸、科學防護、及施工開始,只有這樣才能促進石材行業的快速發展。
思康化學專注于有機硅及有機氟功能性新材料及新技術應用領域開發,近年來已迅速調整成為一個注重競爭力、市場領導地位和高附加值業務的合作伙伴。在石材防護方面的技術,出于行業領先地位,對于不同石材產品進行針對性開發,研制適合不同石材不同需求的產品。
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