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文 / 祝軍
光固化（UV 固化）指的是在紫外光的照射下， 光誘發(fā)劑吸收紫外光的輻射能量后分裂成自由基，誘發(fā)預聚物出現(xiàn)聚合、交聯(lián)等反應(yīng)，在很短的時間內(nèi)固化成網(wǎng)狀高分子聚合物。由此使得涂料、油墨、黏合劑等在數(shù)秒內(nèi)由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)。UV 固化過程通常可分為以下五個周期：
（1）光誘發(fā)劑吸收紫外光，作為激發(fā)態(tài)的光誘發(fā)劑。
（2）激發(fā)態(tài)的光誘發(fā)劑不穩(wěn)定，易分解形成自由基。
（3）自由基與預聚物中的不飽和基團相互功效誘發(fā)加成、交聯(lián)或聚合反應(yīng)，形成自由基中間體。
（4）自由基中間體經(jīng)過鏈增長反應(yīng)，得到長鏈或網(wǎng)狀的高分子聚合物自由基中間體。
（5）長鏈或網(wǎng)狀的高分子聚合物自由基中間體產(chǎn)生鏈終止反應(yīng)，原來的液態(tài)組分轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w聚合物。
2、產(chǎn)業(yè)鏈光固化產(chǎn)業(yè)鏈能夠劃分為上游基本化工原材料以及關(guān)聯(lián)輔料，中游為固化材料配方生產(chǎn)商和關(guān)聯(lián)的輻照設(shè)備制造商，下游為家居建材、家電、汽車、消費電子、油墨印刷、光纖等行業(yè)的終端客戶。
（1）原材料生產(chǎn)供應(yīng)商：光固化原料制品重點包含單體、低聚物、光誘發(fā)劑和助劑。低聚物為光固化材料的基本骨架，性質(zhì)決定了固化后基材涂層的重點性能；
單體是用于溶解和稀釋低聚物，會影響光固化的反應(yīng)速率和最后涂膜的性能；光誘發(fā)劑在光固化制品中用量雖然不大，然則因為其對固化速度和固化程度起決定性功效，并且價格昂貴，是光固化原料制品中最關(guān)鍵的組分。
（2）化學配方制品生產(chǎn)供應(yīng)商：化學配方制品（涂料、油墨、膠黏劑）為終端用戶的輻射固化應(yīng)用供給物質(zhì)基本。
（3）安裝設(shè)備制造供應(yīng)商：這是為固化過程供給加工手段和安裝設(shè)備的環(huán)節(jié)，包含紫外光源等制造供應(yīng)商。
（4）下游用戶：光固化材料做為節(jié)能環(huán)保型新材料與新科技緊密聯(lián)系，光固化材料不僅能夠替代傳統(tǒng)的涂料、油墨和膠黏劑，還能夠廣泛應(yīng)用于3D 打印、電子信息、醫(yī)療健康等新興行業(yè)。
3、產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況（一）光固化設(shè)備UV 固化設(shè)備由UV 光源、反光鏡、電源/ 轉(zhuǎn)換器和外罩構(gòu)成。材料經(jīng)過UV 光源，部分光直接照射到材料上，另一部分光經(jīng)過反光罩反射到材料上，材料經(jīng)過吸收紫外光能量，使材料快速交聯(lián)固化。
日前市場上的UV 光源分高壓汞燈、金屬鹵素燈、LED 燈。2013 年10 月10 日，我國簽署了《水俁公約》，知道了相應(yīng)添汞制品應(yīng)于2020 年完成其生產(chǎn)和進出口的淘汰。
UV-LED 比傳統(tǒng)的汞燈的優(yōu)良表此刻：
a) 超長壽命：運用壽命是傳統(tǒng)汞燈式固化機的10 倍以上，約25000~30000 小時?！ ?/span>
