石材资讯

侯建华  胡云林
(1．中国石材5-,_lk协会，北京100831；2．中国建筑材料科学研究院，北京100024)

摘要：依据石材防护剂的性能，将防护剂进行了阶段性划分，以图形的形式阐述了各类防护剂的防护
机理，并针对防护剂使用应注意的普遍性问题，提出了见解。
关键词：石材防护剂 防护机理注意事项

石材防护剂经过若干年的发展，已经成为石材行业中应用技术增长最快的领域之一，本文试图将防护剂的历史进程及防护机理进行了归纳，以期使读者对防护剂的发展有一个了解。

一．石材防护剂防护机理

1、第一代石材防护剂——松节油、松树汁、树胶等。

这类材料防护效果很差，而且这些材料未形成工业化生产，使用的量及部位很有限。因而早期无人去研究它的防护机理，其使用、维护也没有形成一整套经验和操作规程，一切全是随意和个体的施实。有些资料并不把早期古代人类这些防护材料列为石材防护剂的范畴。其防护的机理主要基于当时人们为堵塞石材孔洞、裂隙、防水、防渗的主观意愿。

2、第二代石材防护剂—— 石蜡

它是较早的防护剂。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、灰尘等污物的侵人。但蜡水将石材的微孔完全封堵，阻碍了石材的透气性，使石材内部的水份或石材底部的水份无法正常排出，极易在石材上形成水渍、湿痕、返碱等石材“病症”。蜡膜其特性是较粘，且易受污染，形成蜡垢，更不易清洗，蜡膜的耐磨性极差，需要经常打蜡才能维护其光泽。然而，如果在某些部位经常打蜡，会使该部位石材颜色变深，失去原有色彩和质感，从当初为防护的目的出发又变成了人为的破坏。蜡的涂覆只是在地面使用并好操作，在立面及高层立面使用就相当困难，更为困难的是一但蜡渗透到石材内部，一般就很难清除，除非将石材表面打磨掉，费时费力，很不经济。涂蜡后不易清除，对以后使用新型防护剂很困难；使用蜡防护后需要经常反复上蜡，尤其公共场所；其耐候性也较差、更不耐磨等。所以，将蜡的防护称为”暂时性”的防护剂。随着人们对蜡性能的逐渐认识，现在已经很少用蜡作为长久的石材防护剂了。因蜡的使用带来了新的石材“病症”，也出现了专门用于去除蜡的石材化学品——除蜡剂、起蜡水。

虽然，蜡作为第二代石材防护剂经过近几年的改进，在使用功能上有很大的提高，如流动性、粘性、光泽度等都有质的改进。但是只要防护剂仍存在蜡的成份，在石材防护上就会或多或少的存在上述鄙端。所以，建议石材装饰装修者要以多功能渗透型防护剂为首选产品。石材涂蜡后在石材表面形成的蜡层如图1(a)所示。

3、第三石材代防护剂— — 非渗透(填充)性膜层涂料，包括有色和无色系列，它是在石材的表面形成一层致密的保护膜，达到石材与污染源的隔绝，从而防污、防水、防油的目地。一般是通过有机溶剂溶解或稀释一些高分子材料来制取这类防护剂，如丙烯酸树脂、甲基硅酸钠、甲基硅酸钾等无机非金属硅酸盐类产品等。与石蜡相比，防水性、耐污性、寿命、使用范围都有很大提高，部分产品已经有填补，渗透能力，但透气性仍较差，使石材内及石材背部的水份在装修后仍不能排出，易使石材产生“病变”。而化学品的覆膜会在一定程度上改变石材的质感和色泽，对抗紫外线、老化、耐久都不是很好，而且覆膜易磨损、起层、脱落，带动石材成片状拨离，需要经常修补。由于此类防护品使用的有机溶剂挥发后才能使膜层固化。所以挥发物有毒性，产品易燃，在施工时易对人造成伤害或污染环境。作为快速防护有一定的使用市场，但市场应用面不大，在一些低端产品上可使用，在环保要求高及需长久防护的石材上不易使用。其防护原理见图2和图1(b)。

