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一、光固化技術的簡介

UV固化（即紫外光固化，通常稱為光固化技術），是以高強度UV燈為輻射源，利用紫外光的中、短波（300-800nm），輻照添加有光引發劑的液體配方，光引發劑吸收UV光量子引發化學反應，瞬時將液體樹脂配方轉變成固體薄膜。

光固化技術是一種高效、環保、節能、優質的材料表面處理技術，是一種能有效控制空氣污染，特別是揮發性有機物(VOC)排放的新型固化技術。

國際上將光固化技術歸納為具有“5E”特性, less-Energy consumptive（能耗低）；Ecological（生態平衡）；Economic（經濟效率高）；Excellent finishing（產品性能優異）；Easy operation（設備容易操作）涂料在線coatingol.com。

二、固化技術的類別

光固化技術屬于輻射固化技術中的一種，另一種是電子（EB）加速器輻射固化。所謂EB固化，即通過加速器產生的高速電子的作用，使樹脂體系快速固化。

它不需要外加光引發劑產生自由基，而是直接作用于活性樹脂；通常在幾個毫秒內完成固化過程。固化反應涉及熱化慢電子、自由基陽離子和激發態的反應。

EB固化技術相比UV技術具有許多獨特的優點，如快速、節能，比UV技術節能60%；不發熱，印刷，層壓板，薄膜不會產生收縮和畸變，可加工熱敏材料；設計緊湊，比傳統的熱固化節省90%的空間；對于已存在的生產線易于更新；應用廣泛，可用于裝飾、硅酮剝離涂層及無溶劑粘合劑；自由基在薄膜內隨機生成，可獲得均勻固化膜；容易操作，便于起動和停止；易于發展新產品；EB設備可以設計成適合于任何滾筒尺寸。

但是EB固化技術也存在許多缺點：由于電子槍成本高，而且適合于年加工達幾百萬平方米產品；EB固化需要氮氣（UV固化95%的配方在空氣中進行），從而增加了運行費用；EB 固化僅適合于平面的涂層固化，因而固化產品的幾何形狀受到限制。

因此，到目前為止，EB固化的應用仍然十分局限且緩慢。

三、光固化技術的應用領域

光固體技術的應用領域非常廣泛，主要包括環保涂料、紡織印染、3D打印、牙齒美容及修復。

（1）環保涂料。近年來，我國環保意識正在逐漸增強，發展環保型涂料已成為涂料行業的大趨勢。

傳統溶劑型涂料中含有大量揮發性有機物(VOC)，在生產和使用過程中，這些有機溶劑會揮發進入大氣中，對大氣造成污染，給人類健康帶來危害。

而光固化涂料是新型環保產品，屬于低VOC系列。UV 固化涂料是利用紫外光的能量激發涂料中的引發劑產生活性碎片，從而引發涂料中低聚物及單體分子之間的聚合交聯反應，得到硬化漆膜，實質上是通過形成化學鍵實現化學干燥的一種涂料。

（2）紡織印染。光固化技術在紡織領域中主要應用于涂層整理和涂料印花織物表層加工領域。光固化涂層整理是將紫外光聚合體系引入到功能整理劑中， 制備光固化整理液，織物經表面涂覆或浸軋后，在紫外光輻照下， 其中的聚合組分發生交聯固化， 將功能物質粘附于織物表面， 以獲得持久性的整理效果。

（3）3D打印。如今 3D 打印存在的問題是速度不快，費時且耗材，而光固化3D打印技術能夠有效解決這些問題。光固化3D打印技術是一種以數字模型為基礎，以液態光敏樹脂為材料，在打印時發出特殊頻率的鐳射光線，逐層對打印耗材進行固化，進而大幅提升打印物品的精細度，具備成型速度快等的特點，有望成為現代技術的發展趨勢。

