石材防护剂的研究与应用进展

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目前被广泛应用于商用及民用建筑装饰的石材，具有众多实用性优势。石材作为一种重要的建筑装饰材料，一直受到人们的喜爱和重视。

从欧洲中世纪金碧辉煌的宫殿到现代高耸入云的大厦，无处不见石材的踪影。一方面由于石材具有很高的强度和良好的理化性能，被广泛应用于建筑的各个领域;另一方面石材有靓丽多彩的色调和神奇变幻的纹理，在外观上也能满足人们的审美要求。石材的表面可分为磨光面和粗纹理表面，但因为石材是由多种矿物质组成的且具有许多孔隙，易与其他化学物质反应，无论是哪一种表面都会受到污染和侵蚀。

近年来，随着工业的迅速发展，环境污染对石材的侵蚀越来越严重，严重影响的石材的外观。人类逐渐意识到了石材养护的重要意义。人们想到很多办法来保护石材免受破坏，在石材表面涂上养护剂则是石材养护领域应用最广泛的方法。石材养护剂明显改善了装饰材料的外观，在石材养护领域有着重要的作用。1 石材病变及其原因分析

要想做到更好的养护石材，就必须了解石材病变及其原因，对症养护，这样才能做到事半功倍。

使石材病变的原因有很多种，总结起来主要分为物理病变、化学病变和生物病变三大类，见表1。

表1 石材病变类型、表观现象及产生原因

石材病变类型 表观现象 表观现象

化学病变 锈痕 一般石材原材含铁量较高，与空气中二氧化碳和水反应形成锈斑;同时石材在开采、加工、运输等过程中，也易形成锈痕水斑 石材在装饰施工过程中因水泥砂浆、水泥外加剂、酸雨环境等多种因素的作用而在石材的毛细孔形成了水泥硅酸凝胶体、盐碱等吸湿性的物质而形成水斑物理病变 泛碱 湿法铺装石材使用强碱性水泥中的强碱与空气中的酸性溶液反应生成的盐类以结晶化的形式附着在石材表面可出现泛碱现象

龟裂 当环境温度变化时，石材与粘接的水泥砂浆膨胀不均匀，易造成石材与粘接物间龟裂

生物病变 苔藓破坏 苔藓芽苞子飞降粘附在潮湿的石材后，其根部会分泌微量的H+离子，这些H+离子会转换矿物中的金属离子，成为兹生苔藓的养份

2 石材养护剂发展历程和防护机理

石材养护剂的使用历史应追溯至上世纪30 年代经过80 多年的发展，石材养护剂已成为了石材行业中应用技术增长最快，产品附加值最高的领域之一，本文将防护剂的历史进程及防护机理进行了简要总结。

3 石材养护剂的国内外的研究现状与应用情况经过新型石材防护剂防护后的石材应具有以下七大特点：①防水;②防污;③抗紫外线;④抗冻，抗溶解性;⑤保持石材透气性;⑥降低日常保养费用;⑦重复保养时施工方便。

3.1 石材养护的历史在石材作为建筑材料上万年漫长的历史中，石材一直作为建筑的结构材料和基础材料使用，但人们并未有意识地对它进行防护。直到20 世纪30 年代，德国准备将首都由柏林迁至纽约堡，当时政府石材养护剂在国外的发展已有多年历史，日本和欧美等国家石材养护剂的研发和应用一直处于领先地位，已逐渐从溶剂型产品过渡到环保水性产品。

而我国的石材养护发展始于1993 年香港雅伦进入内地，雅伦将广州协和云石护理公司作为其在内地的代理商，将其石材护理产品，石材翻新设备及材料在广东及内地推广，并在国内开展石材翻新业务。

1994 年，新加坡雅图公司在北京地区进行石材护理翻新推广。1995 年国家建材局苏州非金属广业设计研究院将意大利石材翻新业务引进我国，并帮助盈龙实业有限公司在上海开展石材翻新业务，为广大石材生产厂家经销商和用户带来福音。从此，国内大陆石材领域翻开了新的一页。

