專利名稱：：水性石材保護組合物、石材表面處理方法和石材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種石材保護組合物、石材表面處理方法和石材，尤其涉及一種水性石材保護組合物、采用了該水性石材保護組合物的石材表面處理方法和石材。
背景技術(shù)：
：由古至今，很多高檔酒店及辦公樓宇都會用到天然石材，如果不對石材進行有效的防護，石材自身很容易受到污染和破壞，比如容易產(chǎn)生'水斑'、'白華'、'鐵銹'等病癥。在當(dāng)今環(huán)境日益惡化的情況下，問題變得尤為突出。在市場上眾多的石材保護組合物產(chǎn)品中，絕大部分是屬于溶劑型配方體系，這種配方的主要缺點是1.屬于易燃危險品，運輸以及施工操作受到較大限制；2.溶劑的刺激性氣味較大，客戶以及施工人員容易受到一定的傷害；3.溶劑型配方容易改變石材本身的色澤。目前市售的水性配方體系的石材保護組合物的防水防污的持久能力不好，也就是說涂覆好防護劑的石材表面長時間浸泡在水中，其防水的能力會大大降低。目前，已經(jīng)有一些研究力圖解決以上的問題，并發(fā)表了相關(guān)的專利和文獻。英國專利GB806226提出了一種水性石材保護組合物，該專利主要針對石灰石的應(yīng)用，通過先在石材表面涂一層2。/。TEOS(硅酸乙酯)酒精溶液，等表面干燥后再涂一層苯甲基硅乳液。然而該專利僅僅對于石灰石(CaC03)有效，對于不含石灰石或者含石灰石量較少的砂巖石和花崗石(Si02)沒有效果。同時，在使用硅酸乙酯溶液時必須用98%乙醇作為溶劑。因此，目前急需一種具有良好的防水、防油污性能的水性石材保護組合物。尤其是急需一種既具有良好的防水、防油污性能，又不需要使用溶劑或者僅使用很少量溶劑的水性石材保護組合物。
發(fā)明內(nèi)容為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種新的水性石材保護組合物配方體系，具體來說是通過在配方中添加少量的硅酸乙酯(TEOS)，形成Si-O-Si化學(xué)鍵，從而提高石材表面的防水以及防油污的性能。具體地說，本發(fā)明提供了一種水性石材保護組合物，其系采用如下配方配制而成硅酸乙酯，含量為0.1%—20%;硅乳液和/或氟乳液，含量為10%—40。％;有機溶劑，含量為0。％—10%;禾口余量的去離子水，所述含量均以占保護組合物的總重量的百分比計。本發(fā)明的水性石材保護組合物既具有良好的防水、防油污性能，又不需要使用溶劑或者僅使用很少量溶劑。本發(fā)明的另一個方面提供了一種石材表面處理方法，包括將本發(fā)明的水性石材保護組合物施用在石材表面上的步驟。再一個方面，本發(fā)明提供了一種石材，其至少部分表面施用了本發(fā)明的水性石材保護組合物。參考附圖和下面的詳細描述，本發(fā)明的特征和優(yōu)點將更加明顯。圖1表示實施例1-5和對比例1在砂巖石上的防水測試結(jié)果；圖2表示實施例1-5和對比例1在石灰石上的防水測試結(jié)果；圖3表示實施例6-8和實施例5在砂巖石上的防水測試結(jié)果；圖4表示實施例9-11和對比例2在砂巖石上的防水測試結(jié)果；圖5表示實施例12和對比例3在砂巖石上的防水測試結(jié)果；圖6表示對比例5在砂巖石上的防油污測試結(jié)果；4圖7表示實施例13在砂巖石上的防油污測試結(jié)果；圖8表示實施例14在砂巖石上的防油污測試結(jié)果；圖9表示實施例15在砂巖石上的防油污測試結(jié)果；圖10表示實施例5在砂巖石上的防油污測試結(jié)果；以及圖11表示實施例13—16在砂巖石上的防水測試結(jié)果。具體實施例方式本發(fā)明中，除非特別指明，術(shù)語"硅乳液"是指含硅氧鍵-Si-O-Si-為骨架的聚硅氧烷,其中聚硅氧垸的含量大約10%-40%，分散介質(zhì)為水或者乙醇。