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纳米防护剂在石材领域中的应用

发布时间:2020-02-14 10:52:06   编辑:石材网

  纳米是人们认识世界的客观领域内容之一,纳米是尺度单位之一,1纳米=10m=10A。纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或同它们作为基本单元构成的,同时具有特殊物理化学性质的材料,通常其具有四大效应,即小尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面效应和界面效应,从而在光学、力学、电学等性能上具有奇特的变化。纳米材料及其技术是我国高技术发展计划(863计划)新材料领域的重要内容,纳米材料正式成为科学是在八十年代末、九十年代初。目前纳米材料科学是当今世界科学技术的前沿和热点.世界各国均把它作为高新技术研究计划的重要内容。著名物理学家钱学森1991年曾预言:纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科技发展的重点,是一次技术革命,将是21世纪又一次革命。

  近年来,我国纳米材料和纳米结构课题组首席科学家助理、中科院化学研究所江雷教授首次提出的“二元协同纳米界面材料”新概念,将功能材料研究提到了一个新高度,并取得了一些十分有意义的成果。纳米防护剂正是以此为理论基础,利用纳米材料所特有的纳米效应,特别是纳米表面效应,研制而成的一种新型超双疏性界面材料,纳米防护剂通常能提高所防护物质的各种表面性能。目前国内针对金属、塑料、化纤织物等物质的面表性能.已经研制成功纳米金属表面防护剂、塑料表面防护剂及织物表面防护剂,特别是纳米织物表面防护剂在领带上的成功应用,表现出纳米表面防护剂的种种特异性能。中科院化学所在对石材表面研究的基础上,与有关的石材企业合作研制成功环保型纳米石材多功能防护剂,并着力实现产业化。经过纳米防护剂防护后的石材,在强度、耐磨性、防污性(防水性、油性污染物)、防石材病变、防风化、耐老化等性能方面都有了显著的提高,同时显示出抗菌、抗霉等特殊性能。这种新型的纳米石材防护剂必将在装饰石材及相关产品中得到广泛应用。

  一、防护机理

  纳米防护剂是以纳米材料为主要成份,经过纳米技术特殊处理研制而成的水性、环保型石材处理剂,对人体无毒、无害。该产品的防护机理:以水为载体,其主体纳米活性成份能渗人多微孔石材内部{孔隙大小分布在纳米级到微米级),能修补石材天然细微孔洞和裂纹,渗透到石材内部的纳米材料能与石材基体中的硅酸盐、碳酸盐等矿物形成一个牢固的整体,同时由于纳米效应,经纳米石材多功能防护剂处理后的石材与传统石材相比,表现出许多优异的性能:高强度、高耐磨性、自清洁性、防污性、防风化性(抗氧化、耐酸碱作用)、抗菌性、防各种石材病变等。应用该防护剂处理后的石材仍然保持透气性和天然的表面装饰效果。

  二、性能特点

  以装饰石材中容易受污染的希腊雅士白大理石为例进行防护剂效果的性能测试。首先对需要防护的石材制品进行干燥、表面洁净。然后使用喷洒、刷涂方法,把防护剂将要护理的表面喷温或涂温,表面层要保持一定量的防护液lO—l5分钟,阴干,不需涂第二遍。经过防护后的石材表现出以下几点优越性能:

  1、高强、高硬、高耐磨:纳米材料的力学效应,使经防护剂处理后的石材抗弯曲强度增加20%以上。见表所示。

  2、防水防油防污染:由于纳米表面效应,经防护剂处理后的石材疏水、疏油,对水性物质如食用醋、酱油、红茶、果汁等,以及油性物质,如食用色拉油、机油等均具有卓越的防护和抗污染作用(附表所示)。本产品护理过的石材,随时问延长其防水防污等性能更有效。

  3、防风化、耐老化:经防护剂处理后的石材,其表面能耐酸、耐碱;同时由于防护剂中添加了对紫外线具有良好屏蔽作用的纳米材料,该石材具备良好的抗风化作用和保色作用,耐候性和保色性能长达l5年以上。

  4、防各类石材病变:石材病变的根源在于石材发育的微孔而造成对各种污染物质的强吸附性。经防护剂处理的石材具备致密的表面,同时,卓越的防污染性能和防风化性能也从根源上防止了石材产生各类病变。

  5、抗菌性能:因纳米材料具有高活性和独特紫外光激活催化作用,经防护后的石材在分解有机、有毒气体、净化空气、抗茵抗霉等方面具有一定的作用。

  三、结论

  经纳米防护剂防护后的石材在力学、防污、耐候及防石材病变等性能方面得到明显的提高。同时这种石材具有一定的抗茵、自清洁功能,这大大提高了石材的附加性能,拓宽了石材的应用范围。该防护剂适用于各类石材毛板、抛光板、斧擘!J板、石雕、未经上釉的瓷砖以及混凝土等制品的防护,尤其推荐用于高要求的大理石制品、磨面瓷砖的全方位养护,如建筑外墙、文物保护、各类台面及室内其他方面的装修。可见纳米防护剂在石材防护方面具有广泛的应用前景,但对于纳米防护剂的性能表征,以及防护剂防护机理方面需要进一步开展工作。

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