有机硅石材养护剂的应用

一、石材养护的必要性

1 、概述

    在建材中，石材是绿色环保的天然的高档装饰材料，但石材并不是一种长效的高档装饰材料 . 在自然环境中，由于尘埃、废气、酸雨、温差、紫外光照射，雨水冲蚀， 内部盐份，潮气，粘合剂衍生物 及其他的污染物质，使得石材极易褪色、黄变，粉化，污染，渗水，析渍等。大大降低了石材的装饰效果和使用寿命。同时，如果安装施工方法的失误，也会造成石材装饰效果的失败。故对石材有必要进行预防保养及使用过程中的养护。

    预防重于补救。如果石材在施工安装时，没有引起相关方面的重视，一旦安装施工完毕，石材病症自然接踵而来，主要表现为水泥衍生物、白华、锈黄、裂纹、水斑、油污、粉化和灰尘，盐渍，褪色等。最合适的方案是在选定石材后立即进行护理，然后再拿到工地使用。使用几年后可根据实际情况再进行加强养护。

2 、影响石材使用寿命和产生石材病症的主要原因

常见的石材病症主要有：水斑、白华、盐析、泛碱、锈斑、泛黄、霜冻、表面腐蚀、色素污染（包括油污）、苔藓生长、磨损、失光及粉化剥落等。导致石材产生各种病变及缩短使用寿命的原因，一是石材的内部构造和化学成份引起的变化 ; 二是开采和加工方法、安装施工方法选材及使用环境等因素。

来自石材内部的原因

石材的天然结构： 天然石材均存在着微裂隙及毛细孔，天长日久会吸附空气中的细小尘 埃和 污物，由于毛细管作用而慢慢深入石材内部，从而大大降低了石材的装饰性能和使用寿命。

化学成分： 石材中有很多成份容易与外界环境起化学反应，使石材产生侵蚀和变异。

现象。石材一般都不同程度的含有铁离子，遇到潮气会产生锈黄。另外，大多数天然大理石的主要成分为碳酸盐，如碳酸钙和碳酸镁，还有少量碱性氧化物。碱性氧化物的化学性质不稳定，在潮湿环境下，易与空气中的酸性氧化物如二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫、二氧化氮等发生化学反应而改变大理石内部结构，导致石材的机械强度下降、变脆、粉化，变色，析盐。

来自石材外部的原因

影响石材装饰效果和使用寿命的外部原因很多。如开采加工和储运过程中维护处理不当、安装石材所用的化学建筑材料的影响和自然环境因素等。还有一个人为的因素，在进行石材养护时，如选用的养护剂不恰当也 可能会导致石材出现怪斑。

二 、应用机理

1. 化学反应

    有机硅在建材中应用极广。由于功效比较独特，所以得到较大的认同。特别是硅树脂，此类物质作为防水剂在建材中具有相当好的实用效果。在 50 年前，有机硅行业刚起步，人们用甲基硅酸盐作防水材料。一般是配制成溶液，即加水或少量醇类。其反应原理是在基材表层与空气中大量的二氧化碳及水产生化学反应，生成憎水基的聚甲基硅石。这种网状结构的树脂，有防水功能。但因会在基材表面结成白色粉状沉淀物，或因为碱性太强而产生黄变，并且还会在强碱性条件下生成硅醇而溶于水中流失，即会在一定条件下自动失效。所以这类防水材料已经被淘汰，不能在石材中使用。被认为是第一代硅类防水剂。属硅酸盐类不属于有机硅化合物。在 30 年前，化学界开始进行研究真正能用于日常生活中的性质温和且时效长的无毒副作用的有机硅酮防水材料，希望能彻底摆脱老一代有机的硅酸钠所带来的一系列问题。目前能用于石材护理这一类的有机硅酮护理剂主要以硅氧烷和硅烷为主 . 反应机理主要是带有活性成份的基团与石材表层的离子态的水份（即 -OH 和 -H ）进行醇解反应，从而使硅原子或硅氧烷能与石材表面进行化学键连接，由外向内在石材的表层形成一层像树根形状的结构复杂的网状结构。此种结构主成份即是杂合硅树脂。这类纯硅酮物质犹如生长在石材孔隙里面的蜘蛛网，空间有多大多深这层非极性的网就有多密 . 它可将极性水分子和二氧化碳进行过滤，又不会被水分子浸湿，同时还可阻隔石材不同界面的碱性化合物和盐分向另外个界面渗透 . 所以这类防护剂能有效的对石材进行保护。防止了因水分或空气中的酸碱物质引起的化学反应，同时还能起到很好的物理增强作用，防止粉化，又赋予石材自洁的功能。