本發(fā)明中，除非特別指明，術(shù)語"氟乳液"是指含氟碳鍵-F-C-為骨架的聚氟碳化合物，其中聚氟碳化合物含量大約10%-40%,分散介質(zhì)為水或者乙醇。本發(fā)明中，除非特別指明，術(shù)語"石材"是指天然石材或人造石材，包括但不限于砂巖石，花崗石，石灰石，大理石，還包括天然石材經(jīng)過粉碎后造型得到的材料，例如不同材質(zhì)的天然石材和水泥混合得到的材料，以及包括各種人造石材料,例如各種人造大理石以及拋光磚等等。本發(fā)明提供了一種水性石材保護組合物，其系采用如下配方配制而成硅酸乙酯，含量為0.1%—20%;硅乳液和/或氟乳液，含量為10%—40%;有機溶劑，含量為0%—10%;禾n余量的去離子水，所述含量均以占保護組合物的總重量的百分比計。本發(fā)明的水性石材保護組合物，具體來說是通過在配方中添加少量的硅酸乙酯(TEOS)提高石材表面的防水以及防油污的性能。盡管不愿被理論所束縛，但是發(fā)明人認為，硅酸乙酯發(fā)揮上述作用的機理如下首先，硅酸乙酯會與硅乳液和/或氟乳液中反應(yīng)形成Si-O-Si化學(xué)鍵,如式1所示，然后與石材表面的羥基反應(yīng)，從而提高石材表面的防水以及防油污的性石材表面下面以N-辛基三乙氧基硅烷乳液為例，說明反應(yīng)的機理:式1(硅酸乙酯會與硅乳液和/或氟乳液反應(yīng))OC2H5OC2H5—Si—OC2H5+\^0、sP^+H2010'、OC2H5從式1可以看出，硅酸乙酯會與-OC2H5基團發(fā)生反應(yīng)，生成一種新的化合物；從式2中可以看出，該新化合物會與石材表面的羥基-OH發(fā)生反應(yīng)，從而能更好地與石材晶體相結(jié)合。適用于本發(fā)明的硅乳液包括但不限于甲基硅氧垸乳液，乙氧基硅氧烷乳液,丙基硅氧烷乳液，N-辛基三乙氧基硅垸乳液。其中硅乳液中的硅氧烷含量一般為10重量％—40重量％。優(yōu)選為N-辛基三乙氧基硅垸乳液。適用于本發(fā)明的氟乳液包括但不限于甲基氟硅氧烷乳液,乙氧基氟硅氧垸乳液,丙基氟硅氧烷乳液。特別優(yōu)選乙氧基氟硅氧烷乳液，例如3M氟石材表面OC2H5—Si-OC2H5OC2H5+C2H50H式1式2(與石材表面的羥基反應(yīng))OOOHSi_i_1!十OOC2H5—Si—OC2H5OC2H5式26硅氧烷乳液SRC220(來自3M美國有限公司)。適用于本發(fā)明的有機溶劑包括但不限于有機醇類，包括乙醇，甲醇，乙二醇，或者醚類,包括二乙二醇單丁醚,二丙二醇單甲醚。優(yōu)選乙醇。本發(fā)明水性石材保護組合物配方中的各組分可以配制后儲存待用，也可在使用前按照本發(fā)明配方現(xiàn)場配制。本發(fā)明石材保護組合物的配方體系的調(diào)配可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的調(diào)配工藝。例如，可以按照下面描述的方式進行調(diào)配在常溫常壓下，在燒杯中，先加入預(yù)先稱量好的硅乳液或者氟乳液，然后加入一定量的硅酸乙酯，再加入一定量的溶劑，最后加入去離子水。攪拌30分鐘，至物料均勻。最后把余量的水補齊，攪拌30分鐘。本發(fā)明的水性石材保護組合物具有良好的防水及防油污性能，但不改變石材本身的色澤，同時不含或僅含少量的溶劑。下面通過實施例進一步對本發(fā)明進行說明。除非特別指明，本發(fā)明中出現(xiàn)的百分比、份數(shù)等等都以重量計。實施例中使用的材料如下石灰石，產(chǎn)自中國福建；砂巖石，產(chǎn)自中國福建；硅酸乙酯，為工業(yè)級別，來自上海市國藥集團；N-辛基三乙氧基硅垸乳液為道康寧IE6683，來自道康寧公司；氟乳液為3M氟硅氧烷乳液SRC220，來自3M美國有限公司；苯甲基硅乳液為道康寧510，來自道康寧公司，硅乳液中苯甲基硅烷的含量為40%;有機溶劑為工業(yè)級乙醇，來自上海市國藥集團；去離子水，來自3M中國有限公司；丙烯酸樹脂RHOPLEXCS-4000，來自羅門哈斯公司；二丙二醇單甲醚，來自陶式化學(xué)有限公司；測試方法防水實驗71.