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一、光固化技術(shù)的簡(jiǎn)介

UV固化（即紫外光固化，通常稱(chēng)為光固化技術(shù)），是以高強(qiáng)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(fā)劑的液體配方，光引發(fā)劑吸收UV光量子引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，瞬時(shí)將液體樹(shù)脂配方轉(zhuǎn)變成固體薄膜。

光固化技術(shù)是一種高效、環(huán)保、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)的材料表面處理技術(shù)，是一種能有效控制空氣污染，特別是揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)排放的新型固化技術(shù)。

國(guó)際上將光固化技術(shù)歸納為具有“5E”特性, less-Energy consumptive（能耗低）；Ecological（生態(tài)平衡）；Economic（經(jīng)濟(jì)效率高）；Excellent finishing（產(chǎn)品性能優(yōu)異）；Easy operation（設(shè)備容易操作）涂料在線(xiàn)coatingol.com。

二、固化技術(shù)的類(lèi)別

光固化技術(shù)屬于輻射固化技術(shù)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(guò)加速器產(chǎn)生的高速電子的作用，使樹(shù)脂體系快速固化。

它不需要外加光引發(fā)劑產(chǎn)生自由基，而是直接作用于活性樹(shù)脂；通常在幾個(gè)毫秒內(nèi)完成固化過(guò)程。固化反應(yīng)涉及熱化慢電子、自由基陽(yáng)離子和激發(fā)態(tài)的反應(yīng)。

EB固化技術(shù)相比UV技術(shù)具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如快速、節(jié)能，比UV技術(shù)節(jié)能60%；不發(fā)熱，印刷，層壓板，薄膜不會(huì)產(chǎn)生收縮和畸變，可加工熱敏材料；設(shè)計(jì)緊湊，比傳統(tǒng)的熱固化節(jié)省90%的空間；對(duì)于已存在的生產(chǎn)線(xiàn)易于更新；應(yīng)用廣泛，可用于裝飾、硅酮?jiǎng)冸x涂層及無(wú)溶劑粘合劑；自由基在薄膜內(nèi)隨機(jī)生成，可獲得均勻固化膜；容易操作，便于起動(dòng)和停止；易于發(fā)展新產(chǎn)品；EB設(shè)備可以設(shè)計(jì)成適合于任何滾筒尺寸。

但是EB固化技術(shù)也存在許多缺點(diǎn)：由于電子槍成本高，而且適合于年加工達(dá)幾百萬(wàn)平方米產(chǎn)品；EB固化需要氮?dú)猓║V固化95%的配方在空氣中進(jìn)行），從而增加了運(yùn)行費(fèi)用；EB 固化僅適合于平面的涂層固化，因而固化產(chǎn)品的幾何形狀受到限制。

因此，到目前為止，EB固化的應(yīng)用仍然十分局限且緩慢。

三、光固化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

光固體技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，主要包括環(huán)保涂料、紡織印染、3D打印、牙齒美容及修復(fù)。

（1）環(huán)保涂料。近年來(lái)，我國(guó)環(huán)保意識(shí)正在逐漸增強(qiáng)，發(fā)展環(huán)保型涂料已成為涂料行業(yè)的大趨勢(shì)。

傳統(tǒng)溶劑型涂料中含有大量揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)，在生產(chǎn)和使用過(guò)程中，這些有機(jī)溶劑會(huì)揮發(fā)進(jìn)入大氣中，對(duì)大氣造成污染，給人類(lèi)健康帶來(lái)危害。

而光固化涂料是新型環(huán)保產(chǎn)品，屬于低VOC系列。UV 固化涂料是利用紫外光的能量激發(fā)涂料中的引發(fā)劑產(chǎn)生活性碎片，從而引發(fā)涂料中低聚物及單體分子之間的聚合交聯(lián)反應(yīng)，得到硬化漆膜，實(shí)質(zhì)上是通過(guò)形成化學(xué)鍵實(shí)現(xiàn)化學(xué)干燥的一種涂料。

（2）紡織印染。光固化技術(shù)在紡織領(lǐng)域中主要應(yīng)用于涂層整理和涂料印花織物表層加工領(lǐng)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(jīng)表面涂覆或浸軋后，在紫外光輻照下， 其中的聚合組分發(fā)生交聯(lián)固化， 將功能物質(zhì)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(wèn)題是速度不快，費(fèi)時(shí)且耗材，而光固化3D打印技術(shù)能夠有效解決這些問(wèn)題。光固化3D打印技術(shù)是一種以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，以液態(tài)光敏樹(shù)脂為材料，在打印時(shí)發(fā)出特殊頻率的鐳射光線(xiàn)，逐層對(duì)打印耗材進(jìn)行固化，進(jìn)而大幅提升打印物品的精細(xì)度，具備成型速度快等的特點(diǎn)，有望成為現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

