天然石材着色与表面修饰技术研究

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1、中国石材网（stone365）　　天然石材的颜色主要为灰白色，色泽比较单一，花色不全，高档品种较少。对廉价的浅色石材进行染色，可以使实用价值和经济效益倍增，从而增强低档次石材的竞争力，有巨大的潜在市场[1]。　　目前，国外天然石材着色技术从显色本质上大体可分为显色体是无机金属氧化物和有机染料或颜料两大类[2]。国内的显色技术通常采用石材在用有机染料、有机树脂、溶剂以及各种助剂复配的浸泡液中进行深度染色形成持久彩色[3]。而适用于黄色石材的增色或浅色石材的改色处理方法是：石材催锈着色剂渗入石材内部后与石材中的矿物成分发生显色反应，

2、而不是向石材的孔隙中填充颜料。因此，石材的天然裂纹中不会有颜色残留，经过适当的固色处理，效果自然逼真，常温操作，对石材的物理机械性能没有影响[4]。被用作石材表面防护剂的多是不饱和树脂乳液，文章研究石材经预处理后浸染着色和用有机硅改性的水性聚丙烯酸酯进行表面修饰，以提高天然石材的观赏价值与商品价值[5]。1实验部分1.1实验原料大理石(白色，福建)；花岗石(黑白，福建)；酸性水溶性染料(广州市信发染料有限公司)；水性聚氨酯(PU)(1#、2#)，自制；水性聚丙烯酸酯(PA)，自制；乙二醇-丁醚，化学纯，无锡市民丰试剂厂；乳化剂O

3、P-10，化学纯，天津市光复精细化工研究所；十二烷基硫酸钠，分析纯AR，长沙分路口塑料化工厂；无水甲醇，分析纯，天津市大茂化学试剂厂；丙酮，试剂级，天津市化学试剂研究所；偶联剂KH-570，工业级，南京华美贸易有限公司，铁红、盐酸(HCl)、NaCl、氯化亚铁(FeCl2)、双氧水均为分析纯。1.2实验方法1.2.1原材料处理及着色工艺1.2.1.1有机树脂的制备水性聚氨酯(PU)(1#、2#)的制备[6-8]：以一定计量比聚醚二元醇或聚酯二元醇为软段，与甲苯二异氰酸酯回流一定时间后加入1,4-丁二醇扩链，加入二羟甲基丙酸亲水单

4、体，三乙胺中和，二步法制得水性聚氨酯，粘度分别为：245.9CP和135.0CP。　　水性聚丙烯酸酯(PA)的制备[9-11]：以丙烯酸、甲基丙烯酸酯、丙烯酸丁酯为单体，采用种子预乳化半连续法，有机碱中和，获得PA乳液，固含量41%，使用时以醇-水调节固含量与粘度。1.2.1.2石材的预处理把石材切割成20~30mm见方的坯样后采用三种不同的处理方法：　　(1)不处理(1#、2#)；(2)用10%的HCl进行粗化处理(3#、4#、5#、6#、7#、8#)；(3)用10%的KH-570有机溶液进行表面处理(9#、10#、11#、1

5、2#)。1.2.1.3石材着色的工艺流程石材→表面预处理→浸泡液染色→干燥(重复3~5次)→着色试样I→固色处理→表面修饰→着色修饰试样II采用色板目测比色法及与石材原坯对比法测试着色效果，并对经过第一阶段着色后的着色试样I和石材原坯进行修饰处理，检测着色修饰试样II效果，获得综合评价。1.2.2浸泡液的制备分别用水性聚氨酯(1#)(0～60%)、染料(0～5%)、混合溶剂(10%～50%)、表面活性剂1%，助剂(0～2%)制备不同配方的浸泡液。1.2.3表面修饰剂的制备用水性聚氨酯(2#)(70%)或水性聚丙烯酸酯(70%)、

6、石粉、染料、溶剂、助剂等的不同配方制备聚氨酯A、B组和聚丙烯酸酯A、B组不同的表面修饰剂。2实验结果与讨论2.1石材预处理方法对染色效果的影响对石材用不同的预处理方法处理后，在相同条件下染色并做相应的测试观察其染色效果如表1。中国石材网（stone365）　　实验结果表明：稀酸预粗化处理虽增加染色渗透性，但使石材脆裂粉化严重，选用KH-570处理后的石材可以获得较好的染色效果。　　2.2染色方法选择对染色效果的影响在相同的实验条件下，分别采用无机催化着色法和有机染料渗透着色法，染色结果如表2。实验结果表明：无机系催化着色渗透能力

7、差，着色浅，发色沉暗且耐水冲洗性差，有机渗透染色鲜艳深入且耐水冲洗。无机染色法基于用有色金属离子作为着色剂在石材表面及材料孔隙内沉淀着色，经催化氧化使着色加深，虽可以得到耐晒牢度高的着色试样，但金属离子的发色强度小，渗透扩散差，难以深入石材内部。2.3染色条件对染色效果的影响在不同温度下用酸性有机染料对石材的染色效果如表3。结果表明：石材的染色效果随着浸泡温度的升高而变好，当石材的浸泡温度为80℃时，染色效果好，但是考虑到对石材进行高温蒸煮有脆化开裂现象，浸泡温度选择60℃为宜。2.4染色配方的确定中国石材网（stone365）

8、以有机染料渗透发色法与无机氧化物催化着色原理配制黄色系染色浸泡液，通过对处理前后石样颜色度的变化与着色深度、持久性的测定，研究不同橙黄色处理液中色料分散性、着色渗透性、稳定性对石材的着色效果的影响，并考察浸泡液对石材的腐蚀性能。综合结果表明：混合有机溶剂和适当助