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有机硅树脂与石材的防护

浏览次数: 日期:2014年7月9日 14:14

  有机硅树脂作为一种新型胶粘剂材料,被广泛用于石材领域,这是因为它具有良好的粘结性、透明性、疏水性、耐候性、密封性;耐高温、低温性能强:安全无毒,工艺简便。特别是用于天然石材表面的防护处理,既可弥补石材的原生缺陷,又可防止外生污染,长久地保持天然石材典雅大方、自然华贵的装饰效果。

  1 有机硅树脂的应用原理

  纯有机硅树脂在结构上分为两类,一类是分子主链完全由-S-O-键构成;另一类是在-S-O-分子键中引入B、_ri、Al、sn、Ph等构成多元素有机硅氧烷,进一步提高了树脂的耐热性、耐老化性。

  近年来.有机硅树脂的耐热性研究方向已从有机基聚硅氧烷转向梯形有机硅氧烷;粘结性、密封性的研究方向从非极性硅氧烷转向极性含睛聚硅氧烷 ;还可通过用聚酯树脂、丙烯酸树脂等材料来改性,进一步完善和发展有机硅树脂。

  有机硅树脂在石材上的应用原理是偶联剂的概念[3]。即有机物与无机物之问由硅烷分子塔上一座“桥”,与石材表同的羟基通过缩合反应形成化学键结台,从而大大提高了有机物与无机物的结合力度及耐久、耐候性。其反应原理如下:

  2 天然石材的表面防护

  随着大气环境的不断恶化,各种污染加速了天然石材的蚀变.使许多著名的石材建筑遭到了破坏,失去了它原有的艺术魅力。因此,人们开始重视石材的防护工作,研制出了各种树脂防护剂,如:丙烯酸脂、不饱和聚酯、有机硅树脂、环氧树脂等。其中,国内外研究最多的是有机硅树脂,它被石材文物保护专家视为摄有前途的防护材料。

  2.1 表面涂膜型有机硅树脂

  表面淙膜型树脂的防护原理是把有机硅树脂涂覆在预先处理的石材表面,形成一层光亮如镜的保护膜,与空气中的 0、O2、CO2等隔离开来。

  国内外有许多专利文献报导此类树脂防护剂。文献[4](日本专利:JP印,186.468)中提到,用有机硅和碱在酸性催化剂作用下反应,合成制备出透明防护剂。该防护剂中含有高浓度的有机硅化合物,用有机硅作为交联组分。如果石材预先处理不够,留在石材微孔内的水分、湿气和盐可加速石材的腐蚀。因此,文献[5](日本专利:J 1.23o,276)中又提出用一种湿气固化型有机硅丙烯酸防护剂来滁覆。该防护剂主要由可水解的含硅丙烯酸树脂组成,合成的聚合物平均分子量为15,00o。

  表面涂膜型有机硅树脂的优点是:在石材上形成的保护膜,耐热、耐蚀、耐候,而且有增亮效果。其缺点是:一旦膜破损,难以修复,造成更严重的腐蚀。

  2. 2 渗透回结型有机硅树脂

  渗透固结型树脂的防护原理是:通过石材表面渗透到石材内部5—15ram左右(甚至可达50ram),与石材成份中的Si o)反应固定在石材内,形成疏水性的保护层。

  此类树脂防护剂国内外有关文献报导更多:文献[6](美国专利:Us,4,478,911)中提出对多孔石材的表面处理使用一种含烷氧基硅烷、水、有机溶剂和聚合催化剂的单相液体混合物,使其通过渗透进入石材微孔隙内聚合,不但提高了石材的整体机械强度,又耐腐蚀。

  文献[7]中提出:四乙氧基硅烷、三乙氧基甲基硅烷,三甲氧基甲基硅烷等硅烷类单体渗透性强,经水解后在石材内部聚合,形成的树脂耐候性能优良,经过硅烷处理后的石材憎水性大大增加,而其水解聚合挥发出乙醇,使防护处理后的石材具有一定的“呼吸”功能。

  文献[8]中提出,将有机硅玻璃树脂与改性的丙烯酸、聚酯掭加硅烷偶联剂、湿气固化剂、分散剂、流平剂制成清彻如水的液体,然后加人渗透剂醋酸丁脂制备而成。此防护剂在石材表面所形成的水膜如同玻璃.透明晶亮,柔和丰满。

  浙江大学物化所的张秉坚博士与他的同事共同开发了有机硅树脂的系列防护剂 ,产品代号为ZIYS,其功能:防酸雨、防水斑、防泛碱、防油渍、防污渍和锈斑,渗透深度9—13ram

  3 结束语

  随着有机硅树脂不断发展,在石材上的应用范围逐步扩大,如:天然石材的修补所用的胶粘剂是以铂型氢化硅烷为催化剂制造的有机氢化硅氧烷聚合物;具有耐候性的人造石材是用有机硅改性的树脂与经硅烷处理的无机填料制造而成的 ;还有石材强化、染色、蚀刻、清洗、施工等工艺过程,都分别用到了有机硅树脂。因此,有机硅树脂在石材领域的应用前景相当可观。

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