摘　要：以不饱和聚酯为光敏预聚物，加入光引发剂制得天然大理石表面紫外光固涂层(流水线作业)。研究了光引发剂用量对涂层性能的影响，并将UV固化与化学固化浇注体的力学性能和耐热性进行了对比。结果表明，紫外光固化不饱和聚酯树脂涂层的固化效果，硬度和亮度都达到化学固化的效果，且生产效率大大提高。
关键词：不饱和聚酯；光敏预聚物；光引发剂；紫外光固化；天然大理石；涂料；流水线作业

0  引  言

　　光固化涂料以其节省能源、减少空气污染、固化速度快、适用于自动化流水线涂布等特点引起涂料行业的关注，目前不饱和聚酯涂料应用广泛的是在家具行业，包括木器，天然大理石台面，以及金属表面用聚酯腻子等。本研究将紫外光固化的方法应用于天然大理石的表面涂层，改进以前化学固化方法，并用于自动化流水线涂布和固化，提高了天然大理石台面的生产效率，降低不合格品率，施工过程中不受天气温度的影响，品质稳定。
　　本文的研究内容是不饱和聚酯光敏预聚物的合成，光引发剂的用量对流水线作业和产品质量的影响。

1　实验部分

1.1　主要原料
　　顺酐、四氢苯酐、乙二醇、丙二醇、苯乙烯、甲基氢醌、复合光引发剂Irgacure819、消泡剂BYK555、流平剂BYK307，以上原料均为工业级。
1.2　光固化流水线设备
　　淋涂机、流平机、紫外光固化机(型号JXTZ―V)。
1.3　不饱和聚酯光敏预聚物的合成
　　采用一步法合成，在装有回流冷凝管、温度计、搅拌器的2 L四口烧瓶中加入已配好的二元酸和二元醇，其中顺酐与四氢苯酐的物质的量比在1.5:1，乙二醇与丙二醇的物质的量比为1:1，反应10～12 h，控制馏头温度≤102℃，物料高温度不超过210℃，反应至终点酸值(KOH)为(28±2)mg／g，降温至160℃，加入阻聚剂和辅料石蜡，冷却至120℃时加入苯乙烯稀释，冷却至常温，备用。
1.4　紫外光固化不饱和聚酯树脂的制备及固化性能
1.4.1　紫外光固化不饱和聚酯树脂的制备
　　将合成的不饱和聚酯光敏预聚物的粘度调整为900～1100 mPa・s(25℃)，加入一定量的光引发剂Irgaeure 819和助剂消泡剂BYK555、流平剂BYK307，充分搅拌均匀，以备测试光固化性能。
1.4.2　紫外光固化不饱和聚酯树脂浇注体制备
　　将调整好粘度的不饱和聚酯树脂，倒人测试件模具中，室温避光水平放置20 min，待液体树脂中的气泡排尽，再放入紫外光固化机(型号JXTZ―V)中固化2 min，冷却后脱模，即可进行测试。
1.4.3　测试方法和仪器
　　拉伸强度、弯曲强度和断裂伸长率按照GB／T 2567―2008标准，采用CMT4304微机控制电子万能试验机测试。冲击强度按GB／T 2567―2008标准，采用ZBC7251―2液晶式塑料摆锤冲击试验机测试。
　　热变形温度按GB／T 1634.1―2004标准，采用ZWKl302―2微机控制热变形维卡软化点试验机测试。
　　上述设备均来自美特斯工业系统()有限公司。
1.5　大理石涂层应用工艺
1.5.1　淋涂
　　在淋涂树脂槽中，设置自动加热温度为80 ℃，使树脂温度恒定在80 ℃，然后开启树脂泵，使光固化树脂在淋涂机上循环，调整好淋幕刀口的间距，要求整个树脂幕均匀，无气泡。开启淋涂机输送带，调整好速度，放1块60 cm×60 cm×2 cm的天然大理石板，匀速的通过树脂幕，要保证树脂涂层的厚度在1.5 mm左右。
1.5.2　流平
　　经过淋涂的大理石板，通过输送带送入流平机上，流平机的履带长度在5 m，调整好速度，使大理石板可以在5 min内通过，目的是要保证大理石板上涂层树脂充分流平和消泡，得到均匀透明的漆膜。
1.5.3　固化
　　经过流平的大理石板自动进入紫外光固化机，调整好固化机的速度，使大理石板在固化机内停留时间在2 min。这样就会得到坚硬、平整的大理石涂层。

2　结果与讨论

　　从实验可以看出，同一基体树脂，采用紫外光固化和化学固化剂固化，其浇注体性能基本一致(见表1)。光固化试件固化时间2 min，不需要后固化，化学固化需加入质量分数为0.5％促进剂、过氧化甲乙酮2.0％，常温固化12 h，80 ℃固化2 h，100℃固化2 h。

　　实验证明光固化树脂的固化速度和固化程度随着光引发剂含量的增加而加快，但加入量到一定程度固化速度不再加快，过量还会加大在固化涂层中的残留量，影响涂层的性能，使涂层易变脆和变黄。复合光引发剂质量分数为1％时，效果好(见表2)。

2.1　光固化树脂粘度对大理石涂层紫外光固化流水线工艺的影响
　　由实验可知，树脂粘度对淋幕涂布的影响很大，在大理石表面涂布要求树脂有一定的厚度(1.5 mm左右)，若粘度低，势必在淋幕涂布之后向四周边流走，形不成厚的涂膜，若是粘度高，涂膜较厚，消泡和流平不好，固化后涂膜形成缺陷，所以经过实验，粘度在900～1100 mPa・s(25℃)较为适宜。
2.2　光引发剂含量对大理石涂层紫外光固化流水线工艺的影响
　　由实验可以看出，复合光引发剂的质量分数为1％时效果好，这是在固化机上得出的实验数据，这个含量可以保证光固化树脂在固化机中2 min充分固化，又不至于太多的引发剂残留在固化涂膜中，使涂膜变脆和变黄。

3　结　论

　　1)紫外光固化不饱和聚酯树脂可以在极短的时间固化，其力学性能可以达到化学固化剂固化2 d后的效果，在某些应用领域可以采用紫外光固化，大大提高生产效率。
　　2)光引发剂的加入量、涂膜的厚度对紫外光固化不饱和聚酯树脂的固化产生较大的影响。
　　3)紫外光固化不饱和聚酯树脂应用在天然大理石表面涂层，采用自动化流水线工艺，通过试验，得到稳定的工艺条件，高效高品质的产品。