紫外光固化水性体系研究进展

紫外光固化涂料以其固化速度快、节能、生产效率高、涂层性能好等优点 , 近 20 多年来获得广泛应用[ 1 ～ 3 ] 。

但随着紫外光固化涂料的迅猛发展 , 其自身的一些弊端日益暴露出来 : 如反应性稀释单体及其他多官能丙烯酸酯 (MFAs) 等含有挥发性有机化合物 (VOC) 组分 , 对环境及人体健康有一定的损害[ 4 ] ; 有些光引发剂的分解产物不符合环保要求 , 带来卫生、安全隐患并影响固化膜的使用性能 , 所以迄今为止没有一项 UV 光固化涂料产品得到美国食品和药物管理局 (FDA) 的许可。

虽然单纯采用官能化低聚物可配制出 100 % 固含量的光固化涂料 , 以消除 VOC 的影响 , 但由于其粘度对分子量的依赖关系 ,体系粘度太大 , 且难以调节和控制 , 故 100 % 固含量的光固化涂料在性能和使用上都受到很大限制。

所以 ,UV 光固化涂料技术的总的发展趋势是以水代替反应性稀释剂。

水性光固化涂料继承和发展了传统 UV 固化技术和水性涂料技术的许多优点 , 诸如低成本、低粘度、良好的涂布适应性、设备易于清洗、无毒性、无刺激性、不燃性等。

由于水性 UV 固化体系的优点突出 , 近十年来得到较快的发展 [ 5 ,6 ] , 目前已有不少产品面世 [ 7 ,8 ] 。

1 水性光固化涂料的特点与传统的溶剂型 UV 光固化涂料技术相比 , 水性光固化涂料主要有如下优点 :不必借助活性稀释剂来调节粘度 , 可解决 VOC 及毒性、刺激性的问题 ; 易于得到光固化前的无粘性干膜 , 尤其对以中、高分子量聚合物为基料的涂料 , 保证了固化膜的光洁度 , 简化了防尘操作 ; 可降低固化膜的收缩率 , 尤其对以中、低分子量聚合物为基料的体系 , 有利于提高固化膜对底材的附着性 ; 可得到薄膜型固化膜 ; 固化前干膜的机械刮伤易于修补 ; 可用水或增稠剂方便地控制流变性 , 便于喷涂 ; 设备、容器等易于清洗 ; 降低了涂料的易燃性。

紫外光固化预聚物的研究进展舒航;赵扬;王宝清;赵丹丹【摘要】介绍了紫外光固化技术的特点、化学机理、体系组分、市场现状及发展趋势.重点综述了几类紫外光固化预聚物的性能、特点和研究进展.【期刊名称】《安徽化工》【年(卷),期】2017(043)005【总页数】4页(P15-18)【关键词】紫外光固化;预聚物;进展【作者】舒航;赵扬;王宝清;赵丹丹【作者单位】河南应用技术职业学院化学工程学院,河南郑州450042;河南应用技术职业学院化学工程学院,河南郑州450042;江苏汉拓光学材料有限公司,上海200233;河南应用技术职业学院化学工程学院,河南郑州450042【正文语种】中文【中图分类】TQ325紫外光（UV）固化出现于二十世纪60年代，它是指在UV的辐照下，感光体系中的光引发剂吸收能量发生化学反应生成活性自由基或阳离子，进而引发体系中带有不饱和双键或环氧基团的化合物发生聚合、接枝、交联等反应，促使液态物质迅速转变为固态而实现在基体表面快速成膜的一项固化技术[1]。

UV固化技术具有“5E”的特点：Efficiency（高效），UV固化设备紧凑，可连续生产，提高效率；Economy（经济），UV固化工艺节省原料，能有效降低成本；Energy（节能），固化时间短，无需加热，可节约能源；Ecology（生态），体系VOC含量低，生产中无过多有害气体；Enabling（多能），可适用于木材、金属、塑料等多种基材的表面施工过程[2]。

根据格若斯定律，只有高效吸收光能的物质才能促使光致化学反应的发生，在200～400nm波长的UV辐照下，光引发剂吸收能量变成活性基团，然后与体系中的反应性基团作用，完成固化过程。

