UV光固化 UV涂料與輻射固化技術(shù)

1、UV涂料UV光固化UV涂料與輻射固化技術(shù)2007年 02 月 09 日 星期五 22:30UV 涂料的組成UV 涂料因應(yīng)用領(lǐng)域不同而成分各異，但其基本組成可歸納為：活性稀釋劑主要作用是溶解UV涂料中的固體組分，調(diào)節(jié)體系粘度。UV涂 料中的稀釋劑不是一般涂料使用的揮發(fā)性有機(jī)溶劑，而是直接參與固化成膜過程 具有反應(yīng)能力的無揮發(fā)性溶劑?；钚韵♂寗┚突瘜W(xué)結(jié)構(gòu)而言，一般是分子量不大 而分子內(nèi)含有可聚合官能團(tuán)的一類單體，成膜后成為漆膜的一部分。低聚物 也有稱齊聚物或寡聚物，是 UV 涂料中的基本骨架，在紫外線光子 的作用下形成具有立體結(jié)構(gòu)的漆膜，并賦予漆膜的各種特性，例如硬度、柔韌性、 附著力、光澤、耐老

2、化等性能。光引發(fā)劑 是 UV 涂料中的關(guān)鍵組成部分，其作用在于傳遞紫外線光子的能 量，迅速引發(fā)單體和低聚物的交聯(lián)聚合，促進(jìn)體系的液固轉(zhuǎn)換過程。根據(jù)引發(fā)機(jī) 理，光引發(fā)劑可分為自由基和陽離子兩大類型。助劑 顧名思義是為滿足具體使用要求、改善漆膜性能而添加的某些輔助性 組分，如流平劑、消泡劑、基材潤滑劑、消光劑、分散劑、穩(wěn)定劑、表面滑爽劑 等。這些助劑與溶劑型涂料常規(guī)使用的助劑沒有什么兩樣。UV涂料的基本組成，如果配上顏料則可成為一種UV色漆。通常涂料的漆層厚 度一般為幾十微米到幾百微米，而UV色漆的厚度僅為數(shù)微米（黑色）到15微米 （白色），UV色漆這樣一種組成為UV油墨的制備奠定了基礎(chǔ)。此外，U

3、V膠粘劑 的基本組成也與UV涂料大同小異。由此可見，UV涂料和UV油墨，甚至UV膠粘 劑在化學(xué)配方上是沒有本質(zhì)區(qū)別的。UV 涂料的特點(diǎn)UV 涂料可通過浸涂、淋涂、漆涂、旋涂，甚至真空涂等方法涂布后，再經(jīng)紫 外線光子照射而固化成膜。與一般的溶劑型涂料相比，UV涂料的特點(diǎn)如下：固化速度快UV涂料在紫外線光子照射下固化，通常只需1秒鐘左右或更 短時間，可以進(jìn)行快速連續(xù)化作業(yè)，大大提高生產(chǎn)效率。常溫固化UV涂料中常用低聚物，如環(huán)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樹脂與不飽聚酯等樹脂，以及 各種丙烯酸酯的單官能團(tuán)或多官能團(tuán)單體，都可在紫外線光子的作用下通過自由

4、基引發(fā)室溫聚合和交聯(lián)，因而特別有利于對熱敏感的基材（如木材、紙張和塑料） 的涂飾。3 節(jié)約能源 UV 涂料不需要加熱干燥，因而在施工時較之常規(guī)的熱干燥涂料 可節(jié)省能源75%90%。4節(jié)省占地面積 UV 涂料的各種涂裝設(shè)備緊湊，不需烘道，操作簡便快捷， 易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化，因而大大節(jié)省設(shè)備占地面積，并縮小作業(yè)空間。5不污染環(huán)境 UV 涂料是一種無溶劑或基本無溶劑的涂料，成膜過程中無 VOC 揮發(fā)到大氣中，對環(huán)境不造成污染，易于滿足政府或立法機(jī)構(gòu)的環(huán)保條例。6 提升產(chǎn)品性能 UV 涂料在紫外線光子的作用下實(shí)現(xiàn)組分之間的交聯(lián)聚合， 將液態(tài)快速固化成膜，并具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因而可使漆膜表面性能得到改善

