? ? ? 紫外光固化是20世紀60年代開發的一項具有經濟、節能、環保等特點的新型技術，它是指將一種體系中含有不飽和碳碳雙鍵的液體基質在紫外光照射下，光引發劑吸收輻射能量之后受到激發產生自由基或陽離子，引發液體基質中的不飽和碳碳雙鍵之間發生化學反應，交聯固化后形成具有體型結構產物的固化方式。德國Bayer公司應用該技術研發出了第一款紫外光固化涂料，該種涂料以不飽和聚酯作為主體聚合物，應用苯乙烯作為活性稀釋劑降低主體聚合物的粘度，然后在紫外光輻照下共聚制備了紫外光固化涂膜，并用于木器表面作為一種保護涂膜，這也被后世學者公認為首代紫外光固化涂料。隨著UV固化技術的逐步成長，再加上該技術具有固化速率快、污染少、不需要加熱、費用低、可自動化操作、可單組分使用等優點，促使更加多的公司將目光聚焦在了UV光固化新產品的研發上。1970年，美國Sun化學公司以及Immont公司以丙烯酸酯類作為主體樹脂，使丙烯酸酯末端的碳碳不飽和雙鍵進行自由基聚合，制備了丙烯酸酯類涂層，這被稱為是第二代紫外光固化涂料。該類涂料制備工藝簡單，一般通過丙烯酸酯類與含羥基的不同種類低聚物進行酯化后即可得到一系列紫外光固化涂料，且其具有反應速度快，反應活性高，涂料產品類型多，可滿足不同基材的使用、且工藝成本低等特點，因此商品化發展速度較快，其應用領域由*初的木器涂料發展到現在的紙張、玻璃、塑料、金屬部件、陶瓷、電子元件、醫療器械、信息記錄介質、光學纖維和感光印刷等工業生產領域。

? ? ? 一、 紫外光固化技術的機理。

? ? ?紫外光固化反應是光活性基團在光引發劑存在的條件下通過紫外光輻射引發聚合的過程。對光引發劑光引發過程的認識是研究紫外光固化技術的基礎。在光固化體系中，當引發劑分子處于激發態時，便可與單分子或多分子產生相互作用，進而產生具有引發活性的自由基（Free-radical）或陽離子（Cationic ion），進一步引發聚合，*終固化形成聚合物。

? ? ? 一般而言，紫外光固化機理可以分為自由基型（Free-radica）和陽離子型（Cationic）兩種。

? ? ? 紫外光固化自由基聚合機理與普通的自由基聚合機理一樣，一般包括鏈引發、鏈增長、鏈終止三個過程，第一階段中，光引發劑（PI）在紫外光作用下從基態轉變為激發態（R·），產生成活性自由基，然后活性自由基開始進攻體系中的不飽和雙鍵，形成單體自由基；第二階段中，形成的單體自由基和其他活性單體產生鏈式反應，進行連鎖反應，使分子鏈增長，生成聚合物長鏈。當紫外光固化體系中具有多官能度的活性稀釋劑與一個或者幾個鏈式自由基發生連鎖反應時，交聯網絡結構便由此產生；第三個階段為鏈終止，有偶合終止（Coupling）和歧化終止（Dispropotionation）兩種終止方式，自由基活性鏈相互碰撞后失去活性而發生鏈終止。*終的反應結果即固化成膜。

? ? ? 陽離子UV光固化機理同樣可以分為鏈引發、鏈增長、鏈終止三個過程，不同之處在于陽離子UV光固化體系的光引發劑通常選用碘鎓鹽或者硫鎓鹽，這兩種光引發劑在紫外光作用下光解產生陽離子源HMtXn，質子酸形成陽離子活性中心，進而引發環氧樹脂的開環聚合，而該過程不屬于光化學過程，因此該過程在黑暗環境中依然可以進行，所以可以進行后固化是陽離子型UV光固化材料的顯著特點。