按照引发剂的不同，可以分为自由基光固化体系、阳离子光固化体系和自由基-阳离子混杂光固化体系。

化学动力学研究表明，自由基光固化体系的机理属于自由基连锁聚合[3]：首先是光引发剂吸收UV能量变成自由基；然后自由基与体系中的双键反应成为链自由基；最后链自由基通过偶合或歧化而终止。

第28卷第2期山　西　化　工Vol.28　No.22008年4月SHANXI CHEMICAL INDUSTR YApr.2008收稿日期:2007212230作者简介:菅晓霞,女,1980年出生,南京理工大学材料科学与工程专业在读博士研究生,主要从事功能高分子材料的研究。

　综述与论坛UV 固化涂料的研究进展菅晓霞1,　古志国2,　任会军2,　柴　健2(1.南京理工大学化工学院,江苏　南京　210094;2.浙江海正药业股份有限公司,浙江　台州　318000)摘要:概述了UV 固化涂料的基本反应及组成,介绍了近年来紫外光固化体系中光敏预聚体的研究进展。

认为开发水性紫外光固化涂料、紫外光固化粉末涂料是目前紫外光固化涂料的发展趋势。

介绍了光固化涂料的应用情况。

关键词:UV 固化涂料;基质树脂;光固化粉末涂料;光固化水性涂料中图分类号:TQ316.31+2,TQ630 文献标识码:A 文章编号:100427050(2008)022*******引　言光固化是一种快速发展起来的“绿色”新技术。

从20世纪70年代至今,辐射固化技术在发达国家的应用越来越普及,已广泛用于各种涂料、油墨及胶黏剂等领域。

其中,UV 固化技术的发展更加迅速。

与热固化相比,UV 固化具有无挥发性物质释放、节省能源、生产效率高等优点[123]。

UV 固化涂料是20世纪60年代末由德国开发的一类环保型涂料。

该涂料经紫外光照射后发生光化学反应,使涂层快速聚合和交联,达到固化成膜的目的。

目前关于提高固化速度、增强附着力和降低活性稀释剂毒性的新型预聚物、稀释剂和光敏剂的开发和应用研究已经取得了卓越的成就。

1　UV 涂料的固化反应UV 固化涂料由基质树脂、稀释剂、光引发剂和助剂4部分组成。

质量配比一般为:基质树脂30%～60%,活性稀释剂40%～60%,光引发剂1%～5%,其他助剂0.2%～1%[4,5]。

其中,基质树脂对涂膜性能起关键作用。

当紫外光照射UV 固化涂料时,激发分解涂料中的光引发剂生成游离基,如自由基或阳离子,活性游离基撞击涂料中的双键并反应形成增长链,它们可引发相应的齐聚物和单体进行自由基或阳离子聚合反应,这一反应继续延伸,使活性稀释剂和齐聚物中的双键断开,交联而成膜[6]。

UV固化涂料的研究进展和前景张怀滨（070305班070305121号）摘要: 概述了UV 固化涂料的基本原理、基本本反应及组成, 介绍了近年来紫外光固化体系中光敏预聚体的研究进展。