b) 冷光源、無熱輻射，被照品表面溫升低， 處理光通訊、液晶生產(chǎn)中長時間存在的熱損傷問題。尤其適合液晶封邊、薄膜印刷等需求溫升小的場合適用。
c) 發(fā)熱量小，可處理汞燈噴繪設(shè)備發(fā)熱量大、工作人員難以忍受的問題?！ ?/span>
d) 瞬間點亮，不需要預熱即刻達到100% 功率紫外輸出?！ ?/span>
e) 運用壽命不受開閉次數(shù)影響?！ ?/span>
f) 能量高，光輸出穩(wěn)定，照射均勻效果好， 加強生產(chǎn)效率。
g) 可定制有效照射區(qū)域，長度從20mm 到1000mm?！ ?/span>
h) 不含汞，亦不會產(chǎn)生臭氧，是替代傳統(tǒng)光源技術(shù)的一種更安全、更環(huán)保的選取?！ ?/span>
i) 能耗低，耗電量僅為傳統(tǒng)汞燈式固化機的10%，能節(jié)約90% 電量?！ ?/span>
j) 守護成本幾乎為零，采用UVLED 固化設(shè)備每年最少節(jié)約10000 元/ 臺的耗材費。
（二）光固化涂料光固化涂料是光固化固化中紫外光重點接觸的物質(zhì)，屬于涂料行業(yè)中的一個細分制品。
2017 年中國溶劑型涂料占比達到52%，環(huán)保型涂料占比48%，其中水性和粉末環(huán)保涂料占比分別約35% 和10%，UV 涂料占比約0.5%， 其他環(huán)保涂料占比約2.5%。
UV 涂料2018 年的總產(chǎn)值約在60 億元上下， 其中占比最大的行業(yè)是木器UV 涂料。
1光固化木器涂料2018 年，中國木器漆產(chǎn)量為140 萬噸，占涂料總產(chǎn)量的28.5% ；實現(xiàn)產(chǎn)值200 億元，占涂料總產(chǎn)值的6%，其中UV 木器涂料約為30~40 億之間。
UV 木器涂料是我國UV 技術(shù)的起源，亦是當前UV 涂料發(fā)展最成熟的行業(yè)。德國Bayer 機構(gòu)1968 年所研發(fā)了第1代UV 光固化木器涂料， 我國在20 世紀70 年代就起始開發(fā)光固化木器涂料，但在90 年代才起始步入產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展周期。當前，木器涂料重點應(yīng)用在家裝方面，其三大消費大戶分別為木門、櫥柜、地板。
日前我國木器涂料行業(yè)格局比較分散，企業(yè)數(shù)量眾，80% 以上市場份額仍由本土品牌占據(jù)；總的來講分為共分為三個梯隊，分別為10 億元以上規(guī)模（第1梯隊）；3 億元~10 億元規(guī)模（第二梯隊）和3 億元以下規(guī)模（第三梯隊）。
第1梯隊：展辰、嘉寶莉、大寶、宣偉華潤、君子蘭、巴德士（花王）。
第二梯隊：立邦長潤發(fā)、漆寶、百川、紫荊花、匯龍、迪邦、名仕達、千葉松、樹熊。
第三梯隊：長頸鹿、三棵樹、阿克蘇諾貝爾、美涂士、歐文、伯丁克、涂芭、雷巴、首邦、華軒、華隆、優(yōu)耐、明邦、鴻昌化工、晨陽、邦弗特、鴻昌涂料等。
2光固化光纖涂料光固化光纖涂料是80 年代發(fā)展起來并快速在光纖生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用的光纖涂料。制作光纖的材料重點以玻璃纖維為主，在光纖的生產(chǎn)過程中，因為從光纖爐內(nèi)拉制出來的光纖直徑小、質(zhì)脆易斷，接觸空氣后容易氧化和吸附灰塵、水分從而影響光纖的運用效果。因此呢，在光纖拉制成形后要立刻涂上涂料來進行守護，不僅如此， 光纖涂料還能加強光纖的機械強度和加強光纖的傳輸性能。因此呢光纖涂料在光纖的應(yīng)用上至關(guān)重要，是光纖的重要構(gòu)成部分。