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浅谈聚酯型人造大理石养护剂的应用前景

上一篇     下一篇 分类:石材养护       发布时间:2018-06-25 16:07:06

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  一、前言

  聚酯型人造大理石,又称人造岗石,它是采用天然大理石料为主要原料,用质量百分比为约5%的不饱和聚酯树脂为粘合剂,经真空常温高压振动浇铸而成。经过几十年的研究发展,目前聚酯型人造大理石制品的各项性能指标比以前都有显著提高,成为近年来比较流行的新型建筑装饰材料,深受大众欢迎。天然石材虽然美观独特,但是天然石材储量有限、开采困难、加工难度大,碰撞后容易碎裂,污染后污物不易清除,更严重的是某些天然石材含有过量的放射性物质,严重危害人们的身体健康。聚酯型人造大理石与天然石材相比,聚酯型人造大理石外观光洁晶莹、色料均匀、造型美观、耐冲击性能和耐腐蚀性能好,而且聚酯型人造大理石不含放射性物质,不会对人体健康产生威胁。近年来,聚酯型人造大理石成为替代天然石材的新型材料,被广泛用于建筑和家庭装修领域,用作地板、墙面、天花板、石墙地砖、家具面料、高档工艺品等。

  聚酯型人造大理石的养护主要有底面养护和表面养护,其养护效果直接关系到聚酯型人造大理石的使用寿命和装饰效果。目前,国内外有关石材养护剂的研究主要集中在天然石材的养护处理,而针对聚酯型人造大理石的特点研发的养护剂尚未见报道,本文主要是通过分析聚酯型人造大理石的性能特点,探讨了用于聚酯型人造大理石养护剂的研发思路及其市场应用前景。

  二、表面养护剂的研发思路

  聚酯型人造大理石的主要原材料为天然大理石粉和极少量的不饱和聚酯树脂,因此,聚酯型人造大理石的主要性能与天然大理石基本类似,如:它们都易被酸碱腐蚀,莫氏硬度都为3度左右,表面耐磨性、耐刮伤性较差等。对此,目前市场上已有的部分养护剂和养护方式可应用于聚酯型人造大理石的养护处理,并具有一定的效果,如表面水晶护理、表面防水处理等。

  聚酯型人造大理石中含有不饱和聚酯树脂和采用了特定的生产工艺,因此,聚酯型人造大理石又具有其独特的性能特点。众所周知,不饱和聚酯树脂是一种高分子聚合物;根据相似相溶原理,含有有机材料的聚酯型人造大理石产品更加容易被有机类的物质污染,如:酱油、咖啡、茶水等;另一方面,聚酯型人造大理石采用了真空高压振动成型,其致密度相当高,孔隙率极低,通常其吸水率低于0.3%,因此,普通的表面防污养护剂很难渗入到聚酯型人造大理石的表层形成一层防护层,故其防污效果并不理想。针对聚酯型人造大理石易被有机有色物质污染、吸水率低、致密度高的特点,因此,开发一种用于聚酯型人造大理石的具有渗透性强、防污性好的表面养护剂可作为研发思路之一。

  聚酯型人造大理石的骨料通常为莫氏硬度为3.5度以下的CaCO3和MgO成份的天然大理石料,不可避免地形成了表面耐磨性、耐刮花性较差的问题;对此,目前市面上主要采用了类如增硬、上光和水晶护理等化学剂进行其表层养护的做法,尤其以水晶护理最为广泛。形成水晶护理的化学程序是石材内CaCO3被化学混合液中的酸分解,同时SiF4也和其他矿物发生化学反应,将石材表面转变并形成一层新的如玻璃般的光亮透明、硬膜化合物表层,因在反应中要由热力才能产生化学效果,故水晶护理都使用钢丝棉,但钢丝棉与酸混合使石材表面容易发黑及发黄,令聚酯型人造大理石受损[2];同时,普通水晶处理剂中酸性较强,抛磨时易烧伤聚酯型人造大理石表面,形成橙皮磨光面。针对聚酯型人造大理石水晶护理易出现发黄和烧伤的现象,因此,开发一种可采用纤维垫抛磨、酸性低的水晶养护剂也可作为研发思路之一。www.world-stone.com

  三、背面养护剂的研发思路

  目前,为了避免从天然石材的背面返上碱类的物质,通常在石材的背面及侧面使用石材密封型养护剂,因为是高分子树脂材料,故在一定程度上会影响石材与水泥砂浆的粘接,因此,往往要求石材的背面做一定的界面处理。