2.2 、产品的辨别

    如果是传统的甲基硅酸盐类，一般是无色或淡黄色透明液体，里面有水分或醇类。一般 pH 为 10-13, 有强腐蚀性。也有白色乳液状，但极易分层。可通过细管向液体中吹人体呼出的气体来辨别，变白色即为硅酸盐。或测 pH 值。也可取少量放在黑色或白色石材上，干后，会有白色及黄色颗粒，出现了聚甲基硅石与钠盐或钾盐的混合物。处理后的石材一般会出现黄色或泛白。也有部分石材第六面处理后，因甲基硅酸盐自动失效而无明显防水效果。

    如果是透明溶剂型护理液，一般为硅氧烷或硅烷型。溶剂有甲苯、二甲苯、香蕉水、甲醇、乙醇、丙醇、石油醚等。一般应选用对人体无毒无副作用的溶剂，并且是渗透性较强挥发性较慢的品种。由于有机硅活性成份及溶剂挥发快慢各不同，所以处理后石材表面形成水珠的快慢程度各不同。根据有机硅的特点一般应在 24 小时后，才可试水珠效果，7 天后化学反应全部完成（高温地带五天）。建议检测水珠接触度角、水珠痕迹、污渍痕迹、吸水率、耐 5%NaOH 水溶液、耐 5% 盐酸溶液、石材表面颜色改变、渗透深度等均应等硬性指标最好在化学反应完全终止后进行，这样才真实、客观、准确。

    如果是白色乳液型，有纯硅酮的，有硅丙的，有硅氟的水性乳液。一般如无分层则表示无异常，且保质期应为 10-15 个月之间，具有反应活性，谓之正常可用。否则可能是已经固化的白色乳液。除硅丙有可能是淡黄白色 , 有臭味，处理后的石材易变黄不耐老化之外，其他两种均不会有此类现象。硅氟类乳液对油污会有一定的防护作用，但包括纯有机氟和硅氟在内的养护液均比不上纯硅酮白色乳液在石材养护方面的耐水，耐老化，耐黄变、抗风化及补强的特性。

    如果是白色膏状物，外观像奶酪，是一种可流动的固体。一般是纯硅酮的水性体系，有极强的渗透性，可以采用喷或刮的方法施工。机理与其它纯硅酮养护剂一样。因价格昂贵，所以特殊用途才考虑。

    还有一类是纯有机氟乳液，即氟碳类。耐油污/自洁性较强。但价格较高，且耐老化和紫外光，补强和透气性不及纯硅酮类护理剂。

特别说明： 1: 纯有机硅化合物养护剂在保养后不会留下任何残留物并可保持基材的原色。甲基硅酸盐反应会后有残留物，防水效果也会自动失效。

2: 化学界不存在可以绝对的一劳永逸的防水/自洁性化合物。商业性操作也应遵循自然界的规律。

3: 没有哪一种防护剂是万能的，可以包治百病。更没有哪一种护理剂是人类如何设想。效果就会如何好的。

三 : 现状

    石材作为高档装修材料，已经越来越多地用于建筑装饰行业中。石材防护剂的使用可明显改善石材装修后存在的种种病症，是预防石材发生各种病害最有效的措施，也可有效的保护石材，延长使用寿命，增强装饰效果。与之相关的行业产品和政策法规都已经在化工行业，石材行业和建筑工程业开始齐头发展。

3.1 石材养护产品

石材养护剂的种型较多，有多种不同的类别 :

按溶质成份分类 : 甲基硅酸盐类，丙烯酸型防水剂，硅丙型防护剂 ( 以丙烯酸树脂和有机硅的复配物为主 ), 有机硅型防护剂 ( 以纯有机硅化合物为主的硅烷、硅氧烷等 ) ，氟化硅型 ( 以有机硅和氟的化合物为主要有效成份 )。

