一种石材表面防护剂的制备方法 所属领域
本发明涉及到一种石材表面防护剂的制备方法，特别是涉及到花岗岩、砂岩、大理石建筑石材、文物石刻及磨面瓷砖的表面防护剂的制备方法。
背景技术
众所周知，天然石材如大理石、花岗岩和砂岩，广泛应用于建筑物中，作为高楼大厦的墙面和地面材料，使建筑物显得豪华亮丽。但是，此类石材发育有微孔，易吸收水分、污染物和大气中的腐蚀性气体。在使用中会发生各种石材病症，如水斑、吐黄、霉斑、砭碱及各种浸入性污染，致使原本亮丽的石材失去装饰效果，清洗和治理很困难。为了防止石材的病变，在国内外出现了石材表面养护和治理技术。
在《石材》1999年第7期“石材表面防护剂的研究”一文中得知，有机硅树脂作为石材表面防护剂，是目前国内外应用最为广泛的品种。这是因为硅聚合物的分子结构中因有烷基而具有一般高分子的疏水性，有硅氧硅链而具有透气性，即“呼吸”性能。其老化分解最终产物是性质稳定的二氧化硅，因而受到各国研究者的广泛重视。 目前，市售石材防护剂有水性和溶剂型两大类。前者主要成份是二氧化硅溶胶，硅酸盐或甲基硅醇盐，只适用作大理石的防护剂。溶剂型石材防护剂主要是具有一般结构式CH3Si(OCH3)nO(3-n)2的烷氧基聚硅氧烷树脂(如美国专利US4717599)。为了改进渗透性，现在倾向于使用甲基三烷氧基硅烷，特别是由CH3Si(OCH3)3与原硅酸甲硅甲酯Si(OCH3)4控制反应条件加热水解得到低缩聚有机硅氧烷(如《精细化工》1997年第7期“硅聚合物石刻涂料地合成”)；1989年日本公开特许JP01-306476)。考虑到硅聚合结构的防水烷基团太短，是造成其防水性能不甚理想和防污性能差的原因。申请号为01109728.0的中国发明专利曾使用含氟烷基硅氧烷系单体，如C7F13CONHCH2CH2CH2-Si(OC2H5)3与部分水解的原硅酸甲或乙酯低聚合物为组合物，再用酸水解缩聚制备含氟硅聚合物作为石材表面防护剂。此种含氟烷基团，有利于烷基垂直定向，紧密排列和堆砌，因此作为溶剂型防护剂具有更高效的防水性，由于烷基引进氟使其具有防油性和良好的防污性。但是，使用氟化烷基三烷氧基硅烷使产品成本太贵，不易被客户接受。
【发明内容】
本发明的目的是克服目前溶剂型石材防护剂的防水防污染性能不够理想，价格太高的缺陷，提供一种工艺简单，防护性能优异，成本较低的石材表面防护剂。
本发明的实现方法是通过合成长链烷基三烷氧基硅烷并与工业甲基含氢硅油组合来实现的。具体方法是：
本发明石材表面防护剂的原料组份按下列配合比(重量％)配制：
长链烷基三烷氧基硅烷 1-10；
甲基含氢硅油(含氢量0.2-1.6％) 1-10；
二月桂酸二丁基锡 0.1-3；
无水乙醇 77-97.9。
所述的长链烷基三烷氧基硅烷化学结构式为CnH2n+1Si(OCH3)3，或CnH2n+1Si(OC2H5)3，此处n为整数，优选为7-12，即C7正庚基，C8正辛基，类推C12正十二烷基，优选合成n＝7-12长链烷基三甲氧基硅烷的混合物。用常规硅氢加成方法合成。
所述的二月桂酸二丁基锡作为一种有机催化剂，可用异辛酸锡代替。
所述的无水乙醇，作为有机溶济可用异丙醇或无水乙醇与异丙醇的混合物代替。
本发明的石材防护剂制备方法很简单，以无水乙醇为溶剂，先加入长链烷基三甲氧基硅烷和甲基含氢硅油，室温下混合均匀后，再加入二月桂酸二丁基锡或异辛酸锡，搅拌混合均匀即为石材防护剂产品。使用方法也简单，用常规涂刷方法涂上防护液，无需加热交联，室温放置24小时以后便可使用施工。
本发明方法制备的石材表面防护剂，能与硅酸盐基材上的羟基脱水和脱甲醇交联，从而使在石材表面的羟基与硅聚合物紧密地结合在一起，形成网状疏水性硅氧烷，能修补石材天然细微孔洞和微裂纹。这种疏水性网状硅氧烷分子由于含有长链烷基，具有很低的表面张力，能均匀地分布在多微孔的硅酸盐石材的微孔孔壁上，而不是封闭其毛细管通道。经测定水在石材表面的水滴接触角在110度以上，使滴在经本发明石材表面防护剂处理过的石材基材面上的水像滴在荷花叶上的小水珠一样不下渗，显示出具有很好的憎水效果，能有效地阻止水份的侵入。又由于它本身有Si-O-Si结构和未全封闭基材的毛细管通道，不妨碍水汽由里向外扩散，所以石材表面能保持良好的透气性能。同时由于基材表面的羟基与有机硅分子结合紧密，所以只要这种防护剂的分子链不断裂，石材表面的憎水性就不会消失。因此，这是一种耐久的、能完全避免石材内部湿气滞留和防止各种水溶性污染物渗入造成石材病变的石材表面防护剂。
实施例1
以重量百分比计。在无水乙醇91.8份里，加入5份长链烷基三甲氧基硅烷CnH2n+1Si(OCH3)3(n＝7-12)，3份甲基含氢硅油(含氢量为1.6％)。混合均匀后，加入0.2份二月桂酸二丁基锡，充分搅拌混合，便制得无色无味透明的石材表面防护剂。
防护性能使用下述方法评定：选10cm×10cm大小的美国白麻(花岗岩)、西班牙米黄砂岩和大花白大理石三种石材，自然干燥及用干布操净后，用刷子将防护剂横纵各涂擦1次。在室温放置24小时和一周后，用干布再擦净。在涂有防护剂的石材表面上，滴上5点红墨水，每滴点液5mm大小。3小时(干固)后，用清水洗擦，观察红斑痕迹。所有斑点无红色痕迹，表示优；1-2个斑点有不明显痕迹评定为良好；有3个斑点留有红色痕迹评定为差。滴上的红墨水斑点用水不能洗净，评定为污染，不防水。防护试验结果见表1。
表1结果说明本发明的石材表面防护剂具有良好的防护性能。
表1 本发明防护剂 防护性能评定结果 项 目 水接触角(度) 防水效果石材类型 花岗岩*砂岩 大理石 (1周后) 花岗岩 砂岩 大理石 24h，1周后 24h，1周后 24h，1周后结果 110 120 100 优 优 优 优 良 优
*水滴在非磨光面上测定。
【具体实施方式】
本发明石材表面防护剂的原料组份按下列配合比(重量％)配制∶
长链烷基三甲氧基硅烷 5；
甲基含氢硅油(含氢量0.2-1.6％) 3；
二月桂酸二丁基锡 0.2；
无水乙醇 91.8。
以无水乙醇为溶剂，先加入长链烷基三甲氧基硅烷和甲基含氢硅油，室温下混合均匀后，再加入二月桂酸二丁基锡作为催化剂，充分搅拌混合，便制得无色无味透明的本发明的石材表面防护剂。