紫外光（ UV ）固化涂料综述

　　一、概论

　　紫外光固化是辐射固化中的一个重要分支，是利用紫外光引发具有化学活性的低分子量物质转变成高分子量产物的化学过程，表观上就是从液态瞬间转化成固态的过程。作为一种先进的材料表面处理技术，是具有〝 5E 〞特点的工业技术：高效 (Efficient) 、适用性广 (Enabling) 、经济 (Economical) 、节能 (Enerhy Saving) 、环境友好 (Environmeutal Friendly) 而备受涂料界所青睐，补称为环境友好的绿色工业。

　　为了使这一新兴产业进入工业应用领域，即达到产业化的地步，必须有多方面的条件保证，以及技术支持和市场支持，因此辐射固化产业实际是包括了一个产业链和市场链所构成的综合体系。

　　UV 辐射固化技术在涂料行业应用，始于上世纪 60 年代初德国 Bayer 公司成功开发光固化木器涂料，最早的雏形是以不饱和树脂为主体树脂作刨花板 UV 固化填料。初始阶段为了克服氧阻聚，在化学配方中使用石蜡，在表面形成一阻档层，以阻止空气渗入，再进行辐射固化， 70 年代以丙烯酸酯类产品替代不饱和树脂，并开发高效光引发剂，在克服氧阻聚方面起了显著的作用，这方面的成功对辐射固化的工业化高速发展提供了强大的推动力。由于 UV 固化涂料体系不含或含极少量的溶剂，辐射固化后几乎 {bfb} 固化， VOC 挥发性（有机化合物）排量极低，因此这一技术在国际得到飞速发展。

　　UV 固化涂料在我国可以作为一项新兴产业，发展于上世纪 90 年代，工业产业化只有 10 年左右。较早在辐射固化的基础研究和技术开发的科研院校有：北京大学、清化大学、北京化工大学、中国科枝大学，华东理工大学、陕西科技大学等重点大学和中国科学院感光所。他们与企业进行技术合作，实现了产研一体化，推动了我国紫外光固化技术的高速发展，同时加快了光固化产业进度。湖南亚大为国内光固化涂料规模产业化较早的单位之一。通过国内 UV 涂料界广大同仁的共同努力，原材料由以前的纯进口到自主化生产，甚至还大量出口，由以前只生产光油发展到现在的色墨，应用领域由以前的木材、纸张发展到塑胶、电子等xx产品。

　　据统计全球辐射固化产品 2006 年总产量约 32 万吨，我国辐射固化产品就有 11.6 万吨，名符其实成为世界 UV 固化产品生产大国， UV 涂料在国内的高速发展与 UV 涂料自身的特点是分不开的，其突出的优势在于：