按功能可分为： 透气型 ( 象人的皮肤一样有呼吸功能，外界环境的污染物不能渗入石材的内部，而石材内外界面的气态水分却能自由进出 )，密封型 ( 有封闭功能 )。

按防护效果可分为： 防水型 ( 能阻止水及水性污染物渗入石材，不形成明显水珠，可混入水泥砂浆中使用，增强粘接力 ), 憎水型 ( 水在石材表面形成明显的的水珠，能阻止固态，液态 , 汽态水及水性污染物渗入石材 ), 防油型 ( 能阻止水性及油性污染物渗入石材内界面，同时也可防水 )。

按溶剂状态可分为： 水性 ( 以水为分散介质 ), 油性 ( 以有机溶剂为分散介质 )，乳液型 。膏状。粉状。

按作用机理可分为： 渗透型 , 表层成膜型。

按用途可分为： 表面防护剂 ( 用于石材的表面防护 ), 底面防护剂 ( 用于湿贴施工石材的底面防护 ), 六面全护理剂。

按装饰效果可分为： 增艳型 ( 能加深石材颜色 )，增光型 ( 能增加石材的光泽度 ), 原色型 ( 保持石材原色 )。

    从石材养护剂的发展阶段来看，经历了几个阶段。第一代为蜡，第二代为丙烯酸树脂，第三代为丙烯酸树脂和有机硅的硅丙复配物，第四代为甲基硅酸盐类 , 第五代为纯有机硅化合物。

3.2 养护队伍

现在有些石材加工企业、石材经营企业、石材装饰企业、房地产开发公司，石材专业养护公司及施工队都在从事石材的预处理和病态处理 . 但是他们对石材防水养护剂知识及其处理工艺了解得较少。将石材防护工程认为是可以想当然或凭经验来操作。有些认为仅只是应付式的上一层涂料即可万事大吉或者终生有效，有些甚至片面地认为石材无需做防水养护，有些图利益而采用廉价的养护剂对石材进行应付式养护，还有不少企业只做石材养护正面防水养护，而不做石材底面和侧面的防水养护。这些情况在石材养护施工中普遍存在，都制约了石材养护行业的有序发展。主要原因是对石材养护的理解缺乏专业知识，并且没有成熟的石材养护剂和行业规范以及严格的检验标准，因此需要完善和努力的方面还特别多。

3.2. 国内的发展趋势

我国目前还没有制定出石材防护行业的具体国家和行业标准，新的石材防护剂行业推荐的企业标准也正在制定中。因此，防护剂的性能检测目前还只是参照石材的一些性能来衡量的。当前石材防护剂最有效的检测项目是吸水率比，是衡量石材防护剂品质的一个重要指标。其次是防污性能，还有水泥拉拔试验（即粘结力影响试验）。

四、 如何养护

石材的防护处理

    对石材进行前期防护处理是解决问题的最好办法，降低其吸水率和吸附性。对于已出现病变的石材，要积极寻求补救措施，在进行清洗着色等到翻新处理后，也须进行防护处理。

4.1 、 石材防护剂应满足的基本要求

清理性 : 能将石材表层的污渍和盐份，修复裂痕，色差。

防护性： 能够缓解或阻挡周围环境对石材的侵蚀、破坏和污损。

相容性： 防护剂本身及其作用过程不能对石材产生负作用，如使石材产生黄变、色差，增加强韧度等

耐候性： 经防护处理过的石材应有尽可能长的防护寿命。

重涂性： 经防护处理过的石材，达到防护年限而失效后，能够经再次防护处理而重新产生防护效果。

4.3 、 防护剂的正确选用

选用的石材防护剂必需要有较好的防护效果，还应考虑由于不同石材的表面状况而可能产生的防护和装饰效果 . 选用时应要有的一个重要的原则，就是无论采用何种档次的防护剂，大面积施工前，均应先在局部进行小试，确认效果后再大面积使用 . 做到自己心中有数，可避免由于石材的材质和防护剂的不匹配不相容而产生的不良护理效果。具体选用方法可简单归纳如下：

