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防護劑在石材表面成膜的研究

[ 發布日期：2014/5/23 8:55:23 ] 瀏覽人數： 2627
      本文介紹了一種新型的無機材料，可通過表面成膜對石材http://www.stonebuy.com/進行改性，達到防護石材http://www.stonebuy.com/、改進其物理性能的目的。此技術工藝簡單、操作方便、且成本低，有廣闊的應用前景。

　　自古以來，天然石材http://www.stonebuy.com/在建筑裝飾上都有較高的應用價值，為人類環境增添了許多壯麗的景觀。然而石材http://www.stonebuy.com/的病變卻是一個不容回避的問題，在對青島市做的調查中發現，用石材http://www.stonebuy.com/做外墻裝飾的建筑物中有80%在使用了3～18個月后出現不同程度的病變?。石材http://www.stonebuy.com/病變影響了石材http://www.stonebuy.com/的美觀和價值。因此，機械http://www.stonebuy.com/machine/加工石材http://www.stonebuy.com/后對其表面進行防護劑處理十分必要。　　石材http://www.stonebuy.com/防護劑在國外發展已經有30多年的歷史，中國http://www.stonebuy.com、日本、歐美等一些國家的石材http://www.stonebuy.com/防護研究處于世界領先水平，已經逐漸從溶劑型產品http://www.stonebuy.com/sample/過渡到水性產品http://www.stonebuy.com/sample/— — 即環保型產品http://www.stonebuy.com/sample/ 。石材http://www.stonebuy.com/防護劑有涂膜型和滲透固結型兩種，國內采用較多的是涂蠟保護法。由于蠟是一種不透氣材料，極可能阻塞石材http://www.stonebuy.com/毛細孔而導致石材http://www.stonebuy.com/的病變，從而縮短石材http://www.stonebuy.com/的使用壽命，而滲透性防護劑不只限于表面保護，而是進人石材http://www.stonebuy.com/表層進行深層防護，這樣不僅能夠很好的保護石材http://www.stonebuy.com/的天然質感，而且還能保持石材http://www.stonebuy.com/的透氣性。因此，滲透性防護劑更具有優勢。

　　SG、ET是兩種綜合使用的無機滲透性防護劑，可以深人滲透石材http://www.stonebuy.com/表層。石材http://www.stonebuy.com/經此防護劑處理后，一方面能夠很好的保持其天然質感、色彩和透氣性;另一方面能夠顯著提高其光澤度、抗壓強度、硬度等性能指標，而且能夠改善其防水、防酸堿、防老化性能。作者重點以大理巖類中的白云巖為實驗對象，獲得了較理想的效果。　　實驗部分：防護劑的配制。室溫下，用水作溶劑，將原料以不同比例的用量配置溶液，通過正交實驗，得到最佳原料配比。實驗原理及工藝：根據表面界面原理，防護劑SE、ET中的有效物質滲透進人石材http://www.stonebuy.com/表層，其中的硅酸鹽成分在一定條件下轉化成正硅酸填充于巖石晶體縫隙內，和表層晶體結合，最后逐漸轉化成二氧化硅晶體，由此在石材http://www.stonebuy.com/表面形成一層堅韌透明的晶體防護膜，從而使得石材http://www.stonebuy.com/結構致密。改性后，在保護石材http://www.stonebuy.com/正常的透氣性的基礎上，一方面提高了石材http://www.stonebuy.com/的物理性能，另一方面不僅可以阻止外來的污染滲人，也可以防止石材http://www.stonebuy.com/內部及底層的污染滲出。

      其具體工藝操作如下：

　　一：預處理石樣。用清水洗凈，用5% 的OP一10表面活性基溶液涂刷，使其表層浸潤。

　　二：SG改性。在常溫常壓下，將石樣浸于SG溶液中使其迅速滲透或在石樣表面均勻涂刷（可根據對象改性要求的不同而靈活選擇滲透操作方式及操作時間），取出石樣，用清水洗凈。

　　三：ET改性。再將石樣浸于ET溶液中或者在石樣表面均勻涂刷（不同的樣品滲透時間不同，可采取不同的操作方式）。

　　四：取出石樣，常溫下放置5小時。

　　儀器分析及性能測試

　　用光澤度儀（KGZ一1A）檢測石材http://www.stonebuy.com/改性前后光澤度的變化;用肖氏硬度計檢測石材http://www.stonebuy.com/改性后硬度的變化;用液壓式萬能試驗機（WE一50X）檢測石材http://www.stonebuy.com/改性后抗壓強度的提高;用偏光顯微鏡（OLMPUS B×60）觀察改性后石材http://www.stonebuy.com/的微觀組織，計算確定其滲透程度;用紅光譜儀（IR一400）測定改性前后石材http://www.stonebuy.com/的化學成分變化。

