UV光固化產(chǎn)品的分類及應(yīng)用

光固化技術(shù)是一種高效、環(huán)保、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)的材料表面技術(shù)，被譽為面向21世紀(jì)綠色工業(yè)的新技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光固化技術(shù)應(yīng)用從最早的印制板材、光刻膠發(fā)展到光固化涂料、油墨、膠黏劑，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，形成了一個新興的產(chǎn)業(yè)。

光固化產(chǎn)品最常見的分為UV涂料、UV油墨和UV膠黏劑，他們最大的特點是固化速率快，一般在幾秒到幾十秒之間，最快的可在0.05~0.1s時間內(nèi)固化，是目前各種涂料、油墨、膠黏劑中干燥固化最快的。

UV固化即紫外固化，UV是紫外線的英文縮寫，固化是指物質(zhì)從低分子轉(zhuǎn)變?yōu)楦叻肿拥倪^程。UV固化一般是指需要用紫外線固化的涂料（油

漆）、油墨、膠粘劑（膠水）或其它灌封密封劑的固化條件或要求，其區(qū)別于加溫固化、膠黏劑（固化劑）固化、自然固化等。

光固化產(chǎn)品的基本組分包括低聚物、活性稀釋劑、光引發(fā)劑、添加助劑等等。低聚物是光固化產(chǎn)品的主體，它的性能基本上決定了固化后材料的主要性能，因此，低聚物的選擇和設(shè)計無疑是光固化產(chǎn)品配方中的重要環(huán)節(jié)。

這些低聚物的共同點是均具有不飽和雙鍵的樹脂：

按照自由基聚合反應(yīng)速率快慢排序：丙烯酰氧基>甲基丙烯酰氧基>乙烯基>烯丙基。

因此，自由基光固化使用的低聚物主要是各類丙烯酸樹脂，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、丙烯酸酯化的丙烯酸酯樹脂或乙烯基樹脂等，實際應(yīng)用最多的是環(huán)氧丙烯酸樹脂、聚氨酯丙烯酸樹脂和聚酯丙烯酸樹脂。下面簡要介紹這三種樹脂。

環(huán)氧丙烯酸酯

環(huán)氧丙烯酸酯是目前應(yīng)用最廣泛、用量最大的光固化低聚物，它是由環(huán)氧樹脂和（甲基）丙烯酸酯化而制得。環(huán)氧丙烯酸酯按結(jié)構(gòu)類型可分為雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯、酚醛環(huán)氧丙烯酸酯、改性環(huán)氧丙烯酸酯和環(huán)氧化丙烯酸酯，以雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯應(yīng)用最為廣泛。

雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯在低聚物中是光固化速率最快的一種，固化膜具有硬度大、高光澤、耐化學(xué)藥品性能優(yōu)異、較好的耐熱性能和電學(xué)性能，加之雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯原料配方簡單，價格便宜，因此在常用于光固化紙張、木器、塑料、金屬涂料的主體樹脂，也作光固化油墨、光固化膠黏劑的主體樹脂。

聚氨酯丙烯酸酯

聚氨酯丙烯酸酯（PUA）是又一種重要的光固化低聚物。它是用多異氰酸酯、長鏈二醇和丙烯酸羥基酯經(jīng)兩步反應(yīng)合成。由于多異氰酸酯和長鏈二醇的多結(jié)構(gòu)可選擇，通過分子設(shè)計來合成設(shè)定性能的低聚物，因此是目前產(chǎn)品牌號最多的低聚物，廣泛用于光固化涂料、油墨和膠黏劑中。

聚酯丙烯酸酯

聚酯丙烯酸酯（PEA）也是一種常見的低聚物，它是由低分子量聚酯二醇經(jīng)丙烯酸酯化而制得。聚酯丙烯酸酯價格低和粘度低是最大的特點，由于粘度低，聚酯丙烯酸酯既可以作為低聚物，也可以作為活性稀釋劑使用。此外，聚酯丙烯酸酯大多具有低氣味，低刺激性，較好的的柔韌性和顏料潤濕性，適合色漆和油墨。為了提高高固化速率，可以制備多官能度的聚酯丙烯酸酯；采用胺改性的聚酯丙烯酸酯，不僅可以減少氧阻聚的影響，提高固化速率，還可以改善附著力、光澤和耐磨性。

活性稀釋劑通常含有可反應(yīng)基團(tuán)，對低聚物起到溶解和稀釋作用，對光固化過程及涂膜性能起著重要作用。按所含反應(yīng)性基團(tuán)的多少，單官能團(tuán)活性稀釋劑常見的包括丙烯酸異癸酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯等；雙官能團(tuán)活性稀釋劑包括聚乙二醇二丙烯酸酯系列、二丙二醇類二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯等；多官能團(tuán)活性稀釋劑如三羥甲基丙烷三丙烯酸酯等。

引發(fā)劑對光固化產(chǎn)品的固化速率有著重要影響，在光固化產(chǎn)品中，光引發(fā)劑的添加量一般在3%~5%。除此之外，顏料和填料助劑對光固化產(chǎn)品的最終性能也有著重要影響。

