摘　要：以不飽和聚酯為光敏預聚物，加入光引發劑制得天然大理石表面紫外光固涂層(流水線作業)。研究了光引發劑用量對涂層性能的影響，并將UV固化與化學固化澆注體的力學性能和耐熱性進行了對比。結果表明，紫外光固化不飽和聚酯樹脂涂層的固化效果，硬度和亮度都達到化學固化的效果，且生產效率大大提高。
關鍵詞：不飽和聚酯；光敏預聚物；光引發劑；紫外光固化；天然大理石；涂料；流水線作業

0  引  言

　　光固化涂料以其節省能源、減少空氣污染、固化速度快、適用于自動化流水線涂布等特點引起涂料行業的關注，目前不飽和聚酯涂料應用廣泛的是在家具行業，包括木器，天然大理石臺面，以及金屬表面用聚酯膩子等。本研究將紫外光固化的方法應用于天然大理石的表面涂層，改進以前化學固化方法，并用于自動化流水線涂布和固化，提高了天然大理石臺面的生產效率，降低不合格品率，施工過程中不受天氣溫度的影響，品質穩定。
　　本文的研究內容是不飽和聚酯光敏預聚物的合成，光引發劑的用量對流水線作業和產品質量的影響。

1　實驗部分

1.1　主要原料
　　順酐、四氫苯酐、乙二醇、丙二醇、苯乙烯、甲基氫醌、復合光引發劑Irgacure819、消泡劑BYK555、流平劑BYK307，以上原料均為工業級。
1.2　光固化流水線設備
　　淋涂機、流平機、紫外光固化機(型號JXTZ―V)。
1.3　不飽和聚酯光敏預聚物的合成
　　采用一步法合成，在裝有回流冷凝管、溫度計、攪拌器的2 L四口燒瓶中加入已配好的二元酸和二元醇，其中順酐與四氫苯酐的物質的量比在1.5:1，乙二醇與丙二醇的物質的量比為1:1，反應10～12 h，控制餾頭溫度≤102℃，物料高溫度不超過210℃，反應至終點酸值(KOH)為(28±2)mg／g，降溫至160℃，加入阻聚劑和輔料石蠟，冷卻至120℃時加入苯乙烯稀釋，冷卻至常溫，備用。
1.4　紫外光固化不飽和聚酯樹脂的制備及固化性能
1.4.1　紫外光固化不飽和聚酯樹脂的制備
　　將合成的不飽和聚酯光敏預聚物的粘度調整為900～1100 mPa?s(25℃)，加入一定量的光引發劑Irgaeure 819和助劑消泡劑BYK555、流平劑BYK307，充分攪拌均勻，以備測試光固化性能。
1.4.2　紫外光固化不飽和聚酯樹脂澆注體制備
　　將調整好粘度的不飽和聚酯樹脂，倒人測試件模具中，室溫避光水平放置20 min，待液體樹脂中的氣泡排盡，再放入紫外光固化機(型號JXTZ―V)中固化2 min，冷卻后脫模，即可進行測試。
1.4.3　測試方法和儀器
　　拉伸強度、彎曲強度和斷裂伸長率按照GB／T 2567―2008標準，采用CMT4304微機控制電子萬能試驗機測試。沖擊強度按GB／T 2567―2008標準，采用ZBC7251―2液晶式塑料擺錘沖擊試驗機測試。
　　熱變形溫度按GB／T 1634.1―2004標準，采用ZWKl302―2微機控制熱變形維卡軟化點試驗機測試。
　　上述設備均來自美特斯工業系統()有限公司。
1.5　大理石涂層應用工藝
1.5.1　淋涂
　　在淋涂樹脂槽中，設置自動加熱溫度為80 ℃，使樹脂溫度恒定在80 ℃，然后開啟樹脂泵，使光固化樹脂在淋涂機上循環，調整好淋幕刀口的間距，要求整個樹脂幕均勻，無氣泡。開啟淋涂機輸送帶，調整好速度，放1塊60 cm×60 cm×2 cm的天然大理石板，勻速的通過樹脂幕，要保證樹脂涂層的厚度在1.5 mm左右。
1.5.2　流平
　　經過淋涂的大理石板，通過輸送帶送入流平機上，流平機的履帶長度在5 m，調整好速度，使大理石板可以在5 min內通過，目的是要保證大理石板上涂層樹脂充分流平和消泡，得到均勻透明的漆膜。
1.5.3　固化
　　經過流平的大理石板自動進入紫外光固化機，調整好固化機的速度，使大理石板在固化機內停留時間在2 min。這樣就會得到堅硬、平整的大理石涂層。

2　結果與討論

　　從實驗可以看出，同一基體樹脂，采用紫外光固化和化學固化劑固化，其澆注體性能基本一致(見表1)。光固化試件固化時間2 min，不需要后固化，化學固化需加入質量分數為0.5％促進劑、過氧化甲乙酮2.0％，常溫固化12 h，80 ℃固化2 h，100℃固化2 h。

　　實驗證明光固化樹脂的固化速度和固化程度隨著光引發劑含量的增加而加快，但加入量到一定程度固化速度不再加快，過量還會加大在固化涂層中的殘留量，影響涂層的性能，使涂層易變脆和變黃。復合光引發劑質量分數為1％時，效果好(見表2)。

2.1　光固化樹脂粘度對大理石涂層紫外光固化流水線工藝的影響
　　由實驗可知，樹脂粘度對淋幕涂布的影響很大，在大理石表面涂布要求樹脂有一定的厚度(1.5 mm左右)，若粘度低，勢必在淋幕涂布之后向四周邊流走，形不成厚的涂膜，若是粘度高，涂膜較厚，消泡和流平不好，固化后涂膜形成缺陷，所以經過實驗，粘度在900～1100 mPa?s(25℃)較為適宜。
2.2　光引發劑含量對大理石涂層紫外光固化流水線工藝的影響
　　由實驗可以看出，復合光引發劑的質量分數為1％時效果好，這是在固化機上得出的實驗數據，這個含量可以保證光固化樹脂在固化機中2 min充分固化，又不至于太多的引發劑殘留在固化涂膜中，使涂膜變脆和變黃。

3　結　論

　　1)紫外光固化不飽和聚酯樹脂可以在極短的時間固化，其力學性能可以達到化學固化劑固化2 d后的效果，在某些應用領域可以采用紫外光固化，大大提高生產效率。
　　2)光引發劑的加入量、涂膜的厚度對紫外光固化不飽和聚酯樹脂的固化產生較大的影響。
　　3)紫外光固化不飽和聚酯樹脂應用在天然大理石表面涂層，采用自動化流水線工藝，通過試驗，得到穩定的工藝條件，高效高品質的產品。