紫外光固化涂料因其無海量溶劑揮發(fā)、固化速度快、涂膜性能優(yōu)異等優(yōu)良性能使其作為了光纖涂料的首選。3光固化真空鍍膜涂料20 世紀80 年代中期，光固化在汽車照明( 聚光透鏡之后的反射燈罩) 市場首要取得突破，成功實現(xiàn)了光固化與真空鍍膜的結(jié)合，即在真空鍍膜過程中引入UV 光固化涂料做為“三明治” 結(jié)構(gòu)的底漆和面漆的加工辦法，因為其性價比高，這類材料近年來在3c（手機、電腦、電視 機）、汽車車燈反射罩與裝飾零部件、打扮品包裝、煙酒及牙膏盒等日用品包裝等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。真空鍍膜涂料重點是底涂與面涂2 種。底涂處在基材與真空鍍膜之間，通常起封閉底材、改善底層 平整度以增多鍍膜鏡面效果、改善底材與鍍膜結(jié)合力等功效，從而使底材和鍍膜有良好的附著力、流平性、 耐熱性；針對柔性基材還需求涂膜擁有良好的柔韌性。面涂除了對鍍膜起守護功效外，更重要的是供給優(yōu)良的耐磨性、耐刮傷性等表面防護性能，有的還需求擁有良好的耐候性( 耐黃變性)。按照2019 年4 月發(fā)改委發(fā)布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)指點目錄》，日前重點鼓勵水性木器、工業(yè)、船舶涂料、高固體分、無溶劑、輻射固化、功能性外墻外保溫涂料中低VOCs 含量的環(huán)境友好、資源節(jié)約型涂料，用于大飛機、高鐵等重點行業(yè)的高性能防腐涂料生產(chǎn)以及單線產(chǎn)能3 萬噸/ 年及以上氯化法鈦白粉生產(chǎn)。低VOC 含量的環(huán)境友好型涂料得到認可，涂料行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)， 向水性涂料、輻射固化涂料等環(huán)?；?、多功能化制品方向轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)新舊產(chǎn)能替代。（三）光固化油墨2018 年7 月環(huán)保部正式發(fā)布《環(huán)境標志制品技術(shù)需求 凹印油墨和柔印油墨》，對凹印油墨和柔性油墨原材料、生產(chǎn)過程及制品中有毒有害物質(zhì)提出了環(huán)保需求，其中知道需求將凹印油墨和柔性油墨的VOCs 排放限定在5% 以內(nèi)，并于2018 年10 月1 日起正式實施，未達標企業(yè)將依法關(guān)停整治。
2017 年共統(tǒng)計了27 家UV 油墨生產(chǎn)企業(yè)， 其總產(chǎn)量為5.6 萬噸，比2016 年增長了11.24% ；總產(chǎn)值為29.1 億元，比2016 年增長了20.64%。
UV 油墨品種產(chǎn)量大的有阻焊油墨（14,793 噸，占比26.4%，增長15.38%）、光影像助焊劑油墨（10,724 噸，占比19.1%，增長28.54%）、膠印油墨（9,588 噸， 占比17.1%， 增長72.04%） 和絲印油墨（5,999 噸， 占比10.7%， 增長36.56%）、其它（5,412 噸，占比9.6%）及凹印油墨（3,508 噸，占比6.3%，增長3.79%）。
（四）光固化粘合劑膠粘劑指的是經(jīng)過界面的黏附和內(nèi)聚等功效， 能使兩種或兩種以上的制件或材料連接在一塊的物質(zhì)。
膠粘劑下游應(yīng)用非常廣泛，包含醫(yī)療、電子信息、高鐵、城市軌道交通、航空航天、新能源、工業(yè)裝配自動化、智能終端設(shè)備等戰(zhàn)略性新興市場。
2017 年全世界膠粘劑市場達428 億美元，中國占全世界市場約1/3，2018 年我國光固化膠粘劑在膠粘劑中占比極小，膠產(chǎn)量約為2000 噸，產(chǎn)值約為2.5 億元。