认为开发水性紫外光固化涂料、紫外光固化粉末涂料是目前紫外光固化涂料的发展趋势。

介绍了光固化涂料的应用情况及其前景展望。

关词键: UV 固化涂料; 基质树脂; 光固化粉末涂料; 光固化水性涂料0. 引言光固化是一种快速发展起来的绿色新技术。

从20 世纪70 年代至今, 辐射固化技术在发达国家的应用越来越普及, 已广泛用于各种涂料、油墨及胶黏剂等领域。

其中, UV 固化技术的发展更加迅速。

与热固化相比, UV 固化具有无挥发性物质释放、节省能源、生产效率高等优点。

UV 固化涂料是20 世纪60 年代末由德国开发的一类环保型涂料。

该涂料经紫外光照射后发生光化学反应, 使涂层快速聚合和交联, 达到固化成膜的目的。

目前关于提高固化速度、增强附着力和降低活性稀释剂毒性的新型预聚物、稀释剂和光敏剂的开发和应用研究已经取得了卓越的成就。

1.UV涂料固化机理根据格若斯定律，光致化学反应的必要条件是物质对光的有效吸收。

被物质吸收的光有可能引发光化学反应，但并非被物质吸收的光都能使物质发生光化学反应，只有具有足够高能量的光才能激发物质使光化学反应得以发生。

显然，物质对光的吸收、吸收光的能量和物质自身的化学结构之间的关系是决定光化学反应能否发生的关键因素。

光化当量定律表明：在初级反应中，被活化的分子数（或原子数）等于吸收的光量子数。

光量子是光的最基本能量单位，其能量：δ=hy=hc/λ式中：h=6.62*J.s ; c=3*m/s活化1摩尔的分子需要吸收6.02*个光子。

把1摩尔物质所吸收的光子能量称为1个爱因斯坦，即：=йhc/若以纳米作为波长单位，则=1.196×/λ(kJ/mol).紫外光的波长范围在200~400 nm，根据光化当量定律可以确定紫外光的爱因斯坦量子值为598~299kJ/mol。

紫外光固化水性涂料的发展王文静【摘要】随着涂料行业的飞速发展,最近几年UV固化涂料越来越多地应用在更多的领域.作为一种绿色环保涂料,UV固化涂料的使用完全满足涂料行业的基本原则,除了在其使用的过程中固化能比较低之外,UV固化涂料使用之后的挥发物也非常少,对环境和人几乎没有危害,而UV涂料最吸引人的地方是它能够很大程度上降低原材料的消耗,极大降低了UV固化材料的生产成本.主要介绍了UV固化涂料在这几年的发展情况,然后综述了UV固化涂料得以广泛应用的两大领域.【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2018(044)012【总页数】2页(P76-77)【关键词】光固化涂料;组成;发展;应用【作者】王文静【作者单位】兰州工业研究院,甘肃兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】TQ630由于化学工艺技术的快速发展，紫外线固化技术也得到了极大的发展，并在许多领域实现了应用。

但是现在还是有很多人在使用传统的UV固化涂料，一般情况下，传统的UV固化涂料使用的是丙烯酸酯类活性稀释剂，这种化学物质会严重影响到居住者的健康。

新型的水性UV固化涂料将传统UV固化涂料和新型UV固化涂料的各自优势结合起来，能够更好地做到对人体和环境无害、不易燃烧等安全优势，因此水性UV固化涂料在最近十年内得到了非常快速的发展，并且已经成为了涂料发展的一个主要趋势。

1 水性UV固化涂料的优点1）可以用水代替传统UV固化涂料中的活性稀释剂，能够很容易调节涂料的粘度，并解决VOC以及毒性、刺激性的问题。

2）水性UV固化涂料能够应用于各种涂装设备，并且对设备没有任何危害。

3）涂抹水性UV固化涂料可以使用涂布进行，安全方便，降低使用成本。

4）使用水性UV固化涂料的设备和容器能够使用水性清洗液进行清洗。

5）水性UV固化涂料可以克服传统UV固化涂料中涂料硬度高和柔韧性差的缺点。

尽管水性UV固化涂料的发展越来越快，但是还是有着非常明显的缺点。

水性光固化材料的研究进展辐射固化指紫外光(UV)和电子束(EB)固化的材料表面处理技术。

1968年德国拜耳公司率先开发成功光固化木器涂料，光固化技术由此实现了产业化，在不到40年时间里全球发展势头迅猛，应用领域不断扩大、形全新材料的产业。

UV/EB固化技术已成为被誉为面向21世纪的绿色工业新技术。

我国光固化材料始于上世纪70年代初，到90年代开始工业生产、90年代末初步形成一个新的产业，目前已成为仅次于美、日的光固化原材料和产品生产大国，光固化原材料中活性稀释剂和光引发剂已大量出口，特别是光引发剂已是世界最大的生产国和出口国。

光固化材料进一步吸引着国内业界目光，哪么它有什么原材料组成或曰制备？水性U V固化材料是由水性低聚物、光引发剂、助剂和水组成，其中水性低聚物和光引发剂是最主要的成份。