　　1固化速度快，可以进行快速连续化作业，提高生产效率。

　　2可常温固化，可对热敏性基材涂饰。

　　3节约能源，施工时较常规的热干燥涂料可节能 75% － 90% 。

　　4节省占地面积，涂装设备紧凑简便易自动化。

　　5无有机溶剂 VOC 释放，符合环保要求，减少火灾隐患，也减少对资源的浪费。

　　6提升产品的性能，较常规涂料在耐磨性、光泽、耐化学性等指标有大幅提高。

　　但 UV 涂料也存在一定的局限性，在一定程度上制约了 UV 涂料的发展，主要体现在以下几个方面：

　　1 应用领域的限制，对深色涂层、厚涂层不易固化。对产品的几何形状受到限制，对紫外光照射不到的地方不易固化。

　　2 光固化涂料的原材料成本要高于常规涂料，另需购买紫外线光源提供能量。

　　3 紫外线光源产生臭氧，需排风系统。

　　4 许多反应活性稀释剂在紫外光照射过程中，难以xx反应，易带来卫生安全隐患。

　　二、紫外光固化涂料市场概述

　　2.1 紫外光固化原材料市场分析

　　2.1.1 紫外光（ UV ）固化树脂现状

　　树脂是涂料中的基本骨架，对漆膜性能起决定性作用，紫外光固化树脂主要有以下几类：

　　1 双酚 A 环氧丙烯酸酯（或改性及其他）

　　2 聚氨酯丙烯酸酯（芳香、脂肪族）

　　3 聚酯丙烯酸酯

　　4 氨基丙烯酸酯

　　5 其他如超支化产品等

　　据统计数据： 06 年我国紫外光固化树脂生产总量为 27420 吨，比 05 年增长 38.3% ，其中出口 2500 吨具体数据为图 11

图 11 UV 涂料用树脂产量趋势

　　2.1.2 紫外光固化活性单体

　　活性单体也是 UV 涂料的重要组成部分，在调节体系粘度的同时对涂膜的性能也起了重要的作用，常用的活性单体主要有以下： TMPTA 、 TPGDA 、 HDDA 、 DPGDA 、 EO － TMPTA 等。据数据统计 06 年单体生产量达到 48100 吨，比 05 年增长 31.5% ，其中出口 7300 吨。见表 14

表 14 紫外光固化单体生产统计表 单位： T

　　2.1.3 紫外光固化涂料用原材料生产厂商

　　随着国内紫外光配方产品日趋成熟，应用领域越来越广，对原材料需求越来越多，要求也越来越高，由于对国内的辐射固化前景比较看好，一些国内生产厂商一方面注重提高产品的技术水平，另一方面也在提高自己的产能，如原料产量国内位居{dy}的江苏三木化工股份有限公司现树脂的年产能达 1 万吨， 06 年产量为 6500 吨，还引进了产能为 1 万吨的紫外光固化单体的先进技术，单体产品中不含苯类有机溶剂，产品质量稳定，可与国外进口产品相媲美，这无疑填补了国内xx单体产品的空白，现该装置已正常运行，产品远销欧美。其他生产厂家如利田、天骄等也相应提高了产能。见表 15 、表 16

表 15 国内光固化涂料用树脂主要供应商一览表

表 16 国内光固化涂料用活性单体生产概况

　　2.2 紫外光固化涂料市场产量分析

　　1998 年我国 UV 涂料的产量为 7050 吨，到 2006 年紫外光固化涂料产量为 29027 吨， 8 年间产量增长了 4 倍多 , 平均增长率为 19.7% 。

图 12 06 年不同涂料所占的份额

　　但我国 UV 涂料在国内整个涂料行业所占的份额比较低，约占国内总涂料产量的 1% ，欧美紫外光固化涂料产量在涂料行业所占的份额约为 6% ，所以说我国的辐射固化行业还有很大的发展空间，随着国内的技术的不断完善，应用领域不断扩大，其市场份额肯定还会有大幅的提高。见图 12 、表 17 。

表 17 国内 UV 涂料产量及增长率

　　2.3 紫外光涂料区域市场结构分析

　　辐射固化涂料市场的区域分布是依附于经济环境的强弱，主要集中于以上海、江苏、浙江、山东为中心的华东地区，以广东、湖南为中心的华南地区，以北京、天津为中心的华北地区。其中华东地区生产紫外光涂料份额占全国市场 41.2% ，还有大幅增长的趋势，是我国光固化涂料行业的{dy}大区，华南地区占全国市场 32.5% ，位居第二，华北地区为 21% ，具体见图 13 。

图 13 06 年紫外光固化涂料市场区域图

　　三、 UV 固化涂料的发展趋势

　　随着我国环保法规的颁布，为了适应保护环境、节省资源的时代要求， UV 固化涂料作为环境友好的涂料前景看好，结合欧美 UV 行业的发展规律与我国的 国情，该行业的发展趋势主要表现在以下几个方面：

