侯建華? 胡云林
(1．中國石材5-,_lk協(xié)會，北京100831；2．中國建筑材料科學(xué)研究院，北京100024)

摘要：依據(jù)石材防護劑的性能，將防護劑進行了階段性劃分，以圖形的形式闡述了各類防護劑的防護
機理，并針對防護劑使用應(yīng)注意的普遍性問題，提出了見解。
關(guān)鍵詞：石材防護劑 防護機理注意事項

石材防護劑經(jīng)過若干年的發(fā)展，已經(jīng)成為石材行業(yè)中應(yīng)用技術(shù)增長最快的領(lǐng)域之一，本文試圖將防護劑的歷史進程及防護機理進行了歸納，以期使讀者對防護劑的發(fā)展有一個了解。

一．石材防護劑防護機理

1、第一代石材防護劑——松節(jié)油、松樹汁、樹膠等。

這類材料防護效果很差，而且這些材料未形成工業(yè)化生產(chǎn)，使用的量及部位很有限。因而早期無人去研究它的防護機理，其使用、維護也沒有形成一整套經(jīng)驗和操作規(guī)程，一切全是隨意和個體的施實。有些資料并不把早期古代人類這些防護材料列為石材防護劑的范疇。其防護的機理主要基于當(dāng)時人們?yōu)槎氯目锥础⒘严?、防水、防滲的主觀意愿。

2、第二代石材防護劑—— 石蠟

它是較早的防護劑。采用在石材表面涂覆蠟的方法，在石材表面形成致密的蠟?zāi)?，從而阻隔水、油、灰塵等污物的侵人。但蠟水將石材的微孔完全封堵，阻礙了石材的透氣性，使石材內(nèi)部的水份或石材底部的水份無法正常排出，極易在石材上形成水漬、濕痕、返堿等石材“病癥”。蠟?zāi)て涮匦允禽^粘，且易受污染，形成蠟垢，更不易清洗，蠟?zāi)さ哪湍バ詷O差，需要經(jīng)常打蠟才能維護其光澤。然而，如果在某些部位經(jīng)常打蠟，會使該部位石材顏色變深，失去原有色彩和質(zhì)感，從當(dāng)初為防護的目的出發(fā)又變成了人為的破壞。蠟的涂覆只是在地面使用并好操作，在立面及高層立面使用就相當(dāng)困難，更為困難的是一但蠟滲透到石材內(nèi)部，一般就很難清除，除非將石材表面打磨掉，費時費力，很不經(jīng)濟。涂蠟后不易清除，對以后使用新型防護劑很困難；使用蠟防護后需要經(jīng)常反復(fù)上蠟，尤其公共場所；其耐候性也較差、更不耐磨等。所以，將蠟的防護稱為”暫時性”的防護劑。隨著人們對蠟性能的逐漸認(rèn)識，現(xiàn)在已經(jīng)很少用蠟作為長久的石材防護劑了。因蠟的使用帶來了新的石材“病癥”，也出現(xiàn)了專門用于去除蠟的石材化學(xué)品——除蠟劑、起蠟水。

雖然，蠟作為第二代石材防護劑經(jīng)過近幾年的改進，在使用功能上有很大的提高，如流動性、粘性、光澤度等都有質(zhì)的改進。但是只要防護劑仍存在蠟的成份，在石材防護上就會或多或少的存在上述鄙端。所以，建議石材裝飾裝修者要以多功能滲透型防護劑為首選產(chǎn)品。石材涂蠟后在石材表面形成的蠟層如圖1(a)所示。

3、第三石材代防護劑— — 非滲透(填充)性膜層涂料，包括有色和無色系列，它是在石材的表面形成一層致密的保護膜，達到石材與污染源的隔絕，從而防污、防水、防油的目地。一般是通過有機溶劑溶解或稀釋一些高分子材料來制取這類防護劑，如丙烯酸樹脂、甲基硅酸鈉、甲基硅酸鉀等無機非金屬硅酸鹽類產(chǎn)品等。與石蠟相比，防水性、耐污性、壽命、使用范圍都有很大提高，部分產(chǎn)品已經(jīng)有填補，滲透能力，但透氣性仍較差，使石材內(nèi)及石材背部的水份在裝修后仍不能排出，易使石材產(chǎn)生“病變”。而化學(xué)品的覆膜會在一定程度上改變石材的質(zhì)感和色澤，對抗紫外線、老化、耐久都不是很好，而且覆膜易磨損、起層、脫落，帶動石材成片狀撥離，需要經(jīng)常修補。由于此類防護品使用的有機溶劑揮發(fā)后才能使膜層固化。所以揮發(fā)物有毒性，產(chǎn)品易燃，在施工時易對人造成傷害或污染環(huán)境。作為快速防護有一定的使用市場，但市場應(yīng)用面不大，在一些低端產(chǎn)品上可使用，在環(huán)保要求高及需長久防護的石材上不易使用。其防護原理見圖2和圖1(b)。

