石材防护剂的发展以及作用机理和技术要求

石材防护就是利用化学方法，对石材进行防护性保护，以使石材抵御外界因素的侵蚀破坏；消除石材自身产生的降低美观的内在因素。石材防护剂是防止天然石材产生白华、水斑、锈斑等病变现象，能有效降低石材吸水率，提高石材耐污性和耐蚀性的溶液。

    一、石材防护剂的发展及作用机理

    随着建筑工业的迅速发展，建筑石材用防护剂也经历里一个从简单到复杂，从低级到高级的几个发展阶段。

    第一代防护剂主要是蜡制品和非渗透性膜层涂料。

    一、蜡制防护剂：我们常说的云石腊实质上是石腊和人工合成腊的溶液，采用在石材表面涂覆蜡的方法，在石材表面形成致密的蜡膜，从而阻隔水、油、灰尘等污染物的侵入。这种防护方法存在着诸多缺陷：

    1、蜡会将石材的微孔完全封堵，阻碍石材透气性，使石材内部的水分或石材底部的水分无法正常排出，极易在石材上形成水斑、湿痕、返碱等病变。不适于作大面积、全方位的石材防护。

    2、蜡膜易溶解，须经常打腊才能维护其光泽。

    4、长期使用蜡制剂会使石材颜色变深。

    这类产品主要代表是石蜡及各种改进型的蜡制品

    二、非渗透膜层涂料（桐油或树脂）它是在石材表面形成一层致密的保护层，使石材与污染源隔绝，从而达到防水、防污、防油的目的，但仍有以下缺点：

    1、部分产品虽然已具有填补、渗透能力，但透气性较差，容易引起石材病变。

    2、有些产品会改变石材的质感和色泽。

    3、抗紫外线、抗老化、耐久性较差。

    4、覆膜易磨损、起皮、脱落，需经常修补。

    这类防护剂的代表产品是桐油、丙稀酸树脂、聚苯乙烯、聚乙烯等成膜覆盖物。

    第二代防护剂——甲基硅酸盐防护剂

    我们常说的水性防护剂，大部分都是这类产品，甲基硅酸盐防护剂一般为水性防护剂，是在碱性环境下将甲基硅树脂打开分子结构，进行水解后的产品。在使用于石材后会吸收二氧化碳，重新聚合成聚甲基硅石（碳酸盐与硅树脂伴生物），产生憎水能力，以保护石材不被水性污染物所污染。因为甲基硅石在碱性环境下有被水分解的倾向，所以在用水泥进行湿法安装时（水泥是碱性的），特别是防护后石材没有充分养护情况下，反渗现象会经常出现，也就是说防护剂会有失效的可能。并且在涂刷此类防护剂时残留在表面的液体会形成白色结晶，一旦形成清除起来非常困难。因其有水解倾向，使用在有水环境下会很快失效。

    在碱性环境下，硅树脂的网络分子结构被打开，从而形成了甲基硅酸盐（方程式一）甲基硅酸盐是水溶性的，可被水溶解并渗出，防水性能会随时间而减少。

    正是这个降解反映，被用来制造甲基硅酸盐的防护剂。也就是我们常说的水性防护剂，在周围二氧化碳的影响下，碱性硅酸盐（溶液）也可以发生逆反映，重新产生网状的有机硅聚合物——聚甲基硅石和碱性碳酸盐。而聚甲基硅石正是硅酸盐中的憎水成分，碱性碳酸盐是付产品。

    正是这这种含有聚甲基硅石的碱性碳酸盐是水性防护剂在吸收二氧化碳后的防水物质，赋予石材憎水性能，但是长期存在于水环境下特别是碱性的水环境下，会很快产生降解。因此不建议在湿铺石材时单独使用。

    甲基硅酸盐是水溶性的，可被雨水溶解渗出硅树脂，以及它赋予基材的防水性能，会随着时间而减少。

    正是这个导致甲基有机硅树脂产生不利的降解反应。

    在周围二氧化碳的影响下，碱性硅酸盐溶液也可发生逆反应。

    第三代防护剂——有机硅型防护剂

    有机硅型防护剂的主要特点是是具有较好的渗透性和透气性。

    使用有机硅型防护剂，涂刷在石材表面的有机硅渗透入石材表层或深层，在石材孔隙和毛细孔壁表面形成极薄的膜层，但并不堵塞毛细孔，在张力作用下，水分不能轻易侵入，而水蒸气却可以自由蒸发，从而起到防水作用。（附图）有机硅防护剂黏度低、与石材成分可以适当起反应、渗透较深，使得石材受紫外线影响小，使用寿命长，有效防护期可达10年以上。