取4片砂巖石，尺寸大小為50mmx80mmx20mm，清洗干凈后放在60。C烘箱內(nèi)干燥24小時；2.取其中的2片石頭，等冷卻到室溫后，用小毛刷將上述配好的保護組合物均勻地涂覆在石材的6面上。等第一層干燥大約20分鐘后，開始涂覆第二層。最后在85'C烘箱內(nèi)干燥24小時；3.另外2片石頭記錄為M0，涂過保護組合物的石頭用烘箱干燥過后，記錄為M1。用電子天平稱量，記下讀數(shù)。4.將上述4片石材浸入清水中，分別靜置2小時，6小時，8小時，24小時，并分別稱量每片石材的重量。沒涂過保護組合物的石材記錄為M2，涂過保護組合物的石材記錄為M3。5.因此，防水性能的計算方法為防水比率(°/。)=(M2-MO-M3+Ml)/(M2-MO)xi00%防油污測試用下列各種不同的污染物滴在石材表面，放置24小時，然后用清水沖洗，如果污漬能被輕易洗去，則說明防油性能好，反之，則說明防油性能差號碼油性污漬號碼水性污漬1機油5可樂2醬油6咖啡3色拉油7綠茶4紅藥水8紅酒其中，號碼l-4分別表示滴在石材左邊的4種污漬(從上到下排列)，號碼5-8分別表示滴在石材右邊的4種污漬(從上到下排列).實施例l一5和對比例1:8配制100克石材保護組合物，即用型對比例1實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5成分/含量(Bl)(B2)(B3)(B4)(B5)(B6)N-辛基三乙氧基硅烷乳液40克40克40克40克40克40克硅酸乙酯01克2克3克4克5克去離子水60克59克58克57克56克55克溶液配好后，根據(jù)上面描述的方法進行在砂巖石上的防水實驗。實驗結(jié)果如圖l所示。圖1中，Bl代表著對比例，B2-B6代表著實施例l一5。從上圖可以看出，當(dāng)石材在水中浸泡24小時，沒有添加硅酸乙酯的保護組合物防水性能只有80%左右，通過添加不同量的硅酸乙酯，石材的防水性能大大增加，最大可以達到91%，如B6所示。圖2是實施例5在石灰石上的測試結(jié)果。圖2中，A表示對比例，B表示實施例5，從上圖可以看出，本發(fā)明由于組合使用硅酸乙酯和N-辛基三乙氧基硅烷乳液，從而極大地提高了在石灰石上的防水性能。為了比較上述配方在防油污方面的能力，我們進行了實施例5在砂巖石上的防油污測試，如圖10所示。從實驗結(jié)果可以看出，上述基于硅氧烷體系的配方在防止水性類的污漬，包括可樂、咖啡、茶等污漬，性能較好，而對于一些油性的污漬(比如機油和醬油)，則性能較差。實施例6—8采用如下配方進行實施例6-8并重復(fù)實施例5。_實施例5實施例6實施例7實施例8成分/含量(A)(B)(C)(D)N-辛基三乙氧基硅垸乳液40404040硅酸乙酯5555乙醇01015去離子水55504540用以上相同的方法進行在砂巖石上的防水實驗，結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，在配方中不添加乙醇或者僅添加5%-10%的乙醇溶液，都可以賦予石材優(yōu)異的防水性能。而如果乙醇溶液添加超過10%時，防水性能反而會下降。實施例9一11和對比例2為了評價不同含量的硅乳液對配方體系性能的影響，我們進行了以下的對比實驗實施例10成分/含量對比例2(A)實施例9(B)(C)實施例11(D)N-辛基三乙氧基硅垸乳液10102540硅酸乙酯0去離子水90857055按照以上的方法，在砂巖石上進行了防水實驗，實驗結(jié)果如圖4所示。由圖4可看出，與僅采用N-辛基三乙氧基硅垸乳液的對比例2(A)相比，組合使用硅酸乙酯和N-辛基三乙氧基硅烷乳液的實施例9-ll(B-D)防水性能明顯提高。實施例12和對比例3為了比較本發(fā)明與英國專利GB806226在防水性能方面的差別，我們進行了以下的實驗配方如下表。