石材防護劑的防護機理

石材防護劑能否防水、防油、防汙可通過表麵能或用潤濕的概念來表示，易潤濕和不易潤濕物體的區別取決於其表麵張力，當液體表麵張力（F)比固體的臨界表麵張力（FJ大時，液體呈球珠狀，就石材而（ér）言，如果石材表（biǎo）麵張（zhāng）力較（jiào）大，石材就會被液體潤濕，同時液體(汙染物)通過毛細管滲（shèn）人到石材內部而汙染石材（見圖2-7)。密封型（xíng）防護劑的防護機理是封閉石（shí）材的毛細孔（kǒng）,透氣（qì）型（xíng）防護劑的防護機（jī）理是降低（dī）石材的表（biǎo）麵能。各種防護材料的表麵（miàn）張力見表2-2。

一、密封（fēng）型石材（cái）防護劑

密封型石材防護劑的防護機理是封閉石材的毛細孔，使得水、油、粉塵等汙物無（wú）法侵人石（shí）材的內部，從而達到保護石材的目的，包括石蠟類石材防護劑及密封型髙分子樹脂類石材防護劑，其（qí）防護原理（lǐ）如圖2-8所（suǒ）示（shì）。

(一）石（shí）蠟類石材防護劑---防護層

從嚴格意義上講，石蠟還算（suàn）不上真正的石材防護劑（jì）,作為早期的一種石材保護材料，其一直沿用至今。

采用在石材表麵塗覆石蠟的方法（fǎ），在石材表麵形成致密的蠟膜，從而阻隔水、油、灰塵等汙物的侵人，但其防油性（xìng）並不好，因為有些油性（xìng）材料能（néng）將石蠟溶解，使得油、石蠟及粉塵一起侵人（rén）石材的毛細孔，從而造成

對石材（cái）更加嚴重的汙染。實質上,石蠟是一種密封型（xíng）材料（liào）,它將石材（cái）的毛細孔完全封堵，減弱（ruò）了石材的透氣性，使石材內部的水分或石（shí）材底部的水分無法正常排出，極易在石材上形成水（shuǐ）斑、返堿、吐黃等石（shí）材（cái）病變。蠟膜的特性是較黏，且易受汙染形成蠟垢,更不易清（qīng）洗;蠟膜的耐磨性（xìng）極差，需要經（jīng）常打（dǎ）蠟才能維護其光澤。然而（ér），如果在某些部位經常打蠟，會使該部位石材顏（yán）色變深（shēn），失去原有（yǒu）色彩和質感，從當初為防護的（de）目的出發又變成了人為（wéi）的石材汙染。蠟（là）的塗覆隻是在地麵使用且好操作，在立麵及高層使用就相當困難，塗蠟後一旦蠟滲透到（dào）石材內部（bù），一般很難清除,除非將石材表麵打磨掉，費時費力，很不經濟，且使以後使用新型防護劑更加困難。使用蠟防護後需要經（jīng）常反複上蠟，尤其在公共場所。其耐候性也較差（chà），更不耐磨。所以，將蠟的防護稱為“暫時性”的防護（hù）。隨著人們對蠟性能的逐漸認識（shí），現在已經很少用蠟（là）作為長久的石材防（fáng）護材料了。因蠟的使用帶來了新的石材病變，也出現了專門用於去除蠟的石（shí）材化學品（pǐn）——除蠟劑、起蠟水。

石蠟作為石材的一種保護材（cái）料，經過近幾年的（de）改進（jìn），功能上有了很大的提髙，如流（liú）動性、黏性、光澤度等都有質的改進，但是隻要防護劑仍存在蠟的成分，在（zài）石材（cái）防護上就會或多或少地（dì）存在上述弊端（duān）。

雖（suī）然蠟的耐磨性較差，但它是一種較好的減磨材料（liào），而且能夠提高石材的表麵光澤度，所以在一些高檔賓館的大堂等公共場所仍有應（yīng）用（yòng）。

(二）密封型高分子樹脂類石材防護（hù）劑

密（mì）封型高分子樹脂（zhī）類石材防護劑主要是非滲透（填充）性膜層塗料，它是在石（shí）材表麵形成一層致（zhì）密的保護膜，使石材與汙染源隔絕,從而達到防汙、防水（shuǐ）、防油的目的。一般是通（tōng）過有機溶劑溶解或稀（xī）釋一些高分子樹脂（zhī）材料，或者通過乳（rǔ）化的方法來製取這類防護劑。與石（shí）蠟相比，其防水性、耐汙性（xìng）、壽命（mìng）、使用範圍都有很大的提髙，部分產品已經有填補、滲透能力，但（dàn）透氣性仍較差，使石材（cái）內部及背部的水分在裝修後仍不能排（pái）出，覆膜也會在一定程度上改變石材的質感（gǎn）和色澤(特殊要求（qiú）除外），而且有些品種的耐候性不（bú）是很好，容易產生黃變、起層和脫落。其（qí）優點是（shì）防汙性能較好,可承受一定的水壓。由於此類防（fáng）護產品多使用有機溶劑，產品易燃，有些溶（róng）劑帶有一定毒性，在施工時（shí）可能對人體造成傷害或汙染（rǎn）環境。在密封型高（gāo）分（fèn）子樹脂類石材防護劑中，較為理（lǐ）想的材料為丙烯（xī）酸樹脂類。