　　首先是切面微觀形態分析。室溫下，將天然白云石用表面活性劑OP一10預處理，再分別用SG溶液浸泡6h，ET溶液浸泡1h，自然放置5h。然后將改性后的白云巖石樣制作成巖石薄片，在顯微鏡下觀察改性石材http://www.stonebuy.com/的切面微觀組織，確定防護劑的滲透性情況。觀察此種白云巖的天然微觀形貌，其結構非常松散，無紋理，極易碎裂，即使巖石表面經過機械http://www.stonebuy.com/machine/拋光，除了光澤度得到一定改善外，其他各項物理性能均不能得到廣泛的提高。然而，當我們對巖石表層經過防護劑處理以后，再對比觀察其微觀形貌，則發現了條理清晰深刻的且規則的巖石紋路，經過一系列測試后，證明其某些物理性能確實得到大幅度提高，從而能夠達到改性目的。防護劑從石材http://www.stonebuy.com/表面向內滲透，改性界面分明、效果明顯。經過拋光的平面，其結構相對致密，滲透較淺，厚度約達1—2.5ram;未經拋光的平面，其結構相對疏松，易于滲透，厚度約達3-6mm。

　　其次是性能測試。測試不同工藝條件下改性白云石的抗壓強度、硬度、光澤度，對比其改性效果。結果表明：在不同的工藝操作下，其改性程度也會存在一定差異;但對比空白礦石而言，幾乎所有的改性工藝都能使白云石的硬度、光澤度、抗壓強度分別得到不同程度的提高。　　第三是紅外光譜。白云石的特征吸收峰在改性后基本沒有發生變化;說明改性只改變了白云石的物理性質，并沒有使白云石的化學成分發生改變。

　　第四是工藝討論。工藝討論又包括滲透順序、方式、時間選擇。滲透順序指滲透的質量決定改性的效果，兩種試劑sG和ET的滲透順序是一個關鍵問題，它決定著滲透的質量。由于在兩種試劑中，ET是小分子溶液，滲透性好;SG為大分子溶液，滲透難度大;這就決定了兩種試劑的滲透順序為先SG后ET;并且其中的主要問題是解決SG溶液的滲透。滲透方式指不同種類的巖石有著不同的滲透性能，一般來說，石材http://www.stonebuy.com/的質地越堅硬，其滲透越困難，需要的滲透方式也就越復雜;反之，石材http://www.stonebuy.com/的質地越疏松，則滲透越容易，需要的滲透方式也就越簡單。根據不同的石材http://www.stonebuy.com/性質以及不同的改性要求，可以選擇不同的滲透方式，包括涂刷、浸泡、真空滲透等。對于本質堅硬只需修飾外表的石材http://www.stonebuy.com/選擇涂刷方式即可，例如某些花崗巖類，其天然硬度已經很高，改性目的主要為了改善其對外界環境的防酸堿腐蝕能力和提高光澤度，那么選擇涂刷的方式操作，既簡便快捷，又效果明顯;改性后，其光澤度一般能夠提高8—25光澤單位。對于本質非常疏松的石材http://www.stonebuy.com/，應重點加強滲透力度，改善其硬度，使用浸泡或者真空滲透;兩者的區別在于浸泡不需要輔助設備，成本低、時間長、原料耗費大，而且效果沒有真空滲透好;例如，作者用疏松白云石試驗，在低濃度SG防護液中浸泡8h，在ET溶液中浸泡2h，滲透厚度約為4 6mm，而真空滲透SG溶液15rain、ET溶液5rain即可達到約3—7ram效果，改性后測試其硬度提高為10—30HSD，抗壓強度提高為5 15MPa，光澤度提高為l0 30光澤單位。時間選擇指以涂刷方式進行改性的石材http://www.stonebuy.com/，由于對滲透的要求不高，不需要長時間操作，一般來說，兩種防護劑分別涂刷10 20次都會有明顯的光澤度改變;光澤度能夠提高約8 15光澤單位。若以自然浸泡或者真空滲透的方式改性，就要分別討論兩種溶液的滲透。首先，討論ET溶液，由于ET為小分子溶液，相對來說滲透性較好，在真空條件下10rain即可充分滲透;即使自然浸泡也完全可以根據改性的需要使時間控制在5h之內。其次，再來討論SG溶液，對于SG溶液，自然浸泡的時間不宜太長，因為硅酸鹽分子為大分子，滲透性差，時間越長滲透性越差，容易固結，而妨礙后面ET溶液的滲透，使之不能充分反應。白云石的浸泡時間應控制在48h內。真空滲透也存在此問題，即滲透到一定程度后就難以繼續;用白云石試驗，時間超過30min后，物理性能基本不變。

　　最后巖石材http://www.stonebuy.com/料經過處理后，有效成分滲人石材http://www.stonebuy.com/表層形成阻水層，顯著增強了石材http://www.stonebuy.com/抗折、抗壓、硬度、光澤度等性能，同時也提高了耐候性和耐污性，且表面不留殘液，保護了石材http://www.stonebuy.com/透氣性和天然質感，在一定程度上達到了滲透性防護劑的要求。用此技術對多種類別的巖石進行試驗，效果明顯。

　　此項工藝操作簡單、安全，對人體無毒害，對環境污染小，成本低，不需要復雜設備。研究推廣此項技術對于石材http://www.stonebuy.com/和建筑市場http://www.stonebuy.com/enterprise/FuJian/QuanZhouShi.html以及其他領域均有重要的意義。例如可以作為室內墻面、柱面、欄桿、花飾雕刻的改性防護材料，也可發展為用作紀念性建筑、大型商業建筑的外觀保護材料。可以用作石材http://www.stonebuy.com/改性防護材料，用簡單低成本的工藝修飾高檔石材http://www.stonebuy.com/，延長其使用壽命，并可用于開發利用原本舍棄的低質石材http://www.stonebuy.com/。

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