這類防護劑的代表產(chǎn)品是丙烯酸樹脂，也是石材使用較多的一類低擋防護劑；而填充型防護劑則是一些硅酸鹽類產(chǎn)品，早期是磚瓦的防水劑，現(xiàn)在用在石材上已顯得落伍。

4、第四代防護劑——滲透型、浸潤型、透氣型防護劑。其原理是通過溶劑將有機物滲透到石材表面及淺表層，在表層及淺表層形成保護膜，從而達到防污、防水、防油等的目地，見圖3。此類防護劑既能防污又不影響石材透氣性，不會使污物滯留在石材內(nèi)部，減少了產(chǎn)生“病變”的機率，便于清洗、耐老化、抗紫外線都高于第三代防護劑，是近年來使用逐漸增多的石材防護產(chǎn)品。分為水劑型和溶劑型兩類。使用最多是水溶性有機硅和溶劑型有機硅。

(1)、有機硅防護劑透氣的關(guān)鍵
石材防護劑中只有有機硅類防護劑具有透氣性能，即石材的孔隙、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、微裂隙、孔洞等在涂刷有機硅防護劑后，仍與空氣相通，形成石材內(nèi)部的水份(在壓力下)可以出去，而外部的水份、污染源又不能滲入的特性，從而形成防水、防污、防油功能，形成這種獨特功能是有機硅分子結(jié)構(gòu)的孔隙所致。有機硅涂刷在石材表而后，經(jīng)過滲透，進入石材表而及淺表層，成為一種樹根狀的滲入薄膜層。這與一般蠟層，一些樹脂，如丙烯酸樹脂覆蓋式、填充式的防護不同，那些形式的防護通常全部將石材孔道堵塞、并封閉起來。

而有機硅的膜層除滲透人石材表層、淺表層外，并且極薄的膜層(約有3 m厚)還均勻分布著一些透氣孔，這些透氣孔的直徑比水分子小， 比水蒸氣分子直徑大。所以，當(dāng)石材裝飾面內(nèi)或背而產(chǎn)生水份，因溫度升高、壓力增大，石材內(nèi)及石材底而水份會變?yōu)槌睔狻魵夥肿?，從有機硅孔隙中釋放 來；而由于有機硅薄層上的孔隙又小于外界水分子，進而外界水，及含水的污物就無法進入石材內(nèi)部，達到防水、防污，防油的目的。水分子、有機硅膜層孔隙、蒸氣分子之間直經(jīng)大小的關(guān)系見圖4。其直徑關(guān)系為：水分子直徑>有機硅孔隙直徑>水蒸氣水分子直徑。

(2)、有機硅防護劑的耐候性
由于有機硅防護劑的低粘度，與石材成份可以適當(dāng)?shù)匾鸱磻?yīng)和滲透性較深，使得它受紫外線影響相對變小，延長了使用壽命。據(jù)資料報道，有機硅防護劑一般耐候性至少在1O年以上，這是它與傳統(tǒng)的甲基硅酸鈉相比有了很長的壽命(甲基硅酸鈉現(xiàn)已禁止在石材裝飾工程上使用)。

5、第五代防護劑——浸潤強力含氟滲透型防護劑。它是一種含固體量30％ 一40％的強滲透性防護劑。其特性是強滲透性，將防水、防油、防污的納米級材料滲透到石材的內(nèi)部，并形成結(jié)晶的保護層，石材透氣性好，拒污力強，由于使用了憎水性、耐候性十分明顯的氟材料，如硅氟樹脂、含氟丙烯酸樹脂等，有30年以上的耐候時間，對水一類的液體有極強的排斥性，見圖5。一些產(chǎn)品在其中加了抗紫外線材料、納米級材料，使防護劑耐久性、滲透性更強。使用環(huán)保型溶劑或水溶劑，都使這一類產(chǎn)品成為近年來普遍受歡迎的新產(chǎn)品。

這種浸潤強力含氟滲透型防護劑的技術(shù)含量在于經(jīng)過分子設(shè)計、裁減、配位等化學(xué)手段，使生產(chǎn)出的防護劑能發(fā)揮出最大的功效，尤其耐候性十分卓越，其對比試驗見圖6，這一技術(shù)是石材化學(xué)領(lǐng)域中最前沿的研究課題與成果。

