机械-光固化技术发展呈现7大热点

光固化技术作为1种新型、先进的材料表面处理技术，自上世纪60年代实现产业化以来取得了快速发展，特别是它的高效、良好、环保、节能等特性，使光固化产品的利用日益广泛。近来业界为了克服光固化技术的1些弊端，们采取很多新技术研究开发了多种新产品，使光固化技术和产品以7大热门为代表取得了很大进展。 首先是活性稀释剂。作为光固化材料的重要组分，它不但溶解和稀释低聚物、调理体系粘度，而且参与光固化进程、影响材料的光固化速度和固化膜的各种性能。自由基光固化活性稀释剂主要为丙烯酸类单体，阳离子光固化活性稀释剂主要为乙烯基醚类单体。据中国环氧树脂行业协会家介绍，目前常常使用的第1代丙烯酸酯活性稀释剂存在对皮肤的刺激性、毒性偏大和体积收缩率大等弊端；第2代丙烯酸酯活性稀释剂是乙氧基化或丙氧基化的丙烯酸酯，对皮肤的刺激性和体积收缩率都有降落，有的粘度也降落；第3代丙烯酸酯活性稀释剂是含甲氧端基的丙烯酸酯活性稀释剂，具有高转化率、低体积收缩和高反应活性。美国沙多玛公司和德国科宁公司已有商品出售，北京化工大学等单位正在研究开发具有特殊性能的活性稀释剂，利用无机颗粒(包括纳米材料)通过溶胶，凝胶法、表面接枝、偶联或其他手段，接上丙烯酸酯成为无机1有机材料。由于它既含有丙烯酸基团，可参与光聚合，又有无机颗粒，可提高耐磨性、硬度、强度等，因此成为具有特殊性能的活性稀释剂。 低聚物是光固化材料的主体，它的性能基本上决定了固化后材料的主要性能，因此成为又1个研发热门。自由基光固化材料用的低聚物主要是各种类型的丙烯酸树脂，如丙烯酸树脂、聚氯酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂和丙烯酸酯化的丙烯酸树脂等；阳离子光固化材料用的低聚物为含有环氧基或乙烯基醚的树脂，如环氧树脂、乙烯基醚树脂。低聚物的发展方向是低粘度、高活性、多功能和水性化；粘度低可以减少活性稀释剂用量，适应UV喷涂材料低粘度的要求；活性高可以缩短固化时间，提高生产效率；功能多可使树脂有不同功能，减少小分子添加剂用量，改进固化材料的物理机械性能。目前正在展开超支化低聚物的研究。超支化聚合物有球状分子结构，分子之间不容易构成链段缠绕，粘度比相同分子量的线性聚合物低；超支化聚合物终端官能度非常大，端基又具有反应活性，因此反应活性极高，可以引入丙烯酸基团，成为光固化低聚物；还可引入亲水基团，成为水性光固化树脂；引入光引发剂基团，成为大分子光引发剂。中国科技大学和4川大学等高校正在展开此项研究，4川大学将多功能性超支化聚合物用作光致光蚀剂已实现商品化。 光固化材料的关键组分——光引发剂，对材料的光固化速度起决定性作用，也吸引了业界的眼光。中国环氧树脂行业协会专家介绍说，自由基光引发剂从结构上看为芳烷基酮类有机物，在光固化材料涂层固化后，残留的光引发剂或光解产物会向涂层表面迁移，影响涂层外观和性能并使涂层黄变。有的光引发剂易挥发，大多数光引发剂的光解产物有不同程度的异味，影响其在食品和卫生包装材料上的使用。为了克服小分子光引发剂的上述弊端，人们设计了大分子光引发剂或可聚合的光引发剂违法加建已有人住会被强拆吗。目前已商品化的大分子光引发剂为意大利宁柏迪以KIP150为主的KIP系列和KT系列；北京英力科技发展公司也在开发大分子和可聚合的光引发剂。业界在研究电子给体单体和电子受体单体结合时发现，经UV光照耀可直接光引发共聚完成光固化进程，这类无光引发剂的光固化体系已成为光固化领域中又1热门研究课题。目前已开发了1系列以乙烯基醚单体为电子给体、马来酰亚胺衍生物为电子受体的光固化体系。另外还有UV自固化树脂已开发成功，在UV光照耀下不用光引发剂可直接光固化，目前4川大学正在研究此类无光引发剂的光固化体系。 水性光固化材料继承和发展了传统的光固化技术和水性涂料、水性油墨的许多优点，成为上世纪末以来世界各国光固化产业特别关注的热门。水是最便宜易得的原料，不燃不爆、安全易得，对环境无污染，因此用水来替换丙烯酸酯作活性稀释剂是光固化技术的1个重大进步，也是发展方向之1。为此大量的水性光固化低聚物得到开发，主要为水乳型、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。