    这类防护剂主要为渗透型的有机硅防护剂，也有乳液状的水剂型防护剂。

    第四代防护剂——环保型防护剂

    环保型防护剂是以水或其它环保型溶剂为载体的有机硅、有机氟的防护剂，是最新型的石材防护剂。

    环保型防护剂是一种高渗透性防护剂，其特性是强渗透性，将防水、防油、防污、抗碱材料渗透到石材内部，并形成结晶性的保护层。石材透气性较好，拒污力强，由于使用了憎水性、耐侯性十分明显的氟材料，使这一类防护剂能发挥出最大的防护功效，并具有卓越的耐侯性，对水一类的液体具有极强的排斥性。因其使用环保型溶剂或水溶剂，因而被称为“环保型防护剂”。

    环保是防护剂未来发展的方向，目前的环保型防护剂只是在相对的意义上讲的，要达到真正的环保，还需要科技的发展。

    目前已有技术将纳米级的金属离子、与硅烷、甲基硅酸盐复合在一起，制成了一种可以在水中分散的防护剂，兼具了水性与油性防护剂优点，由原理上讲，是将纳米材料与硅烷、甲基硅酸盐偶联，提高了有机硅含量,制成可以在去离子水中分散的、预分散多功能的石材、陶土、石膏和混凝土防护剂。制成的石材复合水性防护剂品质优秀；可形成甲基硅树脂的量大,憎水性、耐碱性好，与石材、混凝土等基材结合性好；具有水性甲基硅酸盐防护剂变色少的优点，也具有溶剂型有机硅防护剂防护性能稳定的优点。因为有纳米材料的加入，大大提高了耐碱性、防水性、防污性和抗老化性能。

    不足之处是，硅烷预聚后分散在水中，如果接触空气，与甲基硅酸盐共同作用下会产生微乳液状态，对高密度石材渗透性有影响，因此预分散液可以在密封情况下长期储存，分散后储存时间相对短。

    二、防护剂的分类：

    1、按溶剂类型分：

    A水剂型（SJ）：以水为分散介质的防护剂。

    B溶剂型（RJ）：以有机溶剂为分散介质的防护剂。

    2、按照功能分：

    A防水型（FS）：能阻止水及水性污染物侵入石材内部的防护剂。

    B防油型（FY）：能阻止油及油性污染物侵入石材内部的防护剂。

    3、按照使用部位：

    A饰面型（SM）：用于干挂石材（六面）、湿贴石材装饰面（包括四个侧面）的防护剂。

    B底面型（DM）：用于粘贴石材底面的防护剂。

    三、防护剂命名和标记规则：

    根据JC/T973—2005《建筑装饰用天然石材防护剂》规定，

    石材防护命名顺序为：

    产品代号或名称溶剂类型功能使用部位

    标记顺序为：

    产品代号或名称溶剂类型功能使用部位等级标准号

    如：×××RJFSSMAJC/T973-2005

    是：品牌溶剂防水饰面优等品

    防护剂的技术要求：

    （1）饰面型

    1)用饰面型防护剂进行石材防护时，应保持石材颜色基本不变，用户有特殊要求除外。

    2)饰面型防护剂防水、耐污性能性应符合以下要求：

 

项目	优等品	一等品	合格品
防水性（%）	防水性≥85	70≤防水性≤85	50≤防水性≤70
耐污性食用植物油	0		1
兰黑墨水
A客户对污染源有特殊要求时，可按客户要求进行 B防水型防护剂可不进行此项检验

    饰面型水性防护剂pH范围应在3—13之间

    饰面型防护剂稳定性应无分层、漂油和沉淀

    饰面型防护剂耐酸碱性应大于40%；其中大理石防护可不进行耐酸性检验

    饰面型防护剂耐紫外线老化性应大于等于40%

    (2)、底面型

    1)、底面型防护剂抗渗性试验应无水斑出现

    2)、底面型防护剂水泥粘结强度下降不大于5.0%

    (3)、水性防护剂有害物质限量

    挥发性有机化合物含量（VOC）≤200g/L

    (4)、溶剂型防护剂有害物限量苯含量≤0.5%、甲苯和二甲苯总合含量≤10%