_成分/含量實施例12(A)苯甲基硅乳液硅酸乙酯'5對比例3(B)40210乙醇58N-辛基三乙氧基硅烷乳液40去離子水55按照同樣的方法，在砂巖石上進行防水實驗，實驗結(jié)果如圖5所示。從實驗結(jié)果可以看出，英國專利GB806226配方的防水性能明顯比該發(fā)明要差，尤其在浸水24小時后的性能下降特別明顯。實施例13—15和對比例4配方如下表。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>用以上4種配方的溶液在砂巖石上涂覆好后，進行防油污測試。實驗結(jié)果如圖6-9所示。其中，圖6為對比例4，圖7表示實施例13，圖8表示實施例14，圖9表示實施例15。在圖6-9中，左邊的圖表示防油污測試開始時的狀態(tài)(a)，右邊的圖表示防油污測試24小時后的狀態(tài)(b)。由以上實驗結(jié)果可以看出，實施例13-15與對比例4相比，石材的防油污能力得到大大的提高。為了比較實施例13—16的防水性能，我們進行了以下的實驗，如圖11所示。由實驗結(jié)果可以看出，實施例13—15，隨著3M氟硅氧烷乳液SRC220的增加，防水性能也得到明顯的提高。而實施例16沒有添加丙烯酸樹脂RHOPLEXCS-4000和二丙二醇單甲醚，防水性能要比前述幾種實施例略差。權(quán)利要求1.一種水性石材保護組合物，其系采用如下配方配制而成硅酸乙酯，含量為0.1％-20％；硅乳液和/或氟乳液，含量為10％-40％；有機溶劑，含量為0％-10％；和余量的去離子水，所述含量均以占該石材保護組合物的總重量的重量百分比計。2.根據(jù)權(quán)利要求1的水性石材保護組合物，其中所述的硅乳液選自甲基硅氧垸乳液,乙氧基硅氧烷乳液,丙基硅氧烷乳液，N-辛基三乙氧基硅烷乳液或它們的混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求1的水性石材保護組合物，其中所述的硅乳液為N-辛基三乙氧基硅垸乳液。4.根據(jù)權(quán)利要求1的水性石材保護組合物，其中所述的氟乳液選自甲基氟硅氧垸乳液，乙氧基氟硅氧烷乳液,丙基氟硅氧烷乳液或它們的混合物。5.根據(jù)權(quán)利要求1的水性石材保護組合物，其中所述的氟乳液為乙氧基氟硅氧垸乳液。6.根據(jù)權(quán)利要求1的水性石材保護組合物，其中所述的有機溶劑選自乙醇，甲醇,乙二醇,二乙二醇單丁醚,二丙二醇單甲醚或它們的混合物。7.根據(jù)權(quán)利要求1的水性石材保護組合物，其中所述的有機溶劑為乙醇。8.—種石材表面處理方法，包括將根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項的水性石材保護組合物施用在石材表面上的步驟。9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述石材選自砂巖石，花崗石，石灰石，大理石。10.—種石材，其至少部分表面施用了根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項的水性石材保護組合物。全文摘要本發(fā)明提供了一種水性石材保護組合物，其系采用如下配方配制而成硅酸乙酯，含量為0.1％-20％；硅乳液和/或氟乳液，含量為10％-40％；有機溶劑，含量為0％-10％；和余量的去離子水，所述含量均以占保護組合物的總重量的百分比計。本發(fā)明的水性石材保護組合物具有良好的防水及防油污性能，但不改變石材本身的色澤，同時不含或僅含少量的溶劑。還提供了一種石材表面處理方法，包括將本發(fā)明水性石材保護組合物施用在石材表面上的步驟。另外還提供了一種石材，其至少部分表面施用了本發(fā)明的水性石材保護組合物。文檔編號C04B41/49GK101648823SQ20081021063公開日2010年2月17日申請日期2008年8月13日優(yōu)先權(quán)日2008年8月13日發(fā)明者卓李,陳婷娜申請人:3M創(chuàng)新有限公司