一、UV涂料及組成

　　UV涂料因應用領域不同而成分各異，但其基本匕是吲瞄輕物、單體、光引發劑及助劑組成。UV固化的主要反應歷程是：由輻射引起光引發劑分解，生成的活性自由基引茇單體或低聚物聚合交聯。因此，光引發劑的引發效率對于配方的成本以及光固化速率起著致關重要的作用，同時圍繞引發劑問題也產生了不同的固化技術，如混雜固化、光暗固化等。

　　(一)單體和低聚物

　　單體和低聚物的主要特征是含有端基雙鍵，它是光固化成膜的物質基礎，在光固化成膜物質的研究和改性中。其研究的主要思路是：通過化學手段，將含有雙鍵的單體連接在樹脂上，使樹脂具有光固化活性。

　　目前，丙烯酸酯仍然是光固化領域最常使用的齊聚物，占整個市場的82%；此外，還有環氧類樹脂和不飽和樹脂兩種齊聚物比較常用，均占8%。但傳統的光固化齊聚物，如環氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚酯(或聚醚)以及不飽和聚酯一般都具有較高的黏度，而且隨著相對分子量的提高，其黏度也隨之增大，因此，常需加入單體，以提高其黏度。但單體會影響涂膜性能，而且對皮膚有刺激性。這樣，解決光固化樹脂的黏度問題，就成為光固化涂料研究中的重點，而采用超支化聚合物是解決樹脂黏度問題的一個方向。超支化聚合物獨特的三維分子結構使其具有黏度低、反應活性高和相溶性好等性能，它還能使固化膜的收縮率變小，從而具有良好的基材附著性能。

　　(二)光引發劑

　　光引發劑是光固化的核心技術，它的性能決定了UV固化涂料的固化程度和固化速率。許多光固化涂膜的弊病都是由于光引發劑引發效率低或是加入填料所致。為了滿足日益增長的工業需求，開發更新、更快、具有獨特性能的光引發劑已經成為UV固化技術研究的一個重要方面。目前，引發劑的類型主要有自由基光引發劑、陽離子光引發劑等幾種。

　　1.自由基光引發劑

　　自由基光引發劑分為裂解型和奪氫型兩種類型。

　　裂解型引發劑有安息香醚類、苯偶姻類、苯乙酮類、硫雜蒽酮類等，此類引發劑的缺點是在空氣中受O2的影響，對光引發劑有阻聚作用，影響固化速度以及固化程度。奪氫型引發劑利用叔胺類光敏劑構成引發劑/光敏劑復合引發體系，可抑制O2的阻聚作用，提高固化速度。盡管自由基型光引發劑存在著一些不足，但卻具有低價優勢，所以，目前仍被廣泛應用。

　　2.陽離子光引發劑

　　陽離子光引發劑包括重氮鹽、二芳基碘翁鹽、三芳基硫翁鹽、烷基翁鹽、鐵芳烴鹽、磺酰基酮及三芳基硅氧醚等。其優點是不受O2的影響。用合成的二苯基碘鈴六氟磷酸鹽作光引發劑，對不同比例的雙酚環氧樹脂和丙烯酸酯預聚物組成的復合樹脂進行的光固化研究，證明了碘翁鹽具有同時引發環氧和丙烯酸酯復合樹脂按陽離子和自由基兩種不同機理進行光固化的能力，該研究結果為進行光混雜固化提供了理論依據。

　　二、UV固化涂料的種類

　　(一)粉末涂料

　　UV固化粉末涂料是粉末涂料技術與紫外光固化技術相結合的一項新型涂裝技術，它綜合了傳統粉末涂料和液體UV固化涂料技術的優點，并在一定程度上克服了兩類涂料的缺點。

　　傳統的熱固化粉末涂料要求在180℃～200℃下固化15min～30min，這就限制了這種技術在熱敏基材中的應用。目前正迅速發展的熔點在100℃～120℃的紫外光固化粉末涂層，解決了這個問題。與傳統的熱固化粉末涂料相比，UV固化粉末涂料的熔融流平與固化是兩個獨立的過程，先使粉末顆粒通過紅外輻射加熱熔融流平，之后再進行紫外光輻射固化，從而可以得到平整光滑的涂膜。由于UV固化粉末涂料熔融溫度低，所以可以廣泛用于熱敏基材(如紙張、橡膠、塑料)等的涂裝，這就大大擴展了粉末涂料的應用空間。UV固化粉末涂料無活性稀釋劑，涂膜收縮率低，與基材附著力強，一次涂裝即可形成質量優良的厚涂層，且涂料噴涂濺落的粉體便于回收使用，因此，較UV固化的液體涂料具有更高的技術優勢、經濟優勢和生態優勢。

