辐射固化技术 应用及发展趋势浅议
中国感光学会辐射固化分会秘书长 吕延晓
应 用 领 域
辐射固化是指液体材料体系在辐射能源的作用下，各活性组分在常温下迅速转化为固体的过程。特别是紫外光
（UV）、电子束（EB）固化的产业化进程，为传统的涂料、油墨和胶粘剂工业的改造提供了强有力的技术保证。过
去几年，我国辐射固化产业虽经世界石油价格的冲击以及国内丙烯酸产品反倾销政策的影响，仍然保持旺盛的增长
势头。进入本世纪以来，我国UV固化原材料与化学配方产品持续增长，辐射固化技术的应用领域已由传统的建材、
家具和印刷包装行业发展到光纤光缆、印制电路板（PCB）以及液晶显示器等新兴产业。
1.传统产业技术改造
传统涂料 传统涂料、油墨和胶粘剂产业大多生产溶剂型产品，对大气及人体健康造成一定的危害，今后该类
型产品将会受到环保法规的严格限制。这为辐射加工技术提供了一种很好的选择。
建材和家具 木器UV固化涂料是辐射加工应用最早也是目前应用量最大的UV固化产品。在各类地板生产过程
中，涂装材料大多采用UV固化腻子、底漆和面漆。家具UV涂装也屡见不鲜，已从过去的板式家具发展到雕花家具。
欧洲有2000条用于木器基材加工的UV固化生产线，不仅提高了生产效率，而且还可防爆、防火。UV固化涂料还
广泛用于PVC扣板、地板砖的涂装，目前还用于铝合金门窗和塑料门窗的涂装保护和装饰。另外人造石材、玻璃钢
和天然石材也都采用UV固化，以提高基材的耐磨性。
包装印刷 UV固化油墨在胶版印刷、柔版印刷、网版印刷和凹版印刷中发展较快。特别是胶版印刷，与传统
的喷粉操作比较，UV固化油墨大大提高了其干燥速度，而且印刷面色彩更鲜艳，清晰度得到改善。在网版印刷中，
UV固化油黑正成为高档烟酒包装、化妆品包装的新宠。新开发的一些UV固化油墨具有冰花、磨砂、折光、皱纹、
锤纹、水晶等效果，对消费者具有强列的视觉冲击力。此外UV固化上光油已成为书刊封面、外包装纸盒、广告宣
传画、明信片等装饰用品的重要装饰材料。UV固化油黑和UV固化胶粘剂是当前不干胶标签生产的理想材料，特别
是UV固化有机硅可剥离薄膜成为不干胶标签的衬底。据统计，世界发达国家60%～90%的标签印刷生产都已采用UV
固化。上世纪末UV固化喷绘油墨问世，配备UV光源和喷绘机就可在户外进行大型广告和标牌的制作。UV固化喷
绘油墨还可以用于胶版印刷、柔版印刷和网版印刷等印版的计算机直接制版（CTP）。
轮转胶版 近年来EB固化在轮转胶版印刷和罩光漆以及柔版印刷与层压组合等领域的应用取得了良好效果。
随着EB固化装置的改进，EB固化将为软包装行业的技术改造和创新提供前所未有的发展空间。
2.为新兴产业提供技术支持
UV辐射固化技术在光电子信息产业得到了广泛应用，例如光纤光缆和光盘制造业、印制电路板（PCB）以及液
晶显示器和其他元器件的拼装粘合等领域。
光纤光缆 石英经熔融拉丝而成石英纤维，为了保护拉出的石英玻璃细丝不致折断，必须立即实施表面涂层
UV固化，再涂以UV固化着色油墨，最后制成光纤。12种不同颜色的光纤再用UV固化粘结并带，6根并带组成光
纤管，3根光纤管组合成光缆。光纤之间的连接则使用UV固化胶粘剂。
光盘制造 母盘的制作需采用UV固化光致抗蚀剂。DVD光盘制作需UV固化胶粘剂、UV固化网印油墨或柔性油
墨以及透明UV固化上光油。
印制电路板 现在应用的各种抗蚀油墨、阻焊油墨和字符油墨均为UV固化材料。双面板和多层板需用的抗蚀
干膜或光成像抗蚀油墨、阻焊干膜或光成像阻焊油墨以及字符油黑都离不开UV固化。
此外，各种家用电器、仪器设备的电子元器件等领域无一不是UV固化的应用领域。
优势与局限性
1.技术优势
涂料、油墨与胶粘剂的辐射固化相对于传统的加热固化或蒸发干燥方式具有突出的技术优势。常温下即可固化，