二（èr）、透氣型石材防護劑

透氣（qì）型石材防護劑的原理是（shì）將防護劑滲透到石材內部，在石材淺（qiǎn）表層的毛細孔四周形成網狀結（jié）構的保護（hù）膜（mó），降低（dī）石材的（de）表麵能，從而達到防汙、防水、防油等的（de）目的，如（rú）圖2-9所（suǒ）示。此類（lèi）防護劑既能防（fáng）汙又不（bú）影響石材的透氣性，不會使汙染物滯留在石材內部，減少了產（chǎn）生石材病變的（de）幾率，耐候性較好，是近年來使（shǐ）用（yòng）逐漸增多的石材防護產（chǎn）品，分為水劑（jì）型和溶劑型兩類。

此類防護劑透氣的（de）關鍵是石材的孔隙、內部結構、微裂隙、孔洞等在塗刷防護劑後，仍與空氣相通，形成石材內部的水分可以蒸（zhēng）發出去，而外部的水分或油分等汙染物（wù）又不能滲（shèn）入石材的特性（xìng），從而形成防水（shuǐ）、防汙、防油的功能。形成這種獨特的功（gōng）能是防護劑分子結構的孔隙所致，防護劑塗刷在石材表麵後，經過滲透,進入石材（cái）表麵及淺表層，成為一種網狀的滲人薄膜層，這種薄（báo）膜層（約有3pm厚）還（hái）均勻分布（bù）著一些透氣孔，這些（xiē）透氣孔的直徑比水（shuǐ）分子或油分子直徑小，比水蒸氣分子直徑（jìng）大。所以，當石（shí）材裝飾（shì）施工後其內部或背麵產生的水分，因溫度升高，變成水蒸氣而壓（yā）力增大，從防護劑孔隙（xì）中釋放出來，而由於防護劑薄膜層上的（de）孔隙又小於外界水（shuǐ）分子（zǐ）或油（yóu）分子，進而（ér）外界的水或油及（jí）其（qí）含帶的汙（wū）染物（wù）就無法進人（rén）石材內部，達到防水、防汙、防油的目的。水分子或油分子、防護劑薄膜層上的孔隙、水蒸氣分子之間的直徑大小關係如圖2-10所示。通過圖2-10可以直觀地看出外界（jiè）水分子或油分子的直徑>透氣型防（fáng）護（hù）劑薄（báo）膜層通氣孔隙的直徑（jìng）>石材內水蒸氣分子的直徑。

透氣型石材防護劑主要包括有機矽類和有機氟類產品。有機矽類又分為甲基矽酸鹽（yán）類和有機矽低聚物類。

甲基矽酸鹽是一種應用最早的有機矽防水劑。它（tā）的作用機理就是塗刷在石材表麵後其活性物與空氣中的二氧化碳及潮氣發生水解反應，生成（chéng）具有憎水性的矽醇。但在堿性條件（jiàn）下矽醇的形成過程是（shì）可逆的，也（yě）就是說在堿性條（tiáo）件下這種具有防水作用的矽醇（chún）又降解為可溶性的甲（jiǎ）基矽酸鹽，從而使其防水性喪（sàng）失。另（lìng）外,這類材料為強（qiáng）堿性物質,對石材（cái）可能存在潛在的隱患（huàn），所以（yǐ）對（duì）文物、古（gǔ）建上的石材要慎用這（zhè）類產品。

有機矽低聚物類石材防護劑（jì）的防護機（jī）理是塗（tú）刷在石材表層上的這些有機矽活性物在毛細作用下進人石材內部，在潮氣的作用（yòng）下生成輕基團，這些羥基團與石材中（zhōng）礦物體的輕基之間重（chóng）新進行化學結合，從而在石材晶（jīng）體上形（xíng）成牢固的網狀（zhuàng）結構斥水（shuǐ）膜層。由於這些矽烷和矽氧烷低聚物特有的物理和化學品性,它們滲人石材孔隙內壁後產生的非極性的保護（hù）膜，能有效阻止極性水的濕潤,而（ér）且因為它們有特殊的結構，在堿性條件下比較穩定，也（yě）防止水泥基層裏的（de）堿分向外滲透和侵蝕。因此，這類防（fáng）護（hù）劑具有防水性好、滲透性強、耐酸堿、耐候性好和保持透氣性等優（yōu）點，是（shì）目前應用最廣的（de）一類石材防護劑，其缺點是防油性能較差。

有機（jī）氟類石材防護劑是利用有機氟化（huà）物特有的低表麵能特性（xìng），使一（yī）般液體（tǐ）無法在被其處理過的石材表麵上鋪展浸潤，從而起到防水、防油、防汙的作用。但是，這些氟化物分子結構相對較大，滲透能（néng）力不如有機矽（guī）產品,防水持久性也比較差，而且成本相對較高。

有機矽材料防（fáng）水性較好，但防油性能較差;而有機氟材料（liào）雖然防油性較好，但防水性卻不夠（gòu）理想。為了克服這些缺點，可（kě）以用有機矽（guī）對有機氟（fú）材料進行改性處理，使改性後的新防（fáng）護（hù）產品既有好的防水能力，又有較強的防油能力。

有機矽和有機氟都有（yǒu）極佳的耐候性，由於其石材防護劑的黏度低，與石材成分可以適當地起（qǐ）反應和滲透較深,使得它們受（shòu）紫外線的影響小，延長了使用壽命。據資料報道，有機矽石材防護劑一般耐候性至少在10年以上，而有機氟石材防護劑一般耐候性至少在15年以上。