根据韦氏词典，enhance是提高或增加的意思。开发了增强技术，使水2022世界杯八强水位分析泥基和矿物基基材具有“湿润外观”。湿颜增强旨在提供持久的，水浸泡的外观。增强材料通过使柔和的色调和颜色更明亮来强化现有的基材颜色和审美吸引力。

增强材料要么是水基的，要么是溶剂基的。溶剂型材料通常具有优越的增强性能，但易燃并含有高挥发性有机化合物和其他对健康或环境有害的材料。另一方面，水基材料缓解了这些问题，但从历史上看，它们的性能不如溶剂基材料。

增强是主要的预期性能属性。确定增强最简单的方法是测量任何颜色空间的亮度变化。¹使用CIE-L*a*b*颜色空间的L*或明暗刻度来衡量性能。“L”刻度是一个100分刻度，0代表绝对黑暗或黑色，100代表绝对光明或白色。²

其他重要的性能特点是抗污性、耐风化性和耐磨性。这种强化技术的设计目的是穿透表面并与基材结合，以及穿透基材内部，以提供更高的环境保护。对任何密封剂或增强材料来说，防污性都是保护基材不受化学腐蚀的重要因素。所有数据收集并发表在第41届和第42届水上研讨会上的两篇独立论文中。^3、4本文评估了相对增强、耐候性和抗污性测试作为磨损和风化的功能，以确定这些有害环境条件的影响。

一些硅增强材料利用氨基官能聚硅氧烷，这是已知的遭受黄在储存。这一发展的部分重点是生产不变黄的含氨基官能团聚硅氧烷。这种不发黄的产品是通过使用特定的反应、条件和生产技术实现的。⁵聚合物的广义结构如图1所示。它看起来是一种简单的聚硅氧烷，但正是各种有机取代基的数量和分布赋予了这种聚合物独特的性质。该技术的成功在于对聚硅氧烷骨架中功能单体(M)、二(D)和三(T)单元的特定比例的控制，这也有助于该聚合物独特的性能性能。

方法和材料

测试方法

本研究主要采用了三种测试评估方案:

1.用L*或亮度值的变化来衡量增强程度。

2.通过L*或亮度值的变化监测风化，使用QUV和外部曝光板。⁶

3.聚焦于家用食品类染色剂的污渍驱避:⁷

A.在标准条件下;

B.表面磨损后;

c. QUV加速风化后。

根据制造商的标签说明，使用的材料数量，涂层数量，涂层停留时间(如果有)，重新涂层之间的时间(如果有)和最小固化时间。

增强

表1显示了本研究包括的基质列表。模板被用来确保色度计的精确定位，以保证测量的重复性。颜色测量在应用增强材料之前和增强材料固化三天之后进行。结果分析了颜色值的绝对变化和颜色值的百分比变化，聚焦于CIE L*a*b*颜色空间中的L*或亮度值。

风化

采用QUV法和外暴露法对增强材料的风化性能进行了评价。选择Saltillo瓷砖、石板和骨料混凝土面板来评估风化性能。模板用于进行预增强测量，然后进行后增强和固化测量。在最初的颜色测量后，在250小时到2500小时的增量中进行QUV测量，并在4个月和12个月时进行外部曝光测量。QUV测试在50°C条件下循环4小时，打开冷凝并关闭灯，在60°C条件下循环8小时，关闭冷凝并使用QUV- a灯泡打开灯。

染色排斥性

用于风化研究的三种基材也用于抗污性测试。在染色测试之前，所有测试板都被涂覆，并允许固化七天。测试与CTIOA-72现场报告类似。对下列染色剂进行了评估:番茄酱、芥末、白葡萄酒醋、红酒、酱油、可乐软饮料、大豆油、植物油、咖啡、水和红色止咳糖浆。染色剂在基材上停留4小时。染色后使用家用级喷雾清洁剂和海绵清洁瓷砖。每个污渍都按照0到4的主观评分，0代表没有污渍，4代表非常严重的污渍。

饱经风霜的污点排斥性

Saltillo瓷砖和骨料混凝土面板被用于风化研究和加速风化渍驱避测试(在QUV面板上)。面板被取下并在以下时间间隔内进行染色测试:250、500、1000和2000小时，并将所有值与零小时的暴露进行比较。

