石材纳米防护处理方案 石材纳米技术

前言

纳米尺度的材料，又称纳米材料，其尺寸介于0.1~100nm。纳米材料在装饰石材上的应用现在已初见端倪，如果得到开发，必将对传统的装饰石材带来突破性的技术进步。根据有关文献，纳米材料在装饰石材的防护剂开发，抗菌防霉卫生剂，光触媒自洁材料上有了实质上的进步，部分产品正在形成市场。

1、纳米级石材防护剂

在通常渗透型防护剂中，除加入一些抗紫外吸收剂、活性剂外，加入纳米级材料，如二氧化硅、高分子聚合物及相关化学品，会产生渗透力更强，防护剂附着力更强的效果，这对属于最新一代的增强型渗透防护剂效果十分重要。一般渗透型防护剂渗入深度在5mm左右，而加入纳米级材料可在10~20mm之间，这对耐候性特久防护十分有利。经过纳米防护剂防护的石材，若干年后再用同一种防护剂仍可涂上，也即在清洗后，其接受重涂性更为优越。例如在丙烯酸树脂中加入金属或金属氧化物纳米分、蒙脱土，都可以增加渗透性，且抛光好，增强耐磨性。

2、用于石材的纳米抗菌防护剂

由于石材的天然性特征，多孔、裂隙、多成分、吸水，因而先天存在着寄生各种微生物，如细菌、霉菌、酵母菌、藻类、植物、虫类、微型小动物的环境，一定程度上也影响室内外已装饰装修好的石材美观。

利用纳米级材料制成的无机抗菌剂是消除这些影响的新技术，其主要途径是将银、铜、锌氧化物或这类金属离子通过离子交换、吸附、包埋等方法负载到无机物上，如硅酸盐、碳酸盐载体上，涂刷到石材上，通过纳米材料中不断释放的金属离子来杀菌，由于金离子的正电子需要氧离子的不断补充，使细菌等微生物处于无氧状态和环境，从而造成材表面菌类和微生物死亡。

如采用抗菌溶胶浸渍烧结制成的抗菌石材、使其表面吸附0.01~1nm厚的抗菌薄层，达到抗菌、灭菌的目的。现在已经试验成功的有3种方法，即

①将石材浸渍在含有硅酸的光催化的氧化钛溶胶中，使石材表面或浅表面吸附01~1nm厚的氧化钛抗菌薄层；

②在含有硅酸的氧化钛溶胶中，以10~30mg/L加入量，再添加铜化合物，如硝酸铜等，制成混合液，浸渍石材，使其表面吸附0.01~1nm厚的抗菌薄层；

③将石材用石炭酸作分散剂，用硅酸作胶黏剂的氧化钛溶液浸渍石材，使其表面吸附0.01~1nm厚的抗菌薄层。

经过上述任何一种方法浸渍的石材，送入热风炉中低温干燥，在60~500℃下固化成抗菌薄层后，时间约为0.5~2h。经过抗菌处理的石材杀菌（大肠杆菌）率达到98%，适合在卫生要求较高的厨房、卫生间、家居使用。也适应试验室、餐馆、影剧院、循环净化水池、绿化水池等公共场所使用，不仅杀菌还防藻。

在装饰石材的湿潮部位，油渍环境，室外近地环境通过使用抗菌材料，都可以达到，杀菌目的。现在日本、美国等已相继推出了应用的产品。在装饰石材行业除了石材表面涂料外，胶黏剂、密封剂也有相关产品。 可以预计，抗菌材料与装饰石材的结合，在提高装饰石材的建筑水平上将有巨大的发 展空间。

3、石材光触媒自动清洁防护剂

装饰石材其天然的缺陷，如孔洞、裂隙，影响其装饰效果。为此，在加工后对板材表面进行填补、修整是必要的，在修补用的填料中适当加入纳米级光触媒材料，达到氧化大多数有机物污染，使之分解成无害的CO2、H2O和矿物酸，从而起到净化环境的作用。

实现上述光触媒材料是一类具有光催化特性的半导体光电陶瓷材料，最具代表性的有 TiO2、ZnO、CdS、SnO2等多种。

其自动清洁的原理是光触媒材料吸收一定波长的光量子后，价带中的电子就会被激发到导电带，形成带负电的高活性电子e-，同时在价带中产生带正电的空穴h+。空穴对电子的吸引作用形成了光触媒材料的特殊的氧化能力。电子与空气中的氧还可生成负氧离子，这种负氧离子也有很强的氧化能力。这样就能使多数有机污染物被光触媒材料氧化，进而生成CO2、H2O和矿物酸而被分解，达到净化石材的目的。

TiO2粉作为一种石材修补的填料被广泛长期使用，现在纳米TiO2光触媒材料研成功，克服了：一是必须有波长小于 400nm的紫外光存在才能起到作用；二是光催化效率仍较低，性能不稳定的难题，开发出了在可见光和弱光条件下使用的纳米TiO2。使得它比普通TiO2有了比表面积大，吸附物质、吸收光子能力强特征，从而为发挥纳米特性提供了条件，对应用到装饰石材上有了实质性的意义。

全文完

原创作者：侯建华 胡云林主编 《石材清洗，防护粘接与深加工》，化学工业出版社

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