这类防护剂的代表产品是丙烯酸树脂，也是石材使用较多的一类低挡防护剂；而填充型防护剂则是一些硅酸盐类产品，早期是砖瓦的防水剂，现在用在石材上已显得落伍。

4、第四代防护剂——渗透型、浸润型、透气型防护剂。其原理是通过溶剂将有机物渗透到石材表面及浅表层，在表层及浅表层形成保护膜，从而达到防污、防水、防油等的目地，见图3。此类防护剂既能防污又不影响石材透气性，不会使污物滞留在石材内部，减少了产生“病变”的机率，便于清洗、耐老化、抗紫外线都高于第三代防护剂，是近年来使用逐渐增多的石材防护产品。分为水剂型和溶剂型两类。使用最多是水溶性有机硅和溶剂型有机硅。

(1)、有机硅防护剂透气的关键
石材防护剂中只有有机硅类防护剂具有透气性能，即石材的孔隙、内部结构、微裂隙、孔洞等在涂刷有机硅防护剂后，仍与空气相通，形成石材内部的水份(在压力下)可以出去，而外部的水份、污染源又不能渗入的特性，从而形成防水、防污、防油功能，形成这种独特功能是有机硅分子结构的孔隙所致。有机硅涂刷在石材表而后，经过渗透，进入石材表而及浅表层，成为一种树根状的渗入薄膜层。这与一般蜡层，一些树脂，如丙烯酸树脂覆盖式、填充式的防护不同，那些形式的防护通常全部将石材孔道堵塞、并封闭起来。

而有机硅的膜层除渗透人石材表层、浅表层外，并且极薄的膜层(约有3 m厚)还均匀分布着一些透气孔，这些透气孔的直径比水分子小， 比水蒸气分子直径大。所以，当石材装饰面内或背而产生水份，因温度升高、压力增大，石材内及石材底而水份会变为潮气——蒸气分子，从有机硅孔隙中释放 来；而由于有机硅薄层上的孔隙又小于外界水分子，进而外界水，及含水的污物就无法进入石材内部，达到防水、防污，防油的目的。水分子、有机硅膜层孔隙、蒸气分子之间直经大小的关系见图4。其直径关系为：水分子直径>有机硅孔隙直径>水蒸气水分子直径。

(2)、有机硅防护剂的耐候性
由于有机硅防护剂的低粘度，与石材成份可以适当地引起反应和渗透性较深，使得它受紫外线影响相对变小，延长了使用寿命。据资料报道，有机硅防护剂一般耐候性至少在1O年以上，这是它与传统的甲基硅酸钠相比有了很长的寿命(甲基硅酸钠现已禁止在石材装饰工程上使用)。

5、第五代防护剂——浸润强力含氟渗透型防护剂。它是一种含固体量30％ 一40％的强渗透性防护剂。其特性是强渗透性，将防水、防油、防污的纳米级材料渗透到石材的内部，并形成结晶的保护层，石材透气性好，拒污力强，由于使用了憎水性、耐候性十分明显的氟材料，如硅氟树脂、含氟丙烯酸树脂等，有30年以上的耐候时间，对水一类的液体有极强的排斥性，见图5。一些产品在其中加了抗紫外线材料、纳米级材料，使防护剂耐久性、渗透性更强。使用环保型溶剂或水溶剂，都使这一类产品成为近年来普遍受欢迎的新产品。

这种浸润强力含氟渗透型防护剂的技术含量在于经过分子设计、裁减、配位等化学手段，使生产出的防护剂能发挥出最大的功效，尤其耐候性十分卓越，其对比试验见图6，这一技术是石材化学领域中最前沿的研究课题与成果。