【光固化技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用】

光固化產(chǎn)品由于具有固化快、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，最早主要應(yīng)用在木器涂裝領(lǐng)域。近年來，隨著新型引發(fā)劑、活性稀釋劑及感光低聚物的研制，光固化涂料的應(yīng)用逐漸擴(kuò)展到紙張、塑料、金屬、織物、汽車部件等領(lǐng)域。下面將簡要介紹幾種光固化技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。

光固化3D打印

光固化3D打印是目前打印精度和商業(yè)化程度最高的快速成型技術(shù)之一。它具有諸多優(yōu)點，如能耗小、成本低、精度高、表面光滑以及可重復(fù)性好，已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、模具制造、珠寶設(shè)計和醫(yī)療等領(lǐng)域。

例如，通過打印具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的火箭發(fā)動機(jī)原型，分析氣體的流動模式，有助于設(shè)計出結(jié)構(gòu)更緊湊、燃燒效率更高的火箭發(fā)動機(jī)，可以有效提高復(fù)雜零配件的研發(fā)效率，縮短汽車研發(fā)周期;還可以直接打印出模具或倒模，從而快速制模等等。

光固化3D打印技術(shù)已經(jīng)發(fā)展出立體光刻成型技術(shù)(SLA)、數(shù)字投影技術(shù)(DLP)和三維噴墨成形(3DP)、連續(xù)液面生長(CLIP)等技術(shù)。作為其打印材料，光固化3D打印用光敏樹脂也得到了長足的進(jìn)步，并根據(jù)應(yīng)用的需要，朝著功能化的方向發(fā)展.

電子封裝UV光固化產(chǎn)品

封裝技術(shù)的革新促使封裝材料由金屬封裝和陶瓷封裝向塑料封裝過渡。塑料封裝中又以環(huán)氧樹脂應(yīng)用最為廣泛，優(yōu)良的力學(xué)機(jī)械性能、耐熱耐濕性是高質(zhì)量封裝的前提，而決定環(huán)氧樹脂性能的根本問題除了環(huán)氧樹脂主體的結(jié)構(gòu)外，固化劑的影響也是一個非常重要的因素。

相比于常規(guī)環(huán)氧樹脂所采用的熱固化方式，陽離子UV固化不僅光引發(fā)劑化存穩(wěn)定性更好，體系的固化速度更快，數(shù)十秒內(nèi)就可完成固化，效率極髙，不存在氧阻聚，能夠進(jìn)行深度固化，這些優(yōu)勢愈發(fā)凸顯陽離子UV固化技術(shù)在電子封裝領(lǐng)域的重要性。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，電子元器件愈發(fā)趨向于高度集成化、小型化方向發(fā)展，質(zhì)輕高強(qiáng)、耐熱性好、介電性能優(yōu)異等將是新型高性能環(huán)氧封裝材料的發(fā)展趨勢，光固化技術(shù)在電子封裝行業(yè)發(fā)展過程中必將起到更加重要的作用。

印刷油墨

在包裝印刷領(lǐng)域中，柔印技術(shù)的使用越來越多所占的比重越來越大，它已經(jīng)成為印刷包裝的主流技術(shù)，并是今后發(fā)展的必然趨勢。

柔印油墨有多種類型，主要包括以下幾類：水性油墨、溶劑型油墨以及紫外光固化(UV)油墨。溶劑型油墨的主要用途為非吸收性的塑料型薄膜印刷；水性油墨主要用于報紙、瓦楞紙板和卡紙等印刷材料中；UV油墨的用處比較廣泛，其用在對塑料薄膜、紙張、和金屬箔等材料中印刷效果較好。

UV油墨具有對環(huán)境友好、效率高、印刷質(zhì)量好、適應(yīng)性強(qiáng)等特點，是目前非常受歡迎且關(guān)注度很高的新型環(huán)保型油墨，發(fā)展前景非常好。

柔印UV油墨包裝印刷中的應(yīng)用范圍較廣。柔印UV油墨有以下幾個優(yōu)點：

（1）柔印UV油墨無溶劑排放、使用安全可靠、熔點高、無污染，所以適用于制作安全無毒對包裝材料要求高的的食品、藥品、飲料等包裝中。

（2）在進(jìn)行印刷時油墨的物理性質(zhì)不變，且沒有揮發(fā)性溶劑，黏度不變，不會對印版造成損傷使其發(fā)生糊版、堆版等現(xiàn)象，在使用粘度較高的油墨印刷時，印刷效果依然較好。

（3）油墨干燥速度快，產(chǎn)品印刷效率高，可以廣泛應(yīng)用于各種印刷方式中，在塑料、紙張、薄膜等承印物上。

隨著新型低聚物結(jié)構(gòu)，活性稀釋劑及引發(fā)劑的研制，光固化產(chǎn)品的未來應(yīng)用領(lǐng)域范圍不可估量，市場發(fā)展空間無限。

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審核編輯 黃昊宇