? ? ? 二、紫外光固化涂料的組成。

? ? ?紫外光固化涂料主要通過光敏樹脂（低聚物）、活性稀釋劑、光引發劑和各類助劑復配制成。其固化過程實際上是聚合交聯的過程，當紫外光照射到光固化涂料上后，光引發劑首先吸收能量被激發，形活性中心，活性中心與體系中不飽和碳碳雙鍵作用，使雙鍵打開，發生連鎖聚合反應，從而相互交聯成膜。光應發劑與紫外線吸收劑有許多相似之處，但它們的作用目的完全不同，有些非業界朋友常常會混淆它們。

? ? ? 1、低聚物（oligomer）。低聚物也稱為預聚物（prepolymer），是一種具有能進行光固化反應的活性基團，構成了光固化涂層交聯網絡結構的主體部分，對涂層產品的主要物理或化學性能起決定性的作用。所以低聚物的合成及選擇對光固化涂料的配方設計尤為重要。

? ? ? 不同的低聚物具有不同的特點，隨著對低聚物結構與性能研究的深入，一些改性后的功能性的低聚物在UV光固化涂料中的應用也逐漸受到重視，比如有機硅改性低聚物、具有超支化結構的低聚物、粉末型低聚物以及水溶性低聚物等都在光固化涂料中得到了廣泛的應用。

? ? ? ?2、 光引發劑（photoinitiator，PI）。光引發劑能吸收輻射能量，被激發后發生化學變化，能產生具有引發聚合能力的自由基或陽離子活性中間體，其對UV固化速率起至關重要的作用，也是影響光固化涂膜性能的一個重要參數。按光引發劑產生的活性中間體的不同，可分為自由基型和陽離子型光引發劑兩類。而根據自由基作用機理的不同，又可以分為（1）裂解型光引發劑；（2）奪氫型光引發劑；（3）配位體交換型光引發劑；（4）陽離子型光引發劑。

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? ? ? 涂膜光固化后，自由基型光引發劑的殘留光解產物可會發生向涂膜表面遷移的作用，從而影響涂層的性能，并且在固化過程會有剌激性氣味產生，過多使用光引發劑甚至還會引起涂膜黃變。為了克服以上出現的問題，設計和研究一些新型光引發劑，如聚合型光引發劑、大分子光引發劑、自由基-陽離子混雜光引發劑等越來越成為研究重點。

? ? ? 3 、活性稀釋劑（reactive diluent）。活性稀釋劑一般稱為功能單體（functionalmonomer），主要有兩個作用：（1）、溶解、稀釋低聚物，降低體系粘度，改善涂膜的流變性，提高產品可加工性；（2）、參與交聯固化反應，調節交聯密度，增強涂膜的致密性，改善涂膜的物理和機械性能，在一定程度上減少易揮發溶劑的使用量。目前常見的活性稀釋劑多為丙烯酸酯類單體，根據活性稀釋劑分子中所含雙鍵數目的不同，可分為單官能、雙官能和多官能活性稀釋劑。傳統的活性稀釋劑存在固化速率慢，易對皮膚產生刺激作用，體積收縮率大等缺點，而在不同的應用領域，對活性稀釋劑有不同的要求，為了克服這些缺點并達到普遍的應用要求，對活性稀釋劑的改進和研究一直都在在進行中。

? ? ? ?4、 添加劑（additive）。光固化涂料配方中的添加劑主要包含染料、顏料、填料以及助劑等，它們在涂料配方中所占比例極小，但對于涂膜性能的改善，氣味及可萃取物的降低，減少黃變，增強紫外光敏感性等有顯著作用，是涂料中不可缺少的組分。例如，在有色體系中需要加入顏料；在流動性較差的體系中為了改善流動平整性、消除漆膜的種種缺陷，需要加入流平劑；消泡劑可以抑制體系中氣泡的產生；潤濕分散劑可使體系中的填料、顏料等固體顆粒分散均勻并起到穩定作用；消光劑可降低固化膜的光澤度，加入消光劑即可得到低光澤或亞光涂料；在涂料體系中加入一定量阻聚劑可以保證生產、儲存、運輸以及施工時光固化涂料的穩定性。

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