圖1 光固化3D打印成品

（4）牙齒美容及修復。光固化復合樹脂具有不易磨損、粘性較強、色澤自然、臨床操作簡便等優點，目前廣泛應用于前牙美容及牙齒缺損修復等。光固化復合樹脂是超微填料型復合材料，修復前牙缺損時具有經濟、操作方便、無需經過多磨牙等優點，其自然色澤相對較穩定，不僅能恢復咀嚼功能，亦能滿足美容要求。有研究表明，光固化復合樹脂對扭轉牙、間隙過大牙齒的修復操作一次成形，不受年齡限制，患者更易接受，是目前較為理想的牙體修復材料。

四、廣東省發展光固化技術的戰略機遇

我省高度重視光固化技術的研發及應用。在政策支持方面，在《2017年度廣東省科技發展專項資金項目（第三批）申報指南》中的多個專題中提到要“面向高速UV平板印刷固化的大功率模組開發”、“重點支持面向工業級UV紫外光固化等應用領域的大功率紫外LED外延芯片研發與產業化應用；用于大功率、高亮度、高可靠性等特殊場合固化模組應用技術。”2017年1月，廣東東莞市印發《關于加強我市重點揮發性有機物行業環保準入的通知》，在涂料、油墨等使用過程中明確提到“鼓勵企業使用符合環保要求的紫外光固化等低VOCs含量的涂料，限制使用溶劑型涂料”、“印刷過程推廣使用紫外光固化油墨(UV油墨)等”。2017年5月，廣東省人民政府辦公廳印發的《珠江西岸六市一區創建“中國制造2025”試點示范城市群實施方案》中提到“重點發展光固化成型等工業用增材制造設備及關鍵核心部件”。在應用教材方面，2017年8月，廣東省出版《光固化木器涂料與涂裝工》培訓教材，填補了我國光固化領域木器涂料涂裝工培訓無標準、無培訓教材的空白，是目前國內第一本系統介紹UV光固化木器涂料涂裝的教材，對促進廣東省光固化技術的應用起到了良好的作用。在產品研發方面，廣東省珠海西通電子有限公司在國內發布首款桌面光固化3D打印機，該款桌面式光固化打印機的激光系統及整體結構全部自主研發，關鍵性能達到國際先進水平，使用成本僅為國內外同類產品的五分之一。

五、廣東省發展光固化技術的展望及建議

光固化技術因反應能耗低、 固化快、 污染小、 體系靈活、 適應性強等優勢， 在許多領域獲得了廣泛的工業化應用。研究開發適應不同應用要求的高效、 價廉的光引發劑/體系是光固化技術發展的主題， 研究開發滿足不同應用需求的光固化樹脂仍有很大的發展空間，研究開發下一代光固化技術是未來的發展趨勢。第一、加強光固化技術中的光引發劑、單體等關鍵組成成份的研究及產業化應用。例如，我省超支化聚氨酯/丙烯酸酯UV光固化樹脂的產業化生產仍有待實現。目前國內全靠進口高端光固化樹脂，盡管我省在產品研發方面已取得很大進展，如2017年9月江門制漆廠有限公司聯合華南理工大學等共同完成的“超支化聚氨酯/丙烯酸酯UV光固化樹脂”項目入圍廣東省科學技術獎，但是產業化仍有待實現。第二，積極拓展光固化技術的應用領域。例如，隨著多學科的交叉滲透，與固化密切相關的紡織品染整加工逐漸成為光固化技術應用的一個潛在領域，盡管光固化技術在染整工業中的應用研究雖取得了很大的進展，但設計制備適應紡織品染整加工應用要求的光固化體系仍是一個富有挑戰性的課題。第三、深化光固化技術的研究，積極研究新技術。目前來看，UV LED固化可能會對傳統紫外線（UV）固化形成挑戰，UV LED光固化技術具有能耗比傳統UV固化的要低，而且LED陣列具有更長的使用壽命。然而，它也有許多缺點，例如固化速度太慢，目前難以推廣應用。但一旦關鍵難題解決，有望成為下一代光固化技術，建議我省構建產學研體系深入跟蹤研究。