專利名稱：：水性石材保護(hù)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(hù)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(hù)組合物、采用了該水性石材保護(hù)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(huì)用到天然石材，如果不對(duì)石材進(jìn)行有效的防護(hù)，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(wèn)題變得尤為突出。在市場(chǎng)上眾多的石材保護(hù)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(diǎn)是1.屬于易燃危險(xiǎn)品，運(yùn)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(hù)組合物的防水防污的持久能力不好，也就是說(shuō)涂覆好防護(hù)劑的石材表面長(zhǎng)時(shí)間浸泡在水中，其防水的能力會(huì)大大降低。目前，已經(jīng)有一些研究力圖解決以上的問(wèn)題，并發(fā)表了相關(guān)的專利和文獻(xiàn)。英國(guó)專利GB806226提出了一種水性石材保護(hù)組合物，該專利主要針對(duì)石灰石的應(yīng)用，通過(guò)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(duì)于石灰石(CaC03)有效，對(duì)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(méi)有效果。同時(shí)，在使用硅酸乙酯溶液時(shí)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(hù)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(hù)組合物。
發(fā)明內(nèi)容為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種新的水性石材保護(hù)組合物配方體系，具體來(lái)說(shuō)是通過(guò)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(shuō)，本發(fā)明提供了一種水性石材保護(hù)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(jī)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(hù)組合物的總重量的百分比計(jì)。本發(fā)明的水性石材保護(hù)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(gè)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(hù)組合物施用在石材表面上的步驟。再一個(gè)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(hù)組合物。參考附圖和下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。圖1表示實(shí)施例1-5和對(duì)比例1在砂巖石上的防水測(cè)試結(jié)果；圖2表示實(shí)施例1-5和對(duì)比例1在石灰石上的防水測(cè)試結(jié)果；圖3表示實(shí)施例6-8和實(shí)施例5在砂巖石上的防水測(cè)試結(jié)果；圖4表示實(shí)施例9-11和對(duì)比例2在砂巖石上的防水測(cè)試結(jié)果；圖5表示實(shí)施例12和對(duì)比例3在砂巖石上的防水測(cè)試結(jié)果；圖6表示對(duì)比例5在砂巖石上的防油污測(cè)試結(jié)果；4圖7表示實(shí)施例13在砂巖石上的防油污測(cè)試結(jié)果；圖8表示實(shí)施例14在砂巖石上的防油污測(cè)試結(jié)果；圖9表示實(shí)施例15在砂巖石上的防油污測(cè)試結(jié)果；圖10表示實(shí)施例5在砂巖石上的防油污測(cè)試結(jié)果；以及圖11表示實(shí)施例13—16在砂巖石上的防水測(cè)試結(jié)果。具體實(shí)施例方式本發(fā)明中，除非特別指明，術(shù)語(yǔ)"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(yǔ)"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(yǔ)"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(guò)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(hù)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(jī)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(hù)組合物的總重量的百分比計(jì)。本發(fā)明的水性石材保護(hù)組合物，具體來(lái)說(shuō)是通過(guò)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(rèn)為，硅酸乙酯發(fā)揮上述作用的機(jī)理如下首先，硅酸乙酯會(huì)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(shuō)明反應(yīng)的機(jī)理:式1(硅酸乙酯會(huì)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(huì)與-OC2H5基團(tuán)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(huì)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(lái)自3M美國(guó)有限公司)。適用于本發(fā)明的有機(jī)溶劑包括但不限于有機(jī)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(hù)組合物配方中的各組分可以配制后儲(chǔ)存待用，也可在使用前按照本發(fā)明配方現(xiàn)場(chǎng)配制。本發(fā)明石材保護(hù)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(jìn)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(bǔ)齊，攪拌30分鐘。本發(fā)明的水性石材保護(hù)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(shí)不含或僅含少量的溶劑。下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)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(jì)。實(shí)施例中使用的材料如下石灰石，產(chǎn)自中國(guó)福建；砂巖石，產(chǎn)自中國(guó)福建；硅酸乙酯，為工業(yè)級(jí)別，來(lái)自上海市國(guó)藥集團(tuán)；N-辛基三乙氧基硅垸乳液為道康寧IE6683，來(lái)自道康寧公司；氟乳液為3M氟硅氧烷乳液SRC220，來(lái)自3M美國(guó)有限公司；苯甲基硅乳液為道康寧510，來(lái)自道康寧公司，硅乳液中苯甲基硅烷的含量為40%;有機(jī)溶劑為工業(yè)級(jí)乙醇，來(lái)自上海市國(guó)藥集團(tuán)；去離子水，來(lái)自3M中國(guó)有限公司；丙烯酸樹(shù)脂RHOPLEXCS-4000，來(lái)自羅門哈斯公司；二丙二醇單甲醚，來(lái)自陶式化學(xué)有限公司；測(cè)試方法防水實(shí)驗(yàn)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(shí)；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(hù)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(kāi)始涂覆第二層。