二、石材防護劑使用應(yīng)注意的事項

許多石材防護劑的施工人員，在使用了防護劑后，經(jīng)檢測往往防護效果不理想，甚至很不理想。究其原因不外乎三個方面：即防護劑是否品質(zhì)不佳，這要通過正規(guī)檢測來判斷；是否施工操作不正確；是否選對了適合該品種使用的防護劑，這應(yīng)當(dāng)依據(jù)防護劑的品種性能來判定，像洞石涂刷防水型的，也不可能防水(因為這種石材本身就是有孔洞的，極易吸水貯水于洞孔中)。在排除了第一、 種原因之后，正確的使用方法就格外重要。

(1)、涂刷防護劑必須使石材干透

石材干透是為了使它能充分的吸收防護劑。一些施工者為了節(jié)約時間，降低成本，對一些尚未干燥或剛剛切割完(用金剛石圓鋸片加水冷卻切割)的石材即刻涂刷防護劑，以至于防護劑囚石材內(nèi)部水份已飽和，而根本無法滲入，造成滲透效果不理想，反應(yīng)在防護效果上也不理想。

實際操作中對石材干燥后使用防護劑十分必要，工廠加工的板材，可放人加熱爐中烘干；_r地現(xiàn)場應(yīng)將石材陰干或日曬，然后再涂刷防護劑。

對覆蓋型、覆膜型的防護劑，要求石材干燥也十分必要，如果石材水份很大就將其覆蓋后，水份被密封在石材內(nèi)， 日后水份必將會呈現(xiàn)出密封型的水斑。
家庭局部維護或裝修，可使用瓦斯噴槍或紅外加熱爐等來烘干局部石材(大面積裝修或維修不使用此法，只適合小面積使用)。瓦斯噴槍火焰要控制好，使供氧系統(tǒng)暢通，火焰須 藍色。否則，紅火焰產(chǎn)生不完全燃燒后的碳黑會重新污染石材。瓦斯槍在點燃后在石材表面的移動速度要適當(dāng)，移動呈“之”字形，速度不能太快，太快熱量傳遞給石材不夠多，無法使其中水份蒸發(fā)排 ；若移動速度太慢，溫度在局部過高，會使石材表面粒顆膨脹爆裂，形成火燒板特征。使用家庭健身用的遠紅外線烤燈一類產(chǎn)品烘干石材，也是近年來裝修烘干石材的好方法，其溫度高，但不至于促使石材爆裂。

加熱烘干的石材須降到40~C以下才能使用防護劑。不管是工廠化烘干還是施工工地烘干石材；還是住宅、辦公室、家庭小型裝修、防護石材，石材加熱后都應(yīng)至少使石材溫度下降至40~C以下，才能施用防護劑。其主要原因是，溫度過高，防護劑尚未完全滲入石材內(nèi)部即被烘干，滲透效果不好，而且第一遍硬化后，第二遍涂刷后很難再深入滲入，最終使防護效果下降。對于溶劑型的防護劑更應(yīng)注意溫度不要過高。

對覆膜型的防護劑，如蠟劑，石材溫度太高，涂蠟后不易干燥，蠟呈黏稠狀，落入的塵灰、雜物后會黏入蠟層。所以，溫度也應(yīng)低下來，才能盡快使覆蓋層在短時間內(nèi)硬化。

(2)、涂刷防護劑一定要足量、均勻防護劑的涂刷一定要在第一遍有足夠的量，因為第一遍量不足，待揮發(fā)后再涂第二遍，往往滲入的深度不如第一遍深。量的足與不足一般因石材吸水率不同無法統(tǒng)一指標(biāo)，但依據(jù)實踐經(jīng)驗而知，量足時會在石材表面暫時出現(xiàn)防護劑的水膜狀，即表現(xiàn)為石材表面有防護劑，但也不應(yīng)流走，也未全滲下去，這一暫時的現(xiàn)象應(yīng)為幾分鐘至數(shù)分鐘不等，依樣品決定，必要時可做小樣品試驗一下。

(3)、涂刷防護劑通常用刷涂、滾涂，噴涂涂刷時應(yīng)一刷挨一刷的涂，不允許有遺漏點，也應(yīng)盡量避免某一點重復(fù)刷多遍，至使某些板面防護力強，某些板面沒有防護力。其滾涂、噴涂也應(yīng)類似刷涂，不應(yīng)有遺漏和過多重復(fù)。

使用浸醮法涂刷防護劑，可在平底塑料槽中倒入適量防護劑，不能淹沒石材，浸醮石材時在可在板材下面墊上玻璃棒，注意要對石材進行兩面浸泡。因為防護劑全部淹沒石材后，因石材內(nèi)氣體不能排出，使防護劑無法更多的滲入，浸醮法使用石材防護劑如圖7.