　　國外于20世紀90年代初開始研發UV固化粉末涂料，20世紀90年代中期實現商品化，并得到迅速發展。目前已有很多UV固化粉末涂料應用于木材、金屬、紙類基材上。國內UV固化粉末涂料也得到一定的發展。國內科學家用十六酰氯和十八異氰酸酯分別對端羥基的超支化聚酯進行改性，獲得的粉末狀超支化低聚物，具有無定形“內核”及可結晶“外殼”的分子結構，使涂膜的表觀性能和力學性能得到大大提高。另外，由于端基存在大量紫外光可固化的丙烯酸酯基團，該粉末狀超支化低聚物在熔融輻照時能快速固化。有科學家對樹枝狀聚醚酰胺基紫外光固化粉末涂料進行了研究，在羥端基的樹枝狀聚醚酰胺基礎上，通過與不同比例的TDI、HEA和十八異氰酸酯反應，合成了兩種具有不同濃度的UV固化半結晶聚合物DPEA-A和DPEA-B。通過DSC測試，兩種紫外光固化半結晶聚合物均形成了不同的微晶，且都滿足UV固化粉末涂料對強和Tm的要求。

　　(二)水性涂料

　　UV固化水性涂料結合了水性涂料和光固化涂料的優點，近年來得到迅速發展，也是今后光固化涂料主要發展方向之一。UV固化水性涂料的優點是：可以使用相對分子質量很高的齊聚體以提高對某些基材的黏附力，并提高固化膜的其他物理性能，而不像傳統紫外涂層的齊聚體相對分子質量受到施工黏度的限制：體系的黏度可用水來調節，而不必使用稀釋單體，這樣就可以避免由活性稀釋單體引起的收縮；用這種方法可以得到極薄的涂層，且設備易于清洗；水烘干后在輻照之前就可以得到觸干的涂層，這樣可以用于三維物體的表面固化，這種輻照之前就觸干的涂層，減少了灰塵的吸附，并且能在固化前對涂層的缺陷進行修補。這種技術的缺點是：光固化前必須脫水烘干，體系光澤度低，耐溶劑性差，耐擦傷性差。事實上“水基”體系并不適合于所有的領域，而且“水基”體系也不是真正對環境無害，因為在清洗水基油墨或涂層時，它可以溶解或分散在水中，很難去除，而其中的化合物，如丙烯酸類對魚和其他水生物非常有害。

　　UV固化水性涂料有利于環境保護，并具有固化速率快的特點，符合時代發展要求。在歐美等發達國家，Hoechst、UCB、ICI、Zeneca、BASF等公司已推出了他們的光固化水性涂料產品。當前，技術上存在的不足主要包括：涂料水分散體系的長期穩定性有待提高，可供選擇的光引發劑品種不多，大多沿用傳統的光引發劑，對于顏料著色涂料，選擇余地更小，增設干燥除水裝置對該技術的推廣應用有不利影響。因此，繼續開展基礎性研究，揚長抑短，并大力拓展其應用領域，仍是當前發展水性光固化涂料技術的當務之急。國外科學家采用陽離子電沉積法研制了一種具有特殊性能的聚氨酯水性涂料，這種方法能大大縮短涂料中水分蒸出的時間，很好地解決了水基涂料整個生產過程耗時過長的缺點。

　　三、UV固化涂料的發展前景

　　UV固化涂料由于其優良的性能，符合當前人們環保意識不斷增強的需求，具有巨大的發展潛力。在國外，UV固化涂料已廣泛應用于建筑涂料、體育用品、電子通訊、包裝材料和汽車等不同領域。我國光固化領域發展速度更加驚人，每年都以20%～30%的速度增長。在各個領域應用越來越廣泛，如在紙張、木器、塑料、金屬、光盤、光纖等基材上獲得了很好的應用。當前，UV固化涂料的發展又面臨著—個絕好的機遇，為配合實施可持續發展戰略，我國制定了環保政策，并加大了執法力度，人們的環保意識日益增強，越來越多的人會選擇環保產品。