  聚酯型人造大理石由于采用了真空高压振动成型技术,其密实度高,孔隙率低。对于大理石骨料的粒径小于40网目的聚酯型人造大理石,从微观上看,其与天然石材一样存在密布的细小孔洞;但通常天然石材中的孔洞为通孔,有利于水分的吸收和挥发,并将碱类物质载入石材表面,因此易在表面形成“泛碱”和“水斑”等病变,而聚酯型人造大理石中的孔洞大部分为盲孔,不利于底层水分吸收与挥发。由于目前国内的地面施工安装采用的是湿法水泥砂浆铺贴,因此势必在石材底部集聚较多的碱类物质和水分。水泥砂浆中所含的碱和水分的聚集,将促发一系列的物理化学变化而引起聚酯型人造大理石松散崩解、膨胀及开裂等现象。其主要物理化学变化有以下两种:

  (1)碱对不饱和聚酯树脂的腐蚀与降解作用。不饱和聚酯树脂是以二元酸与二元醇采用催化剂在190℃左右下进行酯化反应,产生不饱和的链型聚酯大分子。www.world-stone.com

  该反应属于可逆的缩聚反应,在催化剂的作用下,随着反应体系中生成的小分子水不断的被抽走,因此反应正向进行,不断生成链型的聚酯大分子。当聚酯型人造大理石处于碱性的水溶液环境下时,则反应逆向进行,聚酯大分子降解和被腐蚀,因此长时间的碱液作用下,可引起人造大理石的松散崩解。(2)碱对聚酯型人造大理石中骨料的腐蚀作用。聚酯型人造大理石的骨料主要成份为天然大理石,其中含有高活性的白云石。由于碱液与高活性的白云石发生“去白云石化”反应,生成水镁石,其主要反应式如下:

  式中 R——K或者Na

  Mg(OH)2——水镁石

  反应中生成的Ca(OH)2再与R2CO3反应:

  反应生成的ROH再进行去白云石化反应,直到白云石[CaMg(CO3)2]消耗尽为止。去白云石化反应后生成的方解石,方解石和白云石的结晶形态并未改变,体积亦未改变,但使被包围在白云石晶体中的粘土被逐出,粘土遇水后使表面吸水发生水化,水化粘土的双电层结构产生膨胀,当体积增大到一定程度后,聚酯型人造大理石中孔隙容纳不了时,向孔壁施加的力就造成了板面产生起包或局部的鼓肚现象,甚至板面开裂。针对聚酯型人造大理石采用水泥砂浆湿贴时,碱液对树脂和骨料的物理化学破坏作用,开发一种耐碱性好而又不影响砂浆粘接性能的背面养护剂可作为研发思路之一。

  四、聚酯型人造大理石养护剂的应用前景

  随着近年来国内经济快速发展。特别是随着发展水平提高,世界各国到中国参观旅游和工作的人数猛增,国内需要建设的宾馆、写字楼、体育场馆等建筑物迅速增加,石材作为一种重要的建筑装饰材料,其需求量也将快速增长,这些变化无疑将对我国的石材工业提供更多的发展机遇。同时随着我国进一步对外开放,国外的石材企业参与国内的行业竞争,这也将对我国的石材行业提出新的挑战。聚酯型人造大理石作为一种新型的建筑装饰材料,其外观和性能可以与天然石材相媲美甚至更加优越,同时,由于聚酯型人造大理石具有大面积无色差的优势,因此,被广泛应用于大型的商场、体育馆、飞机场等工程项目。随着产品的生产技术日趋成熟和完善,其市场容量将更广阔,据业内人士估计,国内对聚酯型人造大理石的年需求量为500~800万m2。随着人们对石材养护意识的逐渐加强,为了避免后期石材污染和病变发生,在施工安装前均采取了各种养护方式对聚酯型人造大理石进行处理,因此,根据目前国内聚酯型人造大理石的使用量推测,聚酯型人造大理石养护剂的需求量也必将大幅提高。

  目前,已应用于工程中的聚酯型人造大理石总体装饰效果良好,质量稳定;但部分工程由于没有采用适当的施工方法和养护措施,已经导致出现表面污染、起包、开裂和磨花等现象,因此,现有已应用的聚酯型人造大理石也急需进行养护处理,这也为聚酯型人造大理石养护剂的应用提供了广阔的市场前景。

 

TAG:大理石  人造  聚酯型  养护  石材  

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