磨损污点排斥性

骨料混凝土面板按照之前的描述进行涂层，并允许在磨损前固化七天。面板在Gardner线性磨擦机上使用猪鬃刷进行磨擦，磨擦的标准是ASTM D2486的改进版本。⁸家用级喷雾清洁剂，用水作为液体清洗剂稀释至50%。最初，将50ml的这种溶液添加到面板中，每增加250个循环添加25ml。这些面板被磨损了2000次。每个涂了涂层的脸只有一半被磨损。让面板干燥24小时，并按照前面描述的方法对未磨损和磨损的一面进行染色测试。

分析测试

•EPA方法24 VOC测试;⁹

•基本聚合物的FT-IR和FT-NMR表征。样品是用史密斯概述的溶剂萃取技术制备的。¹⁰

设备

•QUV - QUV -天气测试仪- QUV/喷雾型

•色度计- BYK光谱引导球

•设置:D65/10°

•FT-IR - Thermo Nicolet 6700红外分光光度计

•FT-NMR - Bruker Avance II 400光谱仪

•卡尔·费希尔-一个Metrohm卡尔·费希尔滴定器与Metrohm铂电极

•加德纳线性磨料磨具D10V

样品评估

对所有商业材料进行采购和盲目评估。表2中的描述基于技术数据表和MSDS，如有必要，FT-IR和FT-NMR (H¹C¹³F¹⁹,如果²⁹)．表2还显示了样品名称(A-H)以及产品的基本化学性质，仅用于性能比较。

固化过程中留下的一些反应基团使水基材料具有相对较低的闪点。一般而言，聚硅氧烷演化为醇基(甲醇或乙醇)。一些低挥发性有机化合物的材料的闪点也相对较低，乍一看似乎不太协调。低挥发性有机化合物的材料可能仍然含有挥发性有机化合物，但根据挥发性有机化合物测试协议不会显示出来。根据马尼亚等人的说法，¹¹随着材料的VOC含量越来越低，与特定成分测试方法相关的误差变得越来越不准确，导致错误的VOC结果。其中一些零voc材料的成分测试值显示，固体含量和水的组合超过100%。这就是为什么一个材料的测试VOC为零，也可能表现出相对较低的闪点，如样品E。

结果与讨论

SILRES^®BS 30a是本文的主要重点。为简单起见，我们将其称为特殊功能硅氧烷(SFS)。

增强

溶剂型材料历来提供了最好的综合性能。出于对环境的考虑，人们开始开发水基材料。溶剂型样品A显示了比其他测试更好的初始整体增强。一些水基产品的性能优于选定的减色剂。在几乎所有的基质中，SFS在增强基质属性方面表现最好。

基质孔隙率可能影响材料的增强性能，但具体的影响尚未确定，无法预测，也不是唯一的影响因素。两个例子:板岩(图9)，低孔隙率材料显示出高增强;和高孔隙砂岩(图2)显示了更大的增强。

图2到11强调了L*值降低的增强作用。图12显示了基材对所有增强剂的平均增强效果。SFS表现出最大的整体增强，其次是溶剂型材料。

植物油(亚麻籽和桐油)乳剂表现出最大的增强水性产品，尽管他们只有约三分之一的SFS和溶剂型增强剂。紧随其后的是丙烯酸/硅氧烷/氟聚合物混合材料。显然，丙烯酸和eva基材料，它们都是水性的，可能是乳液，表现出最少的增强。

风化

图13-18显示了三种测试基质的QUV结果。对于骨料混凝土和Saltillo瓷砖，加速风化250小时后似乎没有什么变化。所示数据显示，对于所有增强剂，骨料混凝土和Saltillo瓷砖的L*值随时间的变化趋势相似。然而，水基材料的变化幅度大于SFS和溶剂基产品。此外，由于所有样品在250 h后几乎停止L*值的增长，SFS仍然显示出比大多数水基材料低近20%的L*值。