美国氰特表面技术公司(原比利时UCB特种表面技术公司)、德国拜耳、巴斯夫、意大利盖斯塔夫等公司都有商品。中国环氧树脂行业协会专家说，水性光引发剂开发正高度引发重视、部分产品实现商品化，如瑞士汽巴精化公司的819DW、意大利宁柏迪公司的HIPEM和英国大湖公司的QTX等。水性光固化材料为水性光固化涂料、水性光固化油墨等，在欧美日等发达国家发展较快且都有商品问世，如电沉积光致抗蚀剂、水性UV纸张上光油、水性UV丝印油墨等；中山东南大学学学、北京化工大学也在研发当中；北京英力科技发展公司的水性UV丝印油墨、福建洪泽团体的水性UV上光油等都已完成商品化。 光固化粉末涂料是光固化技术利用的重要领域，其中特别是固化粉末涂料综合了常轨粉末涂料和UV固化技术的特点，成为光固化技术发展的又1个新领域。中国环氧树脂行业协会专家说，粉末涂料特别是环氧树脂粉末涂料属于无溶剂环保型涂料，故不存在活性稀释剂对皮肤的刺激性，具有以下优点：1次涂装厚涂层，散落的粉末可回收循环使用；低温(100～140℃)活动性好，可用于热敏基材的涂装;先红外熔融流平，再UV固化，固化速度快，涂膜质量好；固化空间小，能耗低；粉体热稳定性好，可用常规的挤出设备加工。UV固化粉末涂料是1项新技术，其工业化程度取决于光固化低聚物粉末的制备；它要求低聚物树脂有较低的熔融温度(≤140℃)和加工稳定性，涂层表面不产生橘皮，同时在加入颜料(特别是钛白和炭黑)后，经UV光照耀能成功固化。UV固化粉末涂料可用于木制品、塑料制品、合金、钢材的涂装，乃至可利用于纸类基材涂装。目前中密度纤维板是首选的利用对象，而最大的潜伏用途是汽车钢板和电器用彩涂钢板的涂装。2001年起在连续3届欧洲和美洲辐射固化国际会议展览会上，都展出了由各种UV涂料涂装的汽车，其中就包括UV固化粉末涂料。美国氰特表面技术公司1直致力于UV固化粉末涂料的研究，实现了UV固化粉末涂料用树脂的商品化。中国科技大学、北京化工大学和中国乐凯胶片团体公司研究院也都在从事UV固化粉末涂料的利用与开发研究工作。 UV油墨早就利用在胶印、凹印、凸印、柔印、丝印和移印等印刷进程中，现在也正以光固化技术热门的面孔出现。到上世纪末由于喷墨技术的进步而精度提高，喷绘机配上合适的UV光源设计制造出UV喷绘机，加上制备UV油墨的新原材料不断开发，终究使UV油墨进入喷墨印刷领域。UV喷墨油墨作为喷墨打印墨水必须具有低粘度、良好的颜料分散稳定性，和克服氧阻聚能力。目前美国沙多玛公司和氰特表面技术公司都可提供用于UV喷墨油墨的低聚物和活性稀释剂。UV喷墨油墨的另外1选择就是采取水性UV固化体系，它更环保安全，目前正在研究当中强拆有补偿款吗，UV喷墨油墨主要用于户外大型广告和标牌。进入本世纪后加拿大克里奥公司、英国色丽可公司、美国威特公司和3M公司等名家公司前后开发和生产了UV平台式喷绘机，国内深圳润天智、上海泰威和沈阳飞行船等喷绘设备公司也在研制生产UV平台式喷绘机。英国色丽可公司、日本DIC公司和TOYO公司、美国3M公司等相继开发出UV喷绘油墨，北京化工大学等单位也正在研制开发中。UV喷墨技术不但用于UV喷墨印刷，还用于胶印、柔印、丝印等计算机直接制版，数字化制作印刷电路板等，进1步发展，还可用于制作电子材料，前景看好。 两重固化体系是又1个热门。光固化材料适用于平面涂装固化，对形状复杂的物体固化比较困难，1些厚涂层固化也比较困难，为了克服光固化材料的这些缺点两重固化体系应运而生。两重固化体系是指光固化与其他固化体系相结合的体系，利用光固化技术快速固化，再加上其他固化体系的协同作用，使光照不到或光照较弱的部分也能固化。目前常常使用的两重固化体系有自由基光固化/阳离子光固化、自由基光固化/热固化、自由基光固化/厌氧固化、自由基光固化/湿固化、自由基光固化/氧化还原固化等。很多体系已利用于生产中，如印刷电路板制造中使用的光成像抗蚀油墨和阻焊油墨就是光固化/热固化两重固化体系、通讯器材主机板用的电子保护涂料是光固化/湿固化或光固化/氧化还原固化两重固化体系。德国拜耳公司已有用于两重固化体系的低聚物商品供应。总之，两重固化体系材料中的研究开发，使光固化材料的利用领域得到进1步发展，不限于平面涂装，可实现3维立体涂装；不限于薄涂层固化，可实现厚涂固化；也有益于较难固化的有色涂层的固化。信息来源：pack.cn