UV光固化 UV涂料与辐射固化技术

1、UV涂料UV光固化UV涂料与辐射固化技术2007年 02 月 09 日 星期五 22:30UV 涂料的组成UV 涂料因应用领域不同而成分各异，但其基本组成可归纳为：活性稀释剂主要作用是溶解UV涂料中的固体组分，调节体系粘度。UV涂 料中的稀释剂不是一般涂料使用的挥发性有机溶剂，而是直接参与固化成膜过程 具有反应能力的无挥发性溶剂。活性稀释剂就化学结构而言，一般是分子量不大 而分子内含有可聚合官能团的一类单体，成膜后成为漆膜的一部分。低聚物 也有称齐聚物或寡聚物，是 UV 涂料中的基本骨架，在紫外线光子 的作用下形成具有立体结构的漆膜，并赋予漆膜的各种特性，例如硬度、柔韧性、 附着力、光泽、耐老

2、化等性能。光引发剂 是 UV 涂料中的关键组成部分，其作用在于传递紫外线光子的能 量，迅速引发单体和低聚物的交联聚合，促进体系的液固转换过程。根据引发机 理，光引发剂可分为自由基和阳离子两大类型。助剂 顾名思义是为满足具体使用要求、改善漆膜性能而添加的某些辅助性 组分，如流平剂、消泡剂、基材润滑剂、消光剂、分散剂、稳定剂、表面滑爽剂 等。这些助剂与溶剂型涂料常规使用的助剂没有什么两样。UV涂料的基本组成，如果配上颜料则可成为一种UV色漆。通常涂料的漆层厚 度一般为几十微米到几百微米，而UV色漆的厚度仅为数微米（黑色）到15微米 （白色），UV色漆这样一种组成为UV油墨的制备奠定了基础。此外，U

3、V胶粘剂 的基本组成也与UV涂料大同小异。由此可见，UV涂料和UV油墨，甚至UV胶粘 剂在化学配方上是没有本质区别的。UV 涂料的特点UV 涂料可通过浸涂、淋涂、漆涂、旋涂，甚至真空涂等方法涂布后，再经紫 外线光子照射而固化成膜。与一般的溶剂型涂料相比，UV涂料的特点如下：固化速度快UV涂料在紫外线光子照射下固化，通常只需1秒钟左右或更 短时间，可以进行快速连续化作业，大大提高生产效率。常温固化UV涂料中常用低聚物，如环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚 酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸树脂与不饱聚酯等树脂，以及 各种丙烯酸酯的单官能团或多官能团单体，都可在紫外线光子的作用下通过自由

4、基引发室温聚合和交联，因而特别有利于对热敏感的基材（如木材、纸张和塑料） 的涂饰。3 节约能源 UV 涂料不需要加热干燥，因而在施工时较之常规的热干燥涂料 可节省能源75%90%。4节省占地面积 UV 涂料的各种涂装设备紧凑，不需烘道，操作简便快捷， 易于实现生产自动化，因而大大节省设备占地面积，并缩小作业空间。5不污染环境 UV 涂料是一种无溶剂或基本无溶剂的涂料，成膜过程中无 VOC 挥发到大气中，对环境不造成污染，易于满足政府或立法机构的环保条例。6 提升产品性能 UV 涂料在紫外线光子的作用下实现组分之间的交联聚合， 将液态快速固化成膜，并具有三维网状结构，因而可使漆膜表面性能得到改善

5、， 如硬度、柔韧性、耐磨抗刮性、耐化学药品性、高光泽度、耐用性等。UV 涂料区别于常规应用的涂料主要在于：快干、环保、节能、优质。快干是 紫外线光子能量作用于UV涂料的组分而迅速固化的结果。紫外光（UV）固化是 当前辐射固化的一个重要分支，因为紫外线只代表电磁辐射波谱中一个狭窄波段 （1380nm 之间）。其他长波段低能辐射尚有红外线、微波、无线电波，以及 短波段高能辐射，如X射线、g射线等。广义的辐射概念甚至包括带电粒子辐射 以及其他一些辐射，如电子束（EB）、同步辐射和激光辐射等。值得指出的是， 当前最具有应用价值的辐射固化是UV固化和EB固化，其中UV固化的应用面更 广。由此看来，辐射固

6、化（UV/EB固化）实际上是一种借助于能量照射源（紫外 线或电子束）实现化学配方（涂料、油墨和胶粘剂）由液态转化为固态的加工过 程。在UV固化中能量照射源就是紫外线光源。目前最常用的紫外线光源是中压汞 灯。中压汞灯是一种非单色性紫外线光源，即发射光谱内有多条紫外线。汞灯根 据其结构又可分为电弧汞灯和无极汞灯。另外，氙灯也是一种非单色紫外光源， 常用作脉冲闪光灯。新近开发的单色紫外光源是以稀有气体为工作物质的准分子 紫外灯（excimerlamp）:充 Xe 灯牖 172nm 牘、充 Kr Cl 灯（222nm）和充 XeCl 灯（308nm）。上述的汞灯、氙灯或是准分子灯都是灯管形式的气体紫外

7、光源。 而最近就出现的发光二极管（LED）紫外光源（385nm）则是一种半导体固体光 源，其独特的光源性能，可能在今后展现出广阔的应用潜力。综上所述，UV涂料与UV光源构成了 UV固化基本技术内容。没有UV涂料，UV 固化失去了物质基础巧媳妇难为无米之炊。同样没有UV光源，也会陷入有米 无灶 的困境，完成不了炊事的全过程。辐射固化技术的实用化可以追溯到上世纪60年代，当时德国推出了第一代UV 涂料，在木器涂装工业上得到初步应用。以后辐射固化技术逐步由木材单一的基 材扩展至纸张、各种塑料、金属、石材，甚至水泥制品、织物、皮革等基材的涂 装应用。加工产品的外观也由最初的高光型，发展到亚光型、珠光型

8、、烫金型、 纹理型等，满足不同的需求。辐射固化大规模进入印刷出版行业的时间较晚，大 约为上世纪90 年代。目前辐射固化几乎涵盖了所有的印刷工艺，包括干式胶印、 湿式平印、丝网印刷、柔版印刷、凸版印刷与凹版印刷等。承印物除纸张外尚有 塑料、金属和漆膜等。UV/EB油墨相对于传统的溶剂型油墨最突出的特点，也 与 UV 涂料一样，就是快干、环保、节能、优质。事实上，辐射固化在印制电路板、大规模集成电路、数码相机、光盘(CD-ROM, DVD)、移动电话、液晶显示器与等离子显示器等制造业中的应用，已是一种不 可取代的技术，可完成产品制作工艺中的各种涂装、印刷、涂饰和胶粘等任务。 现在辐射固化正在向汽车制造业和建筑材料业突破。可以毫不夸张地说，辐射固 化目前已进入千家万户和普通百姓的日常生活之中，尽管并不是所有人都能直接 意识到这一点。在辐射固化中，UV固化应用领域最为广泛。而UV涂料较之UV油墨和UV胶粘 剂的用量又大得多。值得注意的是，UV固化对色漆的固化厚度最