板岩的QUV(图14)显示了两种植物油增强剂的一个非常有趣的趋势。与其他水基产品相比，它们最初显示出更大的增强保留率。随后L*值继续增加，而其他水基产品则趋于平稳。

密歇根南部的暴露样品已经被搁置了12个月。分别在1个月、4个月和12个月时进行了测量。总体而言，含硅材料似乎保持了最大的增强，因为该研究的发表。请注意，这些数据将继续收集一段不确定的时间。

图16-18为实时外部暴露测试图表。请注意，样品B的板岩瓦从暴露架上掉了下来并被破坏，因此样品B的板岩表面暴露数据无法报告，外部暴露测试似乎与QUV很好相关，因为两种风化类型在测试早期均显示L*值显著增加(增强减弱)。这发生在QUV的前250小时和外部暴露的前四个月。对于大多数样本来说，在外部暴露四个月后，骨料混凝土面板的L*值似乎已经趋于稳定，而对于一些样本来说，在石板瓦和Saltillo瓦上，L*值似乎仍在增加(失去增强)。两种聚硅氧烷样品(A和SFS)在外部暴露时仍保持最佳增强效果。有趣的是，丙烯酸材料(样品C, D, F和G)和油类(样品E和H)在12个月的暴露后L*值仍在增加。事实上，一些样品的L*值比原始基板更轻，特别是石板瓦的样品C, D和E，以及Saltillo瓦的样品C, D, E, F和G。含油样品(E、H)呈黄变，含丙烯样品(C、D、F、G)呈垩白变。聚硅氧烷样品(A和SFS)既不发黄也不垩白。总体而言，在暴露测试后，含有聚硅氧烷的材料保持了最大的增强。

染色排斥性

表3显示了每种增强剂和基板的抗污性数据。个别染色剂的数据没有显示，但值得注意的是，芥末、咖啡、红酒和植物油染色最多。

三种纯丙烯酸材料的初始防污性能最好。据信这是因为它们形成了一层膜。这种薄膜在紫外线照射下降解得相当快。亚麻籽油基材料的防污性能最差。在样品B和H中加入含氟聚合物似乎并没有提高整体的抗污性。混凝土是最难防止大多数增强剂染色的基质，而板岩的问题最小。

每种含硅材料的性能彼此非常相似，表现出类似的性能，以EVA和桐油为基础的增强剂。

饱经风霜的污点排斥性

石板瓦显示出最好(或最低)的抗污得分，因此，他们没有用于加速风化染色测试。图19和图20显示了按QUV暴露时间分组的每个样品的污渍驱避额定值。样品SFS, A和B保持相对稳定的抗污性能随暴露时间的变化。

图19显示了骨料混凝土面板的抗污性随时间变化的数据。三条增加的趋势线显示了在曝光时间内的相对污渍驱避性能。样品A, B和SFS相对平坦(一致的抗污性)，而其余的样品(包括F和H趋势线)呈上升趋势(抗污性较低)。亚麻籽油(样品E)开始具有相对较差的抗污性能，并在暴露后继续恶化。其他材料的抗污性能开始相对较好，但随着时间的推移，都在恶化。QUV暴露2000 h后，聚硅氧烷材料性能稳定，其他材料性能下降。

图20显示了Saltillo瓷砖的抗污性随时间变化的趋势。这三条增加的趋势线显示了相对的抗污性能随曝光时间的变化。随着时间的推移，所有Saltillo瓷砖的抗污性会恶化。然而，样本A、B、D和SFS的增长速度都比其他样本要低得多。根据趋势线的斜率，样品C, E, F, G和H都显示出染色率的增加(更少的染色排斥)，几乎是样品A, B, D和SFS染色率增加的三倍。QUV暴露2000 h后，聚硅氧烷材料性能稳定，其他材料性能下降。

擦洗污点排斥性

Saltillo瓷砖以粘土为基础，相对柔软，所以没有在擦洗测试中使用。图21中骨料混凝土面板擦洗后染色的数据绘制为0、2000和4000个循环。除SFS样品外，擦洗后所有其他材料的污渍驱避性都会恶化。两个趋势条给出了这种恶化现象的例子。即使是高挥发性有机化合物(溶剂型)的材料，随着擦洗的增加，也显示出更差的抗污性。这突出了一个事实，即成膜材料(丙烯酸和EVA)可能具有优越的初始拒染性。然而，它们不能很好地磨损，因此失去了早期有效的污渍驱避。相反，SFS材料实际上穿透基材并与基材发生反应，并在擦洗后保持相同的性能。