3.2 石材养护剂国外发展现状石材养护剂主要分为涂膜型和渗透型两种，渗透型又分水基型和溶剂型两类。

涂膜型防护剂将石材完全密封，防止水，油，污物从石材空隙中渗入，这种方法由于阻止石材本身的“呼吸”通道，对石材本身很不利，因此不是石材养护剂发展的主要方向，国外很多国家已经不再生产这种产品了。

渗透型养护剂通过对石材进行处理后降低石材的表面能，防止水、污物在石材表面润湿并进一步防止污染物渗透到石材内部。这种处理方式保持了石材的透气性，是石材养护剂的发展方向。渗透型养护剂按材料细分为：

氟化物类石材养护剂，该类养护剂主要由含氟单体(甲基)丙烯酸氟烷基酯类、氟烷基乙烯基醚类和氟烯烃改性聚酯树脂和丙烯酸树脂，其主要特点是耐酸、耐碱、耐候性等。如：美国普特森公司生产的氟类石材养护剂PIC 系列是一种溶剂型防护剂，有超强的渗透力，有效避免水斑、白华、吐黄、锈斑等各种污染的产生，同时保持石材的天然透气性，效果持久。

有机硅类石材养护剂，该类养护剂主要由有机硅类单体烷基类硅烷、烷氧基类硅烷和乙烯基类硅烷等来改性苯丙乳液、聚酯树脂等，其主要特点防水、耐候性等。如：美国科宝公司生产的改性的有机硅氧烷石材养护剂K-66，能有效防止石材的水斑不干，白华，吐黄等各种病症，该养护剂具有优良的抗老化性，使用寿命长。

氟硅类石材养护剂主要由前面所述的含氟、硅类有机物改性丙烯酸树脂和聚酯树脂等，其主要特点有防水、防油、防污、抗老化等。如：美国思康化学生产的KY-60 氟硅全效防护剂是溶剂型产品，具有极强的渗透性能，有效渗入基材内部，表面不留任何混迹，不改变石色，表面重涂性好，具有优异的耐化学性，抗老化和耐候性，寿命达15 年，可以防油，防水，防潮，防冻，防污染，抗老化，和保色功能，无任何毒性，对人体无害。

3.3 国内石材养护剂的研发近年来，国内石材养护剂的发展十分迅速，已经从原始的打蜡的方法保护石材，发展到使用渗透型石材养护剂的时代。

朱正柱等利用有机氟硅材料制备了石材防护剂，经分析该石材防护剂具有良好的憎水性、附着力、硬度和耐候性等，是一种较好的石材防护剂。

戚鹏等以含氟丙烯酸酯为单体制备了含氟丙烯酸酯聚合物，并对石材表面进行了防护，结果表明含氟丙烯酸酯聚合物对石材是有优异的防水，防油，耐油污，及耐酸碱性能，可用于对各种石材长效的防护。

尹晓康等以自制的环保型含氟单体丙烯酸酯类单体，用溶液聚合方法获得的石材防护剂有较低的表面能，有良好的耐污特性，提高了耐水及耐酸碱特性。

曾繁杰、江雷等利用纳米表面效应，研制出一种以纳米材料为主要成分，具有环保、无毒、无害的水性石材养护剂。

纳米石材防护剂是基于中科院化学研究所江雷教授所提出的“二元协同纳米界面材料”的新理论为基础的，利用纳米材料所特有的纳米表面效应，制成的一种新型石材防护材料。经过纳米防护剂防护后的石材有很好的耐磨性、防污性、防石材病变、防风化、耐老化等。同时显示出抗菌、抗霉等特性。

这种新型的纳米石材防护剂必将在装饰石材及相关产品中得到广泛应用。

4 研究展望石材防护剂的研究趋向于多功能有机硅树脂，氟树脂，氟硅树脂共聚体方向发展。其中氟硅树脂近年来发展迅速。硅树脂，氟树脂防护剂倾向于通过聚酯树脂，丙烯酸树脂等材料来改性制备新型防护剂。随着研究的进行，有机硅树脂。氟树脂在石材领域的应用前景相当可观。通过对受损的石材的修复，光洁亮丽、毫无瑕疵的石材表面又展示在人们前面。但是石材养护剂作用毕竟是有限的，不能把所有的希望都寄托在石材养护剂上。要防止石材表面受损我们应该从石材的开采、运输、科学防护、及施工开始，只有这样才能促进石材行业的快速发展。