有機硅樹脂作為一種新型膠粘劑材料,被廣泛用于石材領域,這是因為它具有良好的粘結性、透明性、疏水性、耐候性、密封性;耐高溫、低溫性能強:安全無毒,工藝簡便。特別是用于天然石材表面的防護處理,既可彌補石材的原生缺陷,又可防止外生污染,長久地保持天然石材典雅大方、自然華貴的裝飾效果。
1 有機硅樹脂的應用原理
純有機硅樹脂在結構上分為兩類,一類是分子主鏈完全由-S-O-鍵構成;另一類是在-S-O-分子鍵中引入B、_ri、Al、sn、Ph等構成多元素有機硅氧烷,進一步提高了樹脂的耐熱性、耐老化性。
近年來.有機硅樹脂的耐熱性研究方向已從有機基聚硅氧烷轉向梯形有機硅氧烷;粘結性、密封性的研究方向從非極性硅氧烷轉向極性含睛聚硅氧烷 ;還可通過用聚酯樹脂、丙烯酸樹脂等材料來改性,進一步完善和發展有機硅樹脂。www.www.dechunwater.cn
有機硅樹脂在石材上的應用原理是偶聯劑的概念[3]。即有機物與無機物之問由硅烷分子塔上一座“橋”,與石材表同的羥基通過縮合反應形成化學鍵結臺,從而大大提高了有機物與無機物的結合力度及耐久、耐候性。其反應原理如下:
2 天然石材的表面防護
隨著大氣環境的不斷惡化,各種污染加速了天然石材的蝕變.使許多著名的石材建筑遭到了破壞,失去了它原有的藝術魅力。因此,人們開始重視石材的防護工作,研制出了各種樹脂防護劑,如:丙烯酸脂、不飽和聚酯、有機硅樹脂、環氧樹脂等。其中,國內外研究最多的是有機硅樹脂,它被石材文物保護專家視為攝有前途的防護材料。
2.1 表面涂膜型有機硅樹脂
表面淙膜型樹脂的防護原理是把有機硅樹脂涂覆在預先處理的石材表面,形成一層光亮如鏡的保護膜,與空氣中的 0、O2、CO2等隔離開來。www.www.dechunwater.cn
國內外有許多專利文獻報導此類樹脂防護劑。文獻[4](日本專利:JP印,186.468)中提到,用有機硅和堿在酸性催化劑作用下反應,合成制備出透明防護劑。該防護劑中含有高濃度的有機硅化合物,用有機硅作為交聯組分。如果石材預先處理不夠,留在石材微孔內的水分、濕氣和鹽可加速石材的腐蝕。因此,文獻[5](日本專利:J 1.23o,276)中又提出用一種濕氣固化型有機硅丙烯酸防護劑來滁覆。該防護劑主要由可水解的含硅丙烯酸樹脂組成,合成的聚合物平均分子量為15,00o。
表面涂膜型有機硅樹脂的優點是:在石材上形成的保護膜,耐熱、耐蝕、耐候,而且有增亮效果。其缺點是:一旦膜破損,難以修復,造成更嚴重的腐蝕。
2. 2 滲透回結型有機硅樹脂
滲透固結型樹脂的防護原理是:通過石材表面滲透到石材內部5—15ram左右(甚至可達50ram),與石材成份中的Si o)反應固定在石材內,形成疏水性的保護層。
此類樹脂防護劑國內外有關文獻報導更多:文獻[6](美國專利:Us,4,478,911)中提出對多孔石材的表面處理使用一種含烷氧基硅烷、水、有機溶劑和聚合催化劑的單相液體混合物,使其通過滲透進入石材微孔隙內聚合,不但提高了石材的整體機械強度,又耐腐蝕。
文獻[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類單體滲透性強,經水解后在石材內部聚合,形成的樹脂耐候性能優良,經過硅烷處理后的石材憎水性大大增加,而其水解聚合揮發出乙醇,使防護處理后的石材具有一定的“呼吸”功能。
文獻[8]中提出,將有機硅玻璃樹脂與改性的丙烯酸、聚酯掭加硅烷偶聯劑、濕氣固化劑、分散劑、流平劑制成清徹如水的液體,然后加人滲透劑醋酸丁脂制備而成。此防護劑在石材表面所形成的水膜如同玻璃.透明晶亮,柔和豐滿。www.www.dechunwater.cn
浙江大學物化所的張秉堅博士與他的同事共同開發了有機硅樹脂的系列防護劑 ,產品代號為ZIYS,其功能:防酸雨、防水斑、防泛堿、防油漬、防污漬和銹斑,滲透深度9—13ram
3 結束語
隨著有機硅樹脂不斷發展,在石材上的應用范圍逐步擴大,如:天然石材的修補所用的膠粘劑是以鉑型氫化硅烷為催化劑制造的有機氫化硅氧烷聚合物;具有耐候性的人造石材是用有機硅改性的樹脂與經硅烷處理的無機填料制造而成的 ;還有石材強化、染色、蝕刻、清洗、施工等工藝過程,都分別用到了有機硅樹脂。因此,有機硅樹脂在石材領域的應用前景相當可觀。
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