水性低聚物是水性光固化材料最重要的组成，它决定了固化膜的力学性能，如硬度、柔韧性、强度、耐磨性、附着力、耐化学药品性等，也影响光固化速度。

水性低聚物从结构上看，一要具有可以进行光聚合的基团，如丙稀酰氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯基、烯丙基等，由于丙烯酰氧基固化速度最快，所以主要为各类丙烯酸树脂；二要分子链上含有一定数量的亲水基团，如羧基、羟基、氨基、季胺基、醚基、酰胺基等。

目前水性低聚物一般制备大多在原油性低聚物中引入亲水基团，如羧基、季胺基、聚7,-醇链等方式，使油性低聚物转变成水性低聚物。

水性光引发剂光固化材料的重要组成，它决定了光固化材料的固化速度。

对水性光固化材料，它要求光引发剂与水性低聚物相容性好，在水介质中光活性高、引发效率高，同时与其他光引发剂要求一样低挥发性、无毒、无味、无色等。

用于水性光固化材料的光引发剂可分为水分散型和水溶性两大类，目前常规光固化材料所用光引发剂大多为油溶性的，在水中不溶或溶解度很小，不适用于水性光固化材料，所以近年来水性光引发剂的研究和开发也成为热门课题，并取得了可喜的进展。

不少水性光引发剂是在原来油溶性光引发剂结构中引入阴离子、阳离子或亲水性的非离子基，使其变成水溶性；或将油溶性光引发剂变成稳定的水乳液或水分散体。

紫外光固化涂料及其研究进展陆银秋;吴培龙;陈建国;朱书文【摘要】针对UV固化涂料的应用现状,进行全面有效的分析,并详细介绍究紫外光固化涂料的现实意义、紫外光固化涂料组成成分与应用领域,U V固化涂料的环保性能比较好,在各大工业企业中具有非常广阔的应用前景.因此,本文主要提出UV固化水性涂料、改良型UV固化涂料与UV固化粉末涂料的研究进展,希望能够给相关工作人员提供良好的帮助与借鉴.【期刊名称】《信息记录材料》【年(卷),期】2018(019)012【总页数】2页(P18-19)【关键词】紫外光固化涂料;组成成分;UV固化水性涂料;改良型UV固化涂料;UV 固化粉末涂料【作者】陆银秋;吴培龙;陈建国;朱书文【作者单位】江苏景宏新材料科技有限公司江苏宿迁 223800;江苏景宏新材料科技有限公司江苏宿迁 223800;江苏景宏新材料科技有限公司江苏宿迁 223800;江苏景宏新材料科技有限公司江苏宿迁 223800【正文语种】中文【中图分类】TQ631 引言紫外光固化涂料简称为UV固化涂料，利用辐照固化技术而生成的环保型涂料，在紫外光的照射之下，能够在短时间内交联固化，形成良好的涂膜。

与传统的溶剂型涂料相比，UV固化涂料的有机挥发组分排放量较少，环保节能效果更好，具有良好的应用前景。

上个世纪70年代后期，德国拜耳公司成功开发UV固化涂料，并对其进行商品化生产，此后，美国研制出基于丙烯酸酯的紫外光固化涂料，引起了人们的广泛关注，为了保证UV固化涂料能够得到更好的应用，本文主要分析UV 固化涂料的组成成分与研究进展。

2 研究紫外光固化涂料的现实意义UV固化涂料与我们所了解的液体涂料不同，其属于无溶剂环保型涂料，具有节能效果好、工艺简单等特点，在金属器件涂装过程中，具有良好的应用效果。

由于热固型粉末涂料的加工温度比较高，涂料固化时间较长，在熔融的过程当中，很容易发生桔皮现象，严重影响涂料表面质量。

通过研究UV固化涂料的组成与应用，能够保证UV固化涂料的储存稳定性得到更好提升，弥补热固型粉末涂料的缺点，如UV固化涂料的熔融温度在100℃到140℃之间，相比于热固型粉末涂料，UV固化涂料的熔融温度要低，再加上其固化速度比较快，在合金热敏材料与热敏基材等部件涂装中取得了良好的应用效果 [1]。