最后在85'C烘箱內(nèi)干燥24小時(shí)；3.另外2片石頭記錄為M0，涂過(guò)保護(hù)組合物的石頭用烘箱干燥過(guò)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(shí)，6小時(shí)，8小時(shí)，24小時(shí)，并分別稱量每片石材的重量。沒(méi)涂過(guò)保護(hù)組合物的石材記錄為M2，涂過(guò)保護(hù)組合物的石材記錄為M3。5.因此，防水性能的計(jì)算方法為防水比率(°/。)=(M2-MO-M3+Ml)/(M2-MO)xi00%防油污測(cè)試用下列各種不同的污染物滴在石材表面，放置24小時(shí)，然后用清水沖洗，如果污漬能被輕易洗去，則說(shuō)明防油性能好，反之，則說(shuō)明防油性能差號(hào)碼油性污漬號(hào)碼水性污漬1機(jī)油5可樂(lè)2醬油6咖啡3色拉油7綠茶4紅藥水8紅酒其中，號(hào)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(hào)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(shí)施例l一5和對(duì)比例1:8配制100克石材保護(hù)組合物，即用型對(duì)比例1實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)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(jìn)行在砂巖石上的防水實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖l所示。圖1中，Bl代表著對(duì)比例，B2-B6代表著實(shí)施例l一5。從上圖可以看出，當(dāng)石材在水中浸泡24小時(shí)，沒(méi)有添加硅酸乙酯的保護(hù)組合物防水性能只有80%左右，通過(guò)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(dá)到91%，如B6所示。圖2是實(shí)施例5在石灰石上的測(cè)試結(jié)果。圖2中，A表示對(duì)比例，B表示實(shí)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(jìn)行了實(shí)施例5在砂巖石上的防油污測(cè)試，如圖10所示。從實(shí)驗(yàn)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(lè)、咖啡、茶等污漬，性能較好，而對(duì)于一些油性的污漬(比如機(jī)油和醬油)，則性能較差。實(shí)施例6—8采用如下配方進(jìn)行實(shí)施例6-8并重復(fù)實(shí)施例5。_實(shí)施例5實(shí)施例6實(shí)施例7實(shí)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(jìn)行在砂巖石上的防水實(shí)驗(yàn)，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(guò)10%時(shí)，防水性能反而會(huì)下降。實(shí)施例9一11和對(duì)比例2為了評(píng)價(jià)不同含量的硅乳液對(duì)配方體系性能的影響，我們進(jìn)行了以下的對(duì)比實(shí)驗(yàn)實(shí)施例10成分/含量對(duì)比例2(A)實(shí)施例9(B)(C)實(shí)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(jìn)行了防水實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)施例9-ll(B-D)防水性能明顯提高。實(shí)施例12和對(duì)比例3為了比較本發(fā)明與英國(guó)專利GB806226在防水性能方面的差別，我們進(jìn)行了以下的實(shí)驗(yàn)配方如下表。_成分/含量實(shí)施例12(A)苯甲基硅乳液硅酸乙酯'5對(duì)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(jìn)行防水實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，英國(guó)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(shí)后的性能下降特別明顯。實(shí)施例13—15和對(duì)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(jìn)行防油污測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6-9所示。其中，圖6為對(duì)比例4，圖7表示實(shí)施例13，圖8表示實(shí)施例14，圖9表示實(shí)施例15。在圖6-9中，左邊的圖表示防油污測(cè)試開(kāi)始時(shí)的狀態(tài)(a)，右邊的圖表示防油污測(cè)試24小時(shí)后的狀態(tài)(b)。由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，實(shí)施例13-15與對(duì)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(shí)施例13—16的防水性能，我們進(jìn)行了以下的實(shí)驗(yàn)，如圖11所示。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，實(shí)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(shí)施例16沒(méi)有添加丙烯酸樹(shù)脂RHOPLEXCS-4000和二丙二醇單甲醚，防水性能要比前述幾種實(shí)施例略差。權(quán)利要求1.一種水性石材保護(hù)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(jī)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(hù)組合物的總重量的重量百分比計(jì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1的水性石材保護(hù)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(hù)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(hù)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(hù)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(hù)組合物，其中所述的有機(jī)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(hù)組合物，其中所述的有機(jī)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(xiàng)的水性石材保護(hù)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(xiàng)的水性石材保護(hù)組合物。全文摘要本發(fā)明提供了一種水性石材保護(hù)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(jī)溶劑，含量為0％-10％；和余量的去離子水，所述含量均以占保護(hù)組合物的總重量的百分比計(jì)。本發(fā)明的水性石材保護(hù)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(shí)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(hù)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(hù)組合物。文檔編號(hào)C04B41/49GK101648823SQ20081021063公開(kāi)日2010年2月17日申請(qǐng)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(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司