圖1 光固化3D打印成品

（4）牙齒美容及修復(fù)。光固化復(fù)合樹(shù)脂具有不易磨損、粘性較強(qiáng)、色澤自然、臨床操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于前牙美容及牙齒缺損修復(fù)等。光固化復(fù)合樹(shù)脂是超微填料型復(fù)合材料，修復(fù)前牙缺損時(shí)具有經(jīng)濟(jì)、操作方便、無(wú)需經(jīng)過(guò)多磨牙等優(yōu)點(diǎn)，其自然色澤相對(duì)較穩(wěn)定，不僅能恢復(fù)咀嚼功能，亦能滿(mǎn)足美容要求。有研究表明，光固化復(fù)合樹(shù)脂對(duì)扭轉(zhuǎn)牙、間隙過(guò)大牙齒的修復(fù)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(fù)材料。

四、廣東省發(fā)展光固化技術(shù)的戰(zhàn)略機(jī)遇

我省高度重視光固化技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用。在政策支持方面，在《2017年度廣東省科技發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目（第三批）申報(bào)指南》中的多個(gè)專(zhuān)題中提到要“面向高速UV平板印刷固化的大功率模組開(kāi)發(fā)”、“重點(diǎn)支持面向工業(yè)級(jí)UV紫外光固化等應(yīng)用領(lǐng)域的大功率紫外LED外延芯片研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用；用于大功率、高亮度、高可靠性等特殊場(chǎng)合固化模組應(yīng)用技術(shù)?！?017年1月，廣東東莞市印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)我市重點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物行業(yè)環(huán)保準(zhǔn)入的通知》，在涂料、油墨等使用過(guò)程中明確提到“鼓勵(lì)企業(yè)使用符合環(huán)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(guò)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(fā)的《珠江西岸六市一區(qū)創(chuàng)建“中國(guó)制造2025”試點(diǎn)示范城市群實(shí)施方案》中提到“重點(diǎn)發(fā)展光固化成型等工業(yè)用增材制造設(shè)備及關(guān)鍵核心部件”。在應(yīng)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(xùn)教材，填補(bǔ)了我國(guó)光固化領(lǐng)域木器涂料涂裝工培訓(xùn)無(wú)標(biāo)準(zhǔn)、無(wú)培訓(xùn)教材的空白，是目前國(guó)內(nèi)第一本系統(tǒng)介紹UV光固化木器涂料涂裝的教材，對(duì)促進(jìn)廣東省光固化技術(shù)的應(yīng)用起到了良好的作用。在產(chǎn)品研發(fā)方面，廣東省珠海西通電子有限公司在國(guó)內(nèi)發(fā)布首款桌面光固化3D打印機(jī)，該款桌面式光固化打印機(jī)的激光系統(tǒng)及整體結(jié)構(gòu)全部自主研發(fā)，關(guān)鍵性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，使用成本僅為國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品的五分之一。

五、廣東省發(fā)展光固化技術(shù)的展望及建議

光固化技術(shù)因反應(yīng)能耗低、 固化快、 污染小、 體系靈活、 適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)， 在許多領(lǐng)域獲得了廣泛的工業(yè)化應(yīng)用。研究開(kāi)發(fā)適應(yīng)不同應(yīng)用要求的高效、 價(jià)廉的光引發(fā)劑/體系是光固化技術(shù)發(fā)展的主題， 研究開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足不同應(yīng)用需求的光固化樹(shù)脂仍有很大的發(fā)展空間，研究開(kāi)發(fā)下一代光固化技術(shù)是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。第一、加強(qiáng)光固化技術(shù)中的光引發(fā)劑、單體等關(guān)鍵組成成份的研究及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。例如，我省超支化聚氨酯/丙烯酸酯UV光固化樹(shù)脂的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)仍有待實(shí)現(xiàn)。目前國(guó)內(nèi)全靠進(jìn)口高端光固化樹(shù)脂，盡管我省在產(chǎn)品研發(fā)方面已取得很大進(jìn)展，如2017年9月江門(mén)制漆廠(chǎng)有限公司聯(lián)合華南理工大學(xué)等共同完成的“超支化聚氨酯/丙烯酸酯UV光固化樹(shù)脂”項(xiàng)目入圍廣東省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)，但是產(chǎn)業(yè)化仍有待實(shí)現(xiàn)。第二，積極拓展光固化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，隨著多學(xué)科的交叉滲透，與固化密切相關(guān)的紡織品染整加工逐漸成為光固化技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)潛在領(lǐng)域，盡管光固化技術(shù)在染整工業(yè)中的應(yīng)用研究雖取得了很大的進(jìn)展，但設(shè)計(jì)制備適應(yīng)紡織品染整加工應(yīng)用要求的光固化體系仍是一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的課題。第三、深化光固化技術(shù)的研究，積極研究新技術(shù)。目前來(lái)看，UV LED固化可能會(huì)對(duì)傳統(tǒng)紫外線(xiàn)（UV）固化形成挑戰(zhàn)，UV LED光固化技術(shù)具有能耗比傳統(tǒng)UV固化的要低，而且LED陣列具有更長(zhǎng)的使用壽命。然而，它也有許多缺點(diǎn)，例如固化速度太慢，目前難以推廣應(yīng)用。但一旦關(guān)鍵難題解決，有望成為下一代光固化技術(shù)，建議我省構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研體系深入跟蹤研究。