二、石材防护剂使用应注意的事项

许多石材防护剂的施工人员，在使用了防护剂后，经检测往往防护效果不理想，甚至很不理想。究其原因不外乎三个方面：即防护剂是否品质不佳，这要通过正规检测来判断；是否施工操作不正确；是否选对了适合该品种使用的防护剂，这应当依据防护剂的品种性能来判定，像洞石涂刷防水型的，也不可能防水(因为这种石材本身就是有孔洞的，极易吸水贮水于洞孔中)。在排除了第一、 种原因之后，正确的使用方法就格外重要。

(1)、涂刷防护剂必须使石材干透

石材干透是为了使它能充分的吸收防护剂。一些施工者为了节约时间，降低成本，对一些尚未干燥或刚刚切割完(用金刚石圆锯片加水冷却切割)的石材即刻涂刷防护剂，以至于防护剂囚石材内部水份已饱和，而根本无法渗入，造成渗透效果不理想，反应在防护效果上也不理想。

实际操作中对石材干燥后使用防护剂十分必要，工厂加工的板材，可放人加热炉中烘干；_r地现场应将石材阴干或日晒，然后再涂刷防护剂。

对覆盖型、覆膜型的防护剂，要求石材干燥也十分必要，如果石材水份很大就将其覆盖后，水份被密封在石材内， 日后水份必将会呈现出密封型的水斑。
家庭局部维护或装修，可使用瓦斯喷枪或红外加热炉等来烘干局部石材(大面积装修或维修不使用此法，只适合小面积使用)。瓦斯喷枪火焰要控制好，使供氧系统畅通，火焰须 蓝色。否则，红火焰产生不完全燃烧后的碳黑会重新污染石材。瓦斯枪在点燃后在石材表面的移动速度要适当，移动呈“之”字形，速度不能太快，太快热量传递给石材不够多，无法使其中水份蒸发排 ；若移动速度太慢，温度在局部过高，会使石材表面粒颗膨胀爆裂，形成火烧板特征。使用家庭健身用的远红外线烤灯一类产品烘干石材，也是近年来装修烘干石材的好方法，其温度高，但不至于促使石材爆裂。

加热烘干的石材须降到40~C以下才能使用防护剂。不管是工厂化烘干还是施工工地烘干石材；还是住宅、办公室、家庭小型装修、防护石材，石材加热后都应至少使石材温度下降至40~C以下，才能施用防护剂。其主要原因是，温度过高，防护剂尚未完全渗入石材内部即被烘干，渗透效果不好，而且第一遍硬化后，第二遍涂刷后很难再深入渗入，最终使防护效果下降。对于溶剂型的防护剂更应注意温度不要过高。

对覆膜型的防护剂，如蜡剂，石材温度太高，涂蜡后不易干燥，蜡呈黏稠状，落入的尘灰、杂物后会黏入蜡层。所以，温度也应低下来，才能尽快使覆盖层在短时间内硬化。

(2)、涂刷防护剂一定要足量、均匀防护剂的涂刷一定要在第一遍有足够的量，因为第一遍量不足，待挥发后再涂第二遍，往往渗入的深度不如第一遍深。量的足与不足一般因石材吸水率不同无法统一指标，但依据实践经验而知，量足时会在石材表面暂时出现防护剂的水膜状，即表现为石材表面有防护剂，但也不应流走，也未全渗下去，这一暂时的现象应为几分钟至数分钟不等，依样品决定，必要时可做小样品试验一下。

(3)、涂刷防护剂通常用刷涂、滚涂，喷涂涂刷时应一刷挨一刷的涂，不允许有遗漏点，也应尽量避免某一点重复刷多遍，至使某些板面防护力强，某些板面没有防护力。其滚涂、喷涂也应类似刷涂，不应有遗漏和过多重复。

使用浸醮法涂刷防护剂，可在平底塑料槽中倒入适量防护剂，不能淹没石材，浸醮石材时在可在板材下面垫上玻璃棒，注意要对石材进行两面浸泡。因为防护剂全部淹没石材后，因石材内气体不能排出，使防护剂无法更多的渗入，浸醮法使用石材防护剂如图7.