1） 光面石材可选用能增加石材光泽度的防护剂 ( 如 K805,K815 等 )。

2） 装饰效果要求加深石材颜色的使用场合应选用增艳型防护剂 ( 如 K231,K241 等 )。

3） 要保持石材原有外观的场合应选用原色型防护剂 ( 如 K805,K881,K882,K883 等 )。

4） 采用湿贴安装时，石材底面应尽可能选用不影响石材与水泥砂浆粘结牢度的防护剂（如 K540,K734 ）。

5） 考虑环保要求在密闭空间施工时，应尽量选用水性防护剂或不含有机挥发溶剂的防护剂 ( 如 K805,K811,K812,K814 等 )。

6） 石材的表面或干挂的石材面，可用防水型防护剂也可用憎水型防护剂 ( 如 K805,K280,K282,K281,K260, 树脂等 )。

7） 经常接触到油污的地方，应选用防油型防护剂 ( 如 K270 等 )。

8） 环境气温太低时，水性防护剂因冰冻而无法施工，这时就应选用油性防护剂（如 K282,K281,K280,K238 等） , 施工时注意防火。

4.4 、施工过程及要素

    不同的石材防护剂有着不同的施工要求，施工前应根据所用防护剂的使用说明和现场 实际情况制定切可行的施工方案。施工时，必须根据石材饰面和相关防护剂的种类来确定防护施工的方式。

4.4.1 、施工前

1 ） 彻底清洁石材的水斑、锈黄、白华、霉点等污渍和盐份。如果石材、磁砖表面打蜡，应先除油、除蜡剂进行除蜡。可使防护剂有效渗入石材、磁砖内部。

2 ） 烘干石材表面。使用烘箱或瓦斯喷枪或利用太阳晒。要确保使用防护剂。前石材是完全干燥状态。

3 ） 降温石材、磁砖表面至 40-50C。

4 ） 保持施工场所通风良好。

4.4.2 、防护施工：

1 ） 均匀喷涂防护剂，不要忽视任何一个角落。

2 ） 静置 5-10 分钟。待表面无液体反光时进行第二次涂刷。

3 ） 如情况需作第三次涂刷，则依次重复操作即可 . 用量根据小试结果和石材防护剂说明书的提示酌情取舍。

4.4.2.1 石材防护施工的方式有：

刷（用毛刷）、涂（用海绵）、擦（用布）、喷（用低压喷枪）、浸泡（用浸泡槽）、涂（用滚筒）、 浇淋（用容器和湿织物覆盖）。

4.4.3 、效果巩固 :

刚处理完的石材应放在通风干燥的室内，静置 24 小时，期间不能沾水。禁止试水珠，防止雨淋。为保证防水效果应在自然养护五天后使用。最佳效果是七天后。

4.4.4 、 特别提示 :

一、 大面积使用前先进行小面积实验，确认效果。

二、 使用前请详阅包装上使用说明或操作规程。

三 、 防护效果的好坏，与防护剂的质量、施工的工艺和施工人员的专业技巧关系很大，防护施工前最好先咨询专业石材养护剂制造商和专业的石材养护公司，这样可以使防护的质量得到保障。

四 、 石材表面的水珠不能作为防护剂的评价标准。同种护理剂处理的基材 , 表面粗糙的水珠接触角大于表面细腻的 , 用剂量大的表面接触角大于剂量小的，空气温湿度大的地区同一使用条件下的接触角大于温湿度小的地区。判定防护剂防水效果的好坏还是应该到有资质的检验机构去检验。

五、展望和建议

    随着物质条件和信息 , 科技的不断进步，整个石材防护行业也再快速发展。新的技术，新的产品 , 新的养护内涵 , 新的审视标准也在出现。整体趋势有如下几个方面：传统的硅酸盐产品将会被高档实惠的纯硅酮护理剂取代，并且功能和品种多式多样，性价比会更高。专业的石材防护剂生产商将会出现，会带来更多改性的品种。专业的养护公司也会产生，他们可为客户提供良好的服务和高效稳固的护理施工 . 国家相关的行业标准的规范也会很快出台。

    我们还需要在实际应用中不断总结，不断学习和借鉴国内外的同行经，以共同完善石材防护行业的方方面面。