　　3.1 UV 涂料――标准化

　　为了国内 UV 固化涂料行业稳定、有序的发展， 做到竞争有序化，国家涂料颜料标准化委员会组织有关单位和专家制定了关于《紫外光（ UV ）固化木器漆》的标准。另由辐射固化专业委员会提出，由湖南本安亚大等单位起草制定了《紫外光（ UV ）固化地板涂料》的标准意见征求稿，由深圳恒昌等单位起草制定了《紫外光（ UV ）固化纸张光油》的标准意见征求稿。在原材料方面， 06 年初由辐射固化专业委员会提出，由江苏三木股份有限公司起草关于紫外光（ UV ）固化树脂（环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯）方面的标准草稿，现工作正在有序的进行中，相信以后还会有更多关于 UV 固化方面的标准出台，所有这些标准的制定无疑给 UV 固化涂料行业的健康发展提供了有力的保障。

　　3.2 UV 涂料――高性能化

　　随着 UV 涂料产品在市场的高速发展，对于数量上的增长固然重要，但不会成为市场的最主要特点，取而代之的是如何利用技术优势来满足客户的实际需求，一方面国内的原材料生产商要提供好的原材料，另一方面还需 UV 涂料界同仁根据客户的实际要求来定制配方。如怎样才能做到涂膜硬度高（ 3H 以上），且韧性还比较好等。另国外有公司还研究将 UV 树脂与无机耐磨填料有机的结合起来，以提高产品的耐磨性能。还有怎样提高 UV 固化涂料在各种基材的附着力等一些高要求。

　　3.3 UV 涂料――双重固化

　　所谓双重固化是指可光固化，也可热固化，由于 UV 涂料有一定的局限性，就是当被施工工件结构比较复杂时，紫外光线不以射到工件的全部，可能导致局部区域固化不xx，利用双重固化涂料就可以弥补这一缺限，一方面可以xx固化，另一方面还有时间释放固化的收缩应力，以提高对基材的附着力。现 Bayer 公司已有商业化双重固化树脂产品对外供应。

　　3.4 UV 涂料――无溶剂化

　　提到 UV 固化涂料就有两个概念，一、高效，二、环保。国内在实际生产中，有好多 UV 涂料尤其是塑料涂料都是用有机溶剂（ TOL 、 BAC 等）来兑稀，来降低粘度，达到施工要求。从而导至 UV 固化涂料在人们的心目中并不是真正意义上的〝绿色涂料〞，要成为真正的环保涂料，还要满足施工要求，就需要国内的原材料生产厂商研发出高性能、低粘度的原材料。如 Basf 公司现着重开发高性能的聚酯丙烯酸酯，已成功用于xx喷墨产品，现国内也有许多科研院校研究这方面的工作，如合肥科技大学在研究低粘度高性能的超支化产品，现已取得较大的进展。

　　3.5 UV 涂料――水性化

　　由于环保法规日趋完善和严格，涂料水性化将是大势所趋，技术先进的欧美要家在水性 UV 涂料方面发展较快，如德国的 Vianova Resins 公司，已正常生产水性 UV 涂料，国内在这方面也有进展，如上海坚弗公司生产的水性 UV 地板底，已在国内得到同行的认可。

　　水性 UV 涂料改用水来调节粘度以方便施工，而避免活性单体来调节粘度，解决了 VOC 及毒性、刺激性的问题。水性涂料的原材料供应商有 Basf 、 Bayer 、氢特等公司，现国内江苏三木股份有限公司在该行业的技术上有较大的突破。预计 07 年下半年成功投放市场。

　　四、结束语

　　随着国内经济的不断发展，人们的生活水平的提高，以对环境的保护，健康意识的增强，对涂料和涂装提出了更高的要求，紫外光 UV 涂料具有优异的耐化学性能、耐侯性、耐划伤性且无 VOC 排放而越来越受到人们的重视，开发和利用能体现环保和节能的紫外光 UV 固化涂料是涂料未来的主要发展方向之一。

　　现环境保护和节约能源已成为 21 世纪发展的两大主题，紫外光 UV 固化涂料适应时代的发展要求，让我们xx UV 固化涂料，xx UV 固化涂料的市场变化，xx UV 固化涂料的发展方向，xx UV 固化涂料的未来。（此文 作者：薛中群、董荣江；单位名称：江苏省树脂合成工程研究中心、江苏三木化工股份有限公司）