徐貴紅，陳志龍，余桐柏

(肇慶福田化學(xué)有限公司，廣東肇慶526238)

不飽和聚酯型人造石英石是由93%～95%石英和7%左右的不飽和聚酯樹脂粘合劑、色料、固化引發(fā)劑及其他輔助試劑，經(jīng)固化成型所制得的一種復(fù)合材料。它質(zhì)地堅硬，結(jié)構(gòu)致密，色澤豐富，耐磨、耐壓、耐高溫、抗腐蝕、防滲透，得到廣泛應(yīng)用［1－2］。與大多數(shù)高分子復(fù)合材料一樣，人造石英石制品長期在戶外條件下使用時，會受到諸如太陽光、大氣、雨雪等環(huán)境因素的作用而發(fā)生老化現(xiàn)象，進而影響制品的使用壽命，其中太陽光的紫外線影響尤為明顯，考察其對制品的老化作用具有重要的意義。目前，關(guān)于人造石老化的文獻還比較少，主要由于其體系成分復(fù)雜，難以用常規(guī)的儀器設(shè)備檢測和表征。而人造石英石的紫外老化首先體現(xiàn)在制品表面顏色變化上(如發(fā)黃、泛白等)，通過比較制品表面紫外照射前后的色差值，可初步判定其老化的程度，即色差值越大，老化越嚴重，反之越?。?］。本文即從制品顏色變化的角度，采用人工加速紫外老化的方法，研究了幾類不飽和聚酯樹脂制得的人造石英石制品老化性能，以期為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)耐老化的人造石英石提供有幫助的指導(dǎo)意義。

1 試驗部分

1.1 主要原材料

通用鄰苯型、雙環(huán)戊二烯型(DCPD型)、甘油－雙環(huán)戊二烯型(簡稱甘油型)、己二酸型不飽和聚酯樹脂，均為本公司產(chǎn)品;固化劑為過氧化(2－乙基己酸)叔丁酯，茂名市中準實業(yè)有限公司;石英粉，工業(yè)級，梧州市穎豐礦業(yè)有限責任公司。

1.2 主要儀器

DHG－9070A型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海精宏實驗設(shè)備有限公司;QUV/spray型紫外線老化試驗機，美國Q-Lab公司;NR110型精密橡塑色差儀，深圳市三恩馳科技有限公司;NICOLET IS10型傅立葉紅外光譜儀，美國THERMO公司;USB－200X型數(shù)字顯微鏡，上海翼彩檢測儀器有限公司。

1.3 試驗方法

(1)人造石的制備:稱取定量的石英粉料，將預(yù)先混勻的色料及粉料倒入料桶中攪拌均勻;向一定量的不飽和聚酯中加入定量的固化劑，并拌勻;將聚酯和混合粉料在料桶中攪拌均勻后注入模具;機械合模并抽真空到－0.09MPa，然后在2kg～3kg壓力、290Hz～300Hz的振動頻率下壓制5min;脫模，將樹脂型人造石放入80℃烘箱中固化2h，待冷卻后即可磨削、拋光［4］。

(2)紫外老化試驗:采用QUV紫外老化試驗機對試樣進行老化試驗。將打磨、拋光好的人造石板塊放入老化試驗箱中，按GB/T 14522－2008典型實驗條件示例5進行加速老化試驗［5］，紫外光照射500h，測定人造石英板表面在紫外照射前后的顏色變化。其中，老化機內(nèi)紫外燈功率為400W，紫外燈類型UVA －340，輻照度0.76±0.02W/(m2·nm)，控制波長340nm。

(3)FTIR測試:刮取制品表面樣品，磨成粉，與KBr按比例(澆鑄體為1∶40、人造石為1∶20)混勻壓片，采用NICOLET IS10型傅里葉變換紅外光譜儀(波數(shù)范圍 400cm－1～4000cm－1，分辨率 4cm－1)進行測試。

