UV光固化產品的分類及應用

光固化技術是一種高效、環(huán)保、節(jié)能、優(yōu)質的材料表面技術，被譽為面向21世紀綠色工業(yè)的新技術。隨著科學技術的發(fā)展，光固化技術應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，應用領域不斷擴大，形成了一個新興的產業(yè)。

光固化產品最常見的分為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，固化是指物質從低分子轉變?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，低聚物的選擇和設計無疑是光固化產品配方中的重要環(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)氧丙烯酸酯按結構類型可分為雙酚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、耐化學藥品性能優(yōu)異、較好的耐熱性能和電學性能，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兩步反應合成。由于多異氰酸酯和長鏈二醇的多結構可選擇，通過分子設計來合成設定性能的低聚物，因此是目前產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基團，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。按所含反應性基團的多少，單官能團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)劑對光固化產品的固化速率有著重要影響，在光固化產品中，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品的最終性能也有著重要影響。

【光固化技術在不同領域的應用】

光固化產品由于具有固化快、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢應用領域廣泛，最早主要應用在木器涂裝領域。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，光固化涂料的應用逐漸擴展到紙張、塑料、金屬、織物、汽車部件等領域。下面將簡要介紹幾種光固化技術在不同領域的應用。

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性好，已經開始廣泛應用于航空航天、汽車、模具制造、珠寶設計和醫(yī)療等領域。

例如，通過打印具有復雜結構的火箭發(fā)動機原型，分析氣體的流動模式，有助于設計出結構更緊湊、燃燒效率更高的火箭發(fā)動機，可以有效提高復雜零配件的研發(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打印技術已經發(fā)展出立體光刻成型技術(SLA)、數(shù)字投影技術(DLP)和三維噴墨成形(3DP)、連續(xù)液面生長(CLIP)等技術。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步，并根據(jù)應用的需要，朝著功能化的方向發(fā)展.

電子封裝UV光固化產品

封裝技術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)氧樹脂應用最為廣泛，優(yōu)良的力學機械性能、耐熱耐濕性是高質量封裝的前提，而決定環(huán)氧樹脂性能的根本問題除了環(huán)氧樹脂主體的結構外，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)十秒內就可完成固化，效率極髙，不存在氧阻聚，能夠進行深度固化，這些優(yōu)勢愈發(fā)凸顯陽離子UV固化技術在電子封裝領域的重要性。

隨著半導體技術的飛速發(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，質輕高強、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

在包裝印刷領域中，柔印技術的使用越來越多所占的比重越來越大，它已經成為印刷包裝的主流技術，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、印刷質量好、適應性強等特點，是目前非常受歡迎且關注度很高的新型環(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）在進行印刷時油墨的物理性質不變，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，產品印刷效率高，可以廣泛應用于各種印刷方式中，在塑料、紙張、薄膜等承印物上。

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

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審核編輯 黃昊宇