5、， 如硬度、柔韌性、耐磨抗刮性、耐化學(xué)藥品性、高光澤度、耐用性等。UV 涂料區(qū)別于常規(guī)應(yīng)用的涂料主要在于：快干、環(huán)保、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)。快干是 紫外線光子能量作用于UV涂料的組分而迅速固化的結(jié)果。紫外光（UV）固化是 當(dāng)前輻射固化的一個重要分支，因?yàn)樽贤饩€只代表電磁輻射波譜中一個狹窄波段 （1380nm 之間）。其他長波段低能輻射尚有紅外線、微波、無線電波，以及 短波段高能輻射，如X射線、g射線等。廣義的輻射概念甚至包括帶電粒子輻射 以及其他一些輻射，如電子束（EB）、同步輻射和激光輻射等。值得指出的是， 當(dāng)前最具有應(yīng)用價值的輻射固化是UV固化和EB固化，其中UV固化的應(yīng)用面更 廣。由此看來，輻射固

6、化（UV/EB固化）實(shí)際上是一種借助于能量照射源（紫外 線或電子束）實(shí)現(xiàn)化學(xué)配方（涂料、油墨和膠粘劑）由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)的加工過 程。在UV固化中能量照射源就是紫外線光源。目前最常用的紫外線光源是中壓汞 燈。中壓汞燈是一種非單色性紫外線光源，即發(fā)射光譜內(nèi)有多條紫外線。汞燈根 據(jù)其結(jié)構(gòu)又可分為電弧汞燈和無極汞燈。另外，氙燈也是一種非單色紫外光源， 常用作脈沖閃光燈。新近開發(fā)的單色紫外光源是以稀有氣體為工作物質(zhì)的準(zhǔn)分子 紫外燈（excimerlamp）:充 Xe 燈牖 172nm 牘、充 Kr Cl 燈（222nm）和充 XeCl 燈（308nm）。上述的汞燈、氙燈或是準(zhǔn)分子燈都是燈管形式的氣體紫外

7、光源。 而最近就出現(xiàn)的發(fā)光二極管（LED）紫外光源（385nm）則是一種半導(dǎo)體固體光 源，其獨(dú)特的光源性能，可能在今后展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用潛力。綜上所述，UV涂料與UV光源構(gòu)成了 UV固化基本技術(shù)內(nèi)容。沒有UV涂料，UV 固化失去了物質(zhì)基礎(chǔ)巧媳婦難為無米之炊。同樣沒有UV光源，也會陷入有米 無灶 的困境，完成不了炊事的全過程。輻射固化技術(shù)的實(shí)用化可以追溯到上世紀(jì)60年代，當(dāng)時德國推出了第一代UV 涂料，在木器涂裝工業(yè)上得到初步應(yīng)用。以后輻射固化技術(shù)逐步由木材單一的基 材擴(kuò)展至紙張、各種塑料、金屬、石材，甚至水泥制品、織物、皮革等基材的涂 裝應(yīng)用。加工產(chǎn)品的外觀也由最初的高光型，發(fā)展到亞光型、珠光型

8、、燙金型、 紋理型等，滿足不同的需求。輻射固化大規(guī)模進(jìn)入印刷出版行業(yè)的時間較晚，大 約為上世紀(jì)90 年代。目前輻射固化幾乎涵蓋了所有的印刷工藝，包括干式膠印、 濕式平印、絲網(wǎng)印刷、柔版印刷、凸版印刷與凹版印刷等。承印物除紙張外尚有 塑料、金屬和漆膜等。UV/EB油墨相對于傳統(tǒng)的溶劑型油墨最突出的特點(diǎn)，也 與 UV 涂料一樣，就是快干、環(huán)保、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)。事實(shí)上，輻射固化在印制電路板、大規(guī)模集成電路、數(shù)碼相機(jī)、光盤(CD-ROM, DVD)、移動電話、液晶顯示器與等離子顯示器等制造業(yè)中的應(yīng)用，已是一種不 可取代的技術(shù)，可完成產(chǎn)品制作工藝中的各種涂裝、印刷、涂飾和膠粘等任務(wù)。 現(xiàn)在輻射固化正在向汽車制造業(yè)和建筑材料業(yè)突破?？梢院敛豢鋸埖卣f，輻射固 化目前已進(jìn)入千家萬戶和普通百姓的日常生活之中，盡管并不是所有人都能直接 意識到這一點(diǎn)。在輻射固化中，UV固化應(yīng)用領(lǐng)域最為廣泛。而UV涂料較之UV油墨和UV膠粘 劑的用量又大得多。值得注意的是，UV固化對色漆的固化厚度最