圖1 人造石制備工藝流程Fig.1 Preparation process for artificial stone

2 結(jié)果與討論

2.1 人造石英石板紫外老化

四類樹脂制成的人造石英石經(jīng)500h紫外老化后，板材在200倍數(shù)碼顯微鏡下的表層形貌如圖2所示。

每組圖中左側(cè)為未經(jīng)紫外照射的對照樣，右側(cè)為500h紫外老化后的樣品。從圖可以看出，四類體系樹脂石英石在經(jīng)過500h紫外老化后，板面都有不同程度的白斑，會出現(xiàn)石英粉裸露、粉化脫落的現(xiàn)象。其中，甘油－DCPD型石英板表面白斑最多，石英粉裸露、脫落的最明顯;己二酸型石英石板面白斑最少，石英粉脫落最不明顯。表1為四類石英石板在500h紫外照射前后的色差值。試驗說明甘油型和DCPD型不飽和聚酯樹脂制得的石英石受紫外線的影響較大，老化破壞嚴重，而己二酸型其受影響小，抗老化效果好。

圖2 人造石在顯微鏡下形貌對比Fig.2 Micrographs of artificial stones

表1 人造石500h紫外照射后色差值Table 1 Chromatism of artificial stones after 500h UV irradiation

2.2 FTIR譜圖分析

四類體系樹脂澆鑄體與人造石英石紅外吸收光譜結(jié)果如圖3所示。

圖3 500h紫外老化FTIR譜圖對比(a.澆鑄體;b.人造石)Fig.3 FTIR after 500h UV irradiation(a.The castings;b.Artificial stones)

從不飽和聚酯樹脂澆鑄體的FTIR譜圖可以看出，經(jīng)500h加速紫外老化試驗后，聚酯分子結(jié)構(gòu)中羰基(-C=O)與丁烯二酸中雙鍵或苯二甲酸中苯環(huán)共軛吸收峰(1730cm－1)，羥基(-OH)吸收峰(3540cm－1)，甲基(-CH3)、亞甲基(-CH2-)吸收峰(3100cm－1～3000cm－1)，苯環(huán)吸收峰(1620cm－1～1450cm－1)及相應(yīng)二取代的4個相鄰氫吸收峰(730cm－1)均未見出現(xiàn)太大的變化。而在人造石英石的FTIR譜圖中，吸收峰也沒有明顯的變化出現(xiàn)。這說明500h紫外老化后，不飽和聚酯樹脂雖有一定程度的老化。分析人造石粉化的原因，樹脂本身不會這么快發(fā)生粉化，石英石板面的粉化應(yīng)是石英粉與樹脂的接合面在老化試驗中發(fā)生分離，導(dǎo)致石英粉脫落。為改善石英粉與樹脂的接合面，可添加偶聯(lián)劑進行改善，這還有待進一步的試驗驗證。

3 結(jié)論

不飽和聚酯樹脂型人造石英石在經(jīng)過500h的紫外照射后，不同的樹脂體系有不同的耐老化表現(xiàn)，但是板面都會出現(xiàn)一定的破壞、發(fā)白、石英粉裸露、粉化脫落等現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)品外觀顏色變化。所以戶外人造石若采用石英粉作為填料，要解決的關(guān)鍵技術(shù)是樹脂與石英粉界面的結(jié)合及界面耐老化問題。

［1］黃杏芳，吳華忠.不飽和樹脂人造石英石性能的研究［J］.閩江學(xué)院學(xué)報，2012，33(5):120－123.

［2］張小蘋，周祝林.不飽和聚酯樹脂在復(fù)合材料中的應(yīng)用［J］.纖維復(fù)合材料，2008(1):28－31.

［3］張琦，黃故.不飽和聚酯基玻璃鋼材料的紫外線老化研究［J］.天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2007，26(3):14－16.

［4］沈開猷.不飽和聚酯樹脂及其應(yīng)用［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005:436－448.

［5］國家技術(shù)監(jiān)督局.GB/T 14522－2008機械工業(yè)產(chǎn)品用塑料、涂料、橡膠材料人工氣候老化試驗方法 熒光紫外燈［S］.北京:中國標準出版社，2008.