Chemical Propellants & Polymeric Materials２００９年第７卷第３期· 22 ·紫外光固化涂料的研究进展王青尧，葛圣松，李家园，赵玉花(山东科技大学化学与环境工程学院，山东青岛 266510)摘　要：介绍了紫外光固化涂料的构成体系：自由基光固化体系、阳离子光固化体系和阳离子与自由基混合光固化体系。

对紫外光固化涂料的制备方法进行了综述，并简介几种新型紫外光固化涂料。

关键词：紫外光固化；制备；应用中图分类号： TQ630.7 文献标识码： A 文章编号： 1672－2191(2009)03－0022－04收稿日期：2008－11－12作者简介：王青尧(1984－)，男，山东青岛人，在读研究生，主要从事应用化学研究。

电子信箱：wangqingyao0532@紫外光固化涂料(UV 固化涂料)与传统自然干燥或热固化涂料相比，具有能量利用率高、适用热敏基材、无污染、成膜速度快、生产效率高、涂料性能优异等优点，越来越被人们所接受，近20年来得到了迅速发展，成为21世纪一项重要的绿色技术，它与人们的衣食住行密切相关，应用范围极其广泛[1]。

紫外光固化涂料由特种不饱和树脂、活性稀释剂、光引发剂及其他特殊助剂组成，在强紫外光照射下快速交联成膜，且挥发性有机化合物(VOC)含量低，污染少，易于配制，贮存稳定性好。

特别是近年来，环保法规的日益严厉和人们对高性能涂料的需求不断增长，使UV 固化涂料得到了快速发展。

文中对紫外光固化涂料的构成体系、制备方法和应用前景进行了综述。

１ UV 固化涂料的构成体系１．１ 自由基光固化体系自由基光固化体系是较为成熟的UV 固化涂料体系，其显著特点是在固化树脂和活性稀释剂中加入单分子光解引发剂或双分子反应光引发剂，在紫外光照射下，烯烃类单体共聚成为长链聚合物。

近年来，高分子引发剂和水溶性光敏引发剂作为新兴的具有广泛开发应用前景的引发剂品种引起国内外学者的浓厚兴趣。

水性光固化涂料的应用及研究进展金养智(中国感光学会辐射固化专业委员会,北京100085)摘要:水性光固化涂料是一种新型的光固化涂料,本文简述了其特点、水性UV树脂、水性光引发剂和水性光固化涂料的应用及研究进展。

关键词:光固化;UV固化涂料;水性树脂;光引发剂;低聚物0引言辐射固化指紫外光(UV)和电子束(EB)固化,是一种先进的材料表面处理技术。

它是利用UV/EB引发具有化学活性的液态材料快速聚合交联,瞬间固化成膜。

自1968年德国拜耳公司首先开发了光固化木器涂料,光固化技术实现了产业化,至今还不到40年,但其在全球发展势头迅猛,应用领域不断扩大,形成了一个新的产业。

在2004年5月召开的北美辐射固化国际会议,UV/EB固化技术被归纳为具有“5E”特点的工业技术:高效、适应性广、经济、节能及环境友好。

因此,UV/EB固化技术被誉为面向21世纪的绿色工业新技术。

在北美、欧洲和日本等发达国家和地区,从事UV/EB生产的企业发展迅速,已形成具有一定市场规模的产业,其中UV固化约占95%,EB固化约占5%,见表1。

我国光固化材料开发始于20世纪70年代初,到90年代开始工业化生产;1993年成立辐射固化分会,现为中国感光学会辐射固化专业委员会;到20世纪末国内初步形成一个新的产业,并进入快速发展阶段。

近几年虽遭受石油价格上涨和丙烯酸反倾销导致不正常涨价的影响,但光固化产业仍不断发展和壮大。

到2004年,入网会员为313家,比1999年增长147%;光固化原材料总产量2004年达53193t,比1999年增长920%;UV配方产品总产量32590t,5年内增长205.2%(见表2)。

目前,我国已成为仅次于美国和日本的光固化原材料和产表1 北美、欧洲和日本辐射固化产品统计注:北美和欧洲为2002年统计数据,日本为2004年统计数据品的生产大国,光固化原材料中活性稀释剂和光引发剂已大量出口,特别是光引发剂已是世界最大的生产国和出口国。