摄影的例子

图22和23显示了两组外部暴露板——一组用于Saltillo，另一组用于石板瓦。瓷砖是12英寸见方的。三种大约三英寸宽的增强剂被应用到每个瓷砖上。中间的空隙没有涂覆。注意SFS (SILRES BS 30a)和样品A在Saltillo瓦上表现出最强的增强。在板岩上使用SFS (SILRES BS 30a)增强了基板的自然美。请注意，这些照片是在外部曝光仅4个月后拍摄的。

图24显示了应用于砂岩的每种增强产品的样品。注意SFS (SILRES BS 30a)和样品A、B和H的增强优于丙烯酸和EVA材料(样品C、D、G和F)。

结论

本文的目的是强调整齐硅氧烷化学作为表面增强材料的独特结构的性能优势，特别是在增强、耐候性和抗污性方面。

•丙烯酸材料表现出良好的初始拒染性，但提供较低的初始增强。在风化和擦洗过程中，污渍的驱避性(以更大的速率)受到影响。

•植物油性能:桐油比亚麻油具有更好的防污性能。两者都因暴露和擦洗而受损。数据表明，这一趋势将继续下去。

•聚硅氧烷表现出最佳的初始增强和最佳的增强保留率。虽然聚硅氧烷不是最好的初始拒污性，但它们的属性在暴露和擦洗后变得明显。

•SFS材料的耐候性和擦洗性能等于或优于其他测试产品。它是所测试的产品中最好的保持防污和增强性能的产品。

确认

到目前为止，许多人都支持这个项目。我要感谢他们的贡献，不分先后:Diana Omycinski, Steve Ross, Chris Reeves, Roland Ruan和Bernie Rickard，感谢他们所有的分析工作。我还要感谢这个产品的共同开发者，哈特穆特·阿克曼博士、迈克·科菲和理查德·柯克帕特里克。我也要感谢马克·韦斯特福尔帮助我们将两篇论文合二为一。最后，当然也是最重要的，我要感谢Erica Vera, Rick Coffey和Lucas Madison在加速风化，磨损测试和防污测试方面的帮助。如果没有他们的支持，这项工作的大部分是无法及时完成的。

参考文献

1 Hall, J.“用于湿式密封的新型水性技术”，Reichhold，在内华达州拉斯维加斯举行的2012年ACS混凝土涂料展上展出。

X-rite公司的演讲，题为“理解颜色传播的指南”，大急流城，MI(2007)。

3马尼亚，D.J.新型，低voc，增强聚硅氧烷技术，第41届水性，高固体和粉末涂料年会(2013)，新奥尔良，洛杉矶，南密西西比大学，哈蒂斯堡，MS。

4 Mania, d.j.，来自第42届水性、高固体和粉末涂料年会(2014)，新奥尔良，洛杉矶，南密西西比大学，哈蒂斯堡，2014年2月。

5克曼,h;躁狂,D.J.;柯克帕特里克,R.L.;不泛黄，低voc矿物表面增强剂，美国专利- US 8,470,949 B2, 2013年6月25日。

ASTM G 154 - 12a:非金属材料暴露用荧光紫外线(UV)灯装置的操作标准规程，第14.04卷。

7 CTIOA现场报告T-72 (R-02)，耐污试验方法，http://www.ctioa.org，美国瓷砖研究所。

ASTM D 2486 - 06:墙漆耐擦洗性的标准试验方法，卷6.02。

涂料、油墨和相关涂料产品中挥发性有机化合物(VOC)含量测定手册:第二版，美国材料试验协会，费城，PA, 1993。

10史密斯，A.L.硅酮的分析化学，威利，纽约，1991。

11狂热,D.J.;勃拉克,马丁;Fezzey,美国;用EPA方法24测定VOC的误差来源，涂料技术杂志，2001年8月，第73卷，第919期，第111-117页。