且速度快；基材表面固化膜性能优良；有机挥发物（VOC）可达到低排放或零排放；易于实现生产自动化；只要不
被UV光或EB辐射，辐射固化涂料、油墨与胶粘剂几乎可较长期保存。
2.技术局限性
① 只有在UV/EB能直接照射到的材料区域才能实现化学配方的辐射固化，因此辐射固化适用于平板或筒状物
基材的加工；②因为色漆是一种能量吸收剂，干扰UV固化过程。因此，UV固化在实地应用时多以透明清漆为主；
③辐射固化涂料、油墨与胶粘剂等配方产品的价格一般高于常规产品；④辐射固化的技术难度高于现行的加热固化
工艺；⑤辐射固化目前在金属基材与多孔基材的应用尚不甚理想；⑥EB固化应用进展迟缓。
发 展 趋 势
辐射固化技术经过40年的发展，技术不断完善，应用领域逐渐扩大。在其发展初期，环保技术优势曾经是技
术发展的基本动力。然而单一的环保优势并不能保证一种技术的可持续发展。只有充分发挥技术本身的综合实力才
具有竞争力。今后辐射固化技术的发展重点是三维立体固化、双重固化体系、水性UV光固化体系、UV光固化粉末
涂料。
1.三维立体固化
UV光和EB直接入射基材表面的涂料、油墨和胶粘剂是实现辐射固化的必要条件。形状复杂的三维物件内表面
或入射UV光和EB束到达不到的阴影区域则难以实施固化。为了克服这一难题，可以采用受涂装的物件固定，UV
光源旋转；UV灯和反射镜在物件周围运动，保证UV光照射到物件的每一部位；在化学配方中添加合适的助剂以使
材料体系具有“后固化”的能力；采用辐射固化和热固化双重固化体系。目前UV三维立体固化的开发工作已取得
一定成效，例如可对高尔夫球、杆以及木椅进行涂装。
2.双重固化体系
双重固化体系是指UV固化过程与其他固化过程相结合的体系。这一双重固化体系是将一种快固化步骤（以秒
计）与比较慢的固化过程（如热固化、湿固化或氧化固化）结合起来。双重固化体系可实现几何形状复杂物件的内
表面和阴影部分固化；多孔基材表面由于固化造成的收缩，导致附着力不强的情况可以缓解；可以克服单一UV固
化产生的高交联涂层脆性；可以消除在单一UV固化时，颜料色彩较深的材料体系出现颜料与光引发剂竞争UV光子
而难以固化的现象。
目前双重固化体系的开发工作主要集中在汽车工业的耐划伤罩光清漆以及加工玻璃纤维填充复合材料和凝胶
涂料。物件表面首先为UV表面固化密封，以预防材料中挥发性单体和低聚物损失，然后实施通体热固化。此外，
双重固化体系还可用于不透明基材之间粘合的结构性胶粘剂。
3.水性UV光固化体系
水性UV光固化体系是UV固化技术与水性涂料（或油墨）相结合的产物。在该体系中，水成为涂料（或油墨）
的稀释剂，主要有水乳型、水分散型和水溶型聚氨酯丙烯酸树脂、环氧丙烯酸树脂和聚酯丙烯酸树脂。水性UV光
固化涂料（或油墨）体系在应用时先将水除去，然后才能进行UV固化。这样UV固化前水稀释剂的蒸发程序，有时
可能抵消辐射固化的一些优势。即便如此，水性UV固化涂料在木材家具的三维立体涂装和刨花板涂装应用上仍具
有较强的吸引力。
4.UV光固化粉末涂料
UV光固化粉末涂料综合了传统的热固化粉末涂料和UV光固化技术的特点而发展起来的一种新型涂料。UV光固
化粉沫涂料中不含有机稀释剂，消除了有机溶剂对环境空气的污染。此外，UV光固化粉末涂料的优点还体现在可
以一步涂装实现原涂层固化；散落粉末回收循环再利用；低温加工（90～140℃）有利于热敏性基材的涂装；固化
空间小，能耗低。目前UV光固化粉末涂料正集中在中密度纤维板（MDF）涂装的开发，主要用于厨房组柜、电视机
外壳和音箱、装配家具、高档办公设施等制品方面。UV光固化粉末涂料在汽车钢板和家用电器的彩涂钢板上的应
用潜力亟待开发。