清除多余石材防護劑。不管使用那種涂法，在幾分鐘后，仍有少量防護劑呈液體狀殘留在石材表面，應(yīng)用軟布(不要用棉屑或絲絨)擦試并吸掉這些殘液。因為如不迅速吸收掉這些殘液，待溶劑揮發(fā)后，殘留的防護劑就會形成不平的膜層，視覺上感到凹凸不平，影響石材的光澤度，必要時還要再拋光打磨。
(4)、經(jīng)過處理過的石材部位要充分干燥

溶劑型的讓其充分揮發(fā)完有機溶劑，使樹脂充分硬化；水性的讓其水份完全干燥，使石材內(nèi)的小分子量物質(zhì)充分與石材內(nèi)顆粒結(jié)合。一般涂刷防護劑后至少放置48h以上，并且避免高溫、熱水、臟物或人為污染。之后，就可以正常使用了。

(5)、六面使用石材防護劑的方法

石材的6面防護是對石材的6個面(對矩型而言，對異型材，面的數(shù)量就更多)涂抹化學(xué)防護劑，以達到防護的目地，所謂6面防護實際上也是全面(立體)的防護。

石材在裝修后要面對上下左右的污染，下面主要是水泥砂漿的滲透；表面上有水、油、生活污物污染、工業(yè)污染；左右有相鄰填縫膠、水泥等的污染。所以對石材的全面防護是近年來在裝修行業(yè)普遍認(rèn)可的方法。其操作方法是必須在裝修前先進行防護處理，有浸泡、滾涂、噴涂、刷涂等。之后要涼干24h，再專門進行效果檢驗，以確定最后使用的防護劑牌號是否對應(yīng)。然后，才可大規(guī)模的在工程上使用。正面(裝飾面)使用的防護劑應(yīng)使用中性、無味、無毒的水性防護劑為主，有硅機、含氟樹脂均可。而石材側(cè)面背面建議使用石材密封劑或滲透密封劑，為的是防止從石材背面返上的堿類物質(zhì)，密封劑可使用丙烯酸樹脂等。在石材背面及側(cè)面使用石材密封型防護劑，因為是高分子樹脂材料，在一定程度上會影響石材與水泥砂漿的粘結(jié)。因此，有必要作界面處理，即在涂刷石材密封劑之后，尚未干燥前，在石材背面，側(cè)面均勻地撒上薄薄一層36目以粗的干凈黃砂，以增加石材粘接面的粗糙度，利于石材與水泥砂漿粘接強度，在密封劑完全干燥后，將浮砂掃去，然后鋪粘石材，這樣石材的粘接牢固度會明鮮提高?；蛘呤褂媒陙黹_發(fā)的界面劑來克服粘接力下降的問題。對于干掛式(不使用水泥砂漿)的立面裝飾可以不使用黃砂作界面處理。

在操作中應(yīng)當(dāng)盡量使用全立體防護，不要只做單面防護；應(yīng)涂兩遍以上防護劑的不應(yīng)減少；應(yīng)按疊加涂刷和疊加與縱橫結(jié)合涂刷工藝的不要減少，如圖8所示。

稀釋過度使防護劑失去功效也是減弱防護功效的常見操作問題。因此，需嚴(yán)格按照比例兌離子水或溶劑。

6面立體防護時，并不是將整塊石材完全浸泡在防護液中，那樣會使石材周圍壓力均等，石材內(nèi)部的空氣無法排出，如圖9所示，防護液無法滲入到更深的內(nèi)部，減少滲人量，干燥后最終影響防護效果。

正確的6面防護劑使用是在將石材浸入到防護劑后，始終有一個面露在外面。與空氣接觸，使石材內(nèi)空氣能有通道排出，然后逐面浸泡，完成6面整體防護。如圖10所示。6面整體防護使用噴涂、滾涂，并使用不同類型防護劑的方法，也是簡便、經(jīng)濟、效率高的防護方法。

(6)、耐高溫105~C±5~C檢測的必要性

因為夏季室外墻面很容易達到這一溫度，如105~C±3~C后防護劑防水、防油、防污效果大為降低，對這種防護劑的使用范圍就應(yīng)受到限制。

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