4、光固化材料發(fā)展意見（一）在紫外光固化設(shè)備方面隨著我國簽署《水俁公約》，知道相應(yīng)添汞制品應(yīng)于2020 年完成其生產(chǎn)和進出口的淘汰， UV-LED 代替汞燈的趨勢在愈加知道。但UV-LED 設(shè)備存在有些應(yīng)用中的難點，需要加大開發(fā)力度來處理當前存在的問題。例如：表面固化的問題，照射強度較弱，若印刷速度過快，易引起油墨固化不徹底；只能發(fā)出長波紫外光，不可發(fā)出短波紫外光，因此呢有害于UV 光油的固化；UV-LED 有效照射距離較短（10mm ~50mm），距離在8~10cm UVLED 能量是沒法滿足現(xiàn)今固化市場的需要，唯有突破才可使固化市場運用更加廣泛。UV LED 只適合有些平面固化的制品。針對有些不規(guī)則的制品和異形制品是沒法固化的。
配套誘發(fā)劑的問題：對UV-LED 光源發(fā)出的紫外光出現(xiàn)反應(yīng)的光誘發(fā)劑較少（此刻與UV-LED 光源比較匹配的光誘發(fā)劑有TPO、TEPO、819、ITX、DETX 等），因此呢需要精選出反應(yīng)性能優(yōu)異的光引發(fā)劑。
（二）在紫外光固化涂料方面木器是當前UV 涂料產(chǎn)值最大的行業(yè)，而木器環(huán)保涂裝升級是大趨勢，以“水性、UV、粉末涂料”為表率的環(huán)保涂料作為將來家具涂裝方向，市場份額將持續(xù)飆升。木器行業(yè)是服務(wù)與市場為主導的行業(yè)，在強調(diào)環(huán)保技術(shù)的同期要注重制品質(zhì)量、服務(wù)水平以及營銷途徑的有效構(gòu)建。相比之下，綜合性的大型涂料企業(yè)更具發(fā)展優(yōu)良。
以3C 電子制品、汽車內(nèi)飾件以及打扮品行業(yè)應(yīng)用的真空鍍UV 涂料在制品工藝上繁雜程度更高，同期制品更新?lián)Q代的頻率更快，尤其在3C 行業(yè)，需要持續(xù)滿足電子制品更新迭代的速度，因此呢需要較高的開發(fā)投入，并保持有效的制品產(chǎn)出。
（三）在紫外光固化油墨方面環(huán)保治理和行業(yè)的規(guī)范經(jīng)營將使油墨的成本有所提升，但亦是油墨企業(yè)存活的必要保準，大型的油墨企業(yè)應(yīng)該會得到更快、更加多的發(fā)展機會。
當前，印刷企業(yè)針對VOCs 的處理重點采用的是末端環(huán)保處理的方式，然則從政策導向上來看，加強源頭掌控是大勢所趨。
2017 年9 月環(huán)保部發(fā)布《“十三五”揮發(fā)性有機物防治工作方法》，知道需求深入推進包裝印刷行業(yè)VOCs 綜合治理，大力推廣運用低（無）VOCs 油墨、涂料、膠黏劑、潤版液等， 到2019 年底替代60%。油墨行業(yè)將繼續(xù)沿著綠色環(huán)保型油墨為主線的發(fā)展思路前進，水性油墨、UV（UV-LED）/EB 油墨和柔版等環(huán)保油墨將作為油墨行業(yè)的重點增長點。
（四）在紫外光固化粘合劑方面因為守護環(huán)境、愛惜資源的理念日益深入人心，膠粘劑的高固含量、無溶劑、水性、光固化等環(huán)境友好特性將越來越受到注重，高性能環(huán)保型膠粘劑將作為市場愛寵，環(huán)保節(jié)能型制品( 無溶劑、高固含量、水性、光固化、低溫固化、熱熔型及熱熔壓敏膠等) 將作為主流。當前光固化粘合劑占比較低，需要光固化材料企業(yè)在市場應(yīng)用發(fā)掘與推廣上持續(xù)創(chuàng)新。
（作者單位 ：中國同輻股份有限機構(gòu)）
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