清除多余石材防护剂。不管使用那种涂法，在几分钟后，仍有少量防护剂呈液体状残留在石材表面，应用软布(不要用棉屑或丝绒)擦试并吸掉这些残液。因为如不迅速吸收掉这些残液，待溶剂挥发后，残留的防护剂就会形成不平的膜层，视觉上感到凹凸不平，影响石材的光泽度，必要时还要再抛光打磨。
(4)、经过处理过的石材部位要充分干燥

溶剂型的让其充分挥发完有机溶剂，使树脂充分硬化；水性的让其水份完全干燥，使石材内的小分子量物质充分与石材内颗粒结合。一般涂刷防护剂后至少放置48h以上，并且避免高温、热水、脏物或人为污染。之后，就可以正常使用了。

(5)、六面使用石材防护剂的方法

石材的6面防护是对石材的6个面(对矩型而言，对异型材，面的数量就更多)涂抹化学防护剂，以达到防护的目地，所谓6面防护实际上也是全面(立体)的防护。

石材在装修后要面对上下左右的污染，下面主要是水泥砂浆的渗透；表面上有水、油、生活污物污染、工业污染；左右有相邻填缝胶、水泥等的污染。所以对石材的全面防护是近年来在装修行业普遍认可的方法。其操作方法是必须在装修前先进行防护处理，有浸泡、滚涂、喷涂、刷涂等。之后要凉干24h，再专门进行效果检验，以确定最后使用的防护剂牌号是否对应。然后，才可大规模的在工程上使用。正面(装饰面)使用的防护剂应使用中性、无味、无毒的水性防护剂为主，有硅机、含氟树脂均可。而石材侧面背面建议使用石材密封剂或渗透密封剂，为的是防止从石材背面返上的碱类物质，密封剂可使用丙烯酸树脂等。在石材背面及侧面使用石材密封型防护剂，因为是高分子树脂材料，在一定程度上会影响石材与水泥砂浆的粘结。因此，有必要作界面处理，即在涂刷石材密封剂之后，尚未干燥前，在石材背面，侧面均匀地撒上薄薄一层36目以粗的干净黄砂，以增加石材粘接面的粗糙度，利于石材与水泥砂浆粘接强度，在密封剂完全干燥后，将浮砂扫去，然后铺粘石材，这样石材的粘接牢固度会明鲜提高。或者使用近年来开发的界面剂来克服粘接力下降的问题。对于干挂式(不使用水泥砂浆)的立面装饰可以不使用黄砂作界面处理。

在操作中应当尽量使用全立体防护，不要只做单面防护；应涂两遍以上防护剂的不应减少；应按叠加涂刷和叠加与纵横结合涂刷工艺的不要减少，如图8所示。

稀释过度使防护剂失去功效也是减弱防护功效的常见操作问题。因此，需严格按照比例兑离子水或溶剂。

6面立体防护时，并不是将整块石材完全浸泡在防护液中，那样会使石材周围压力均等，石材内部的空气无法排出，如图9所示，防护液无法渗入到更深的内部，减少渗人量，干燥后最终影响防护效果。

正确的6面防护剂使用是在将石材浸入到防护剂后，始终有一个面露在外面。与空气接触，使石材内空气能有通道排出，然后逐面浸泡，完成6面整体防护。如图10所示。6面整体防护使用喷涂、滚涂，并使用不同类型防护剂的方法，也是简便、经济、效率高的防护方法。

(6)、耐高温105~C±5~C检测的必要性

因为夏季室外墙面很容易达到这一温度，如105~C±3~C后防护剂防水、防油、防污效果大为降低，对这种防护剂的使用范围就应受到限制。

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