UV（紫外線(xiàn)）涂料固化是一種光引發(fā)的聚合反應過(guò)程，其核心在于紫外光激發(fā)涂料中的光引發(fā)劑，進(jìn)而引發(fā)樹(shù)脂體系的交聯(lián)固化。UVLED作為新型固化光源，在高效節能的同時(shí)，也面臨深層固化的挑戰。以下從固化原理和深層固化影響因素兩方面展開(kāi)分析。
1.UV涂料固化原理
UV涂料的固化依賴(lài)于光引發(fā)劑（Photoinitiator, PI）在紫外光作用下的化學(xué)反應，主要分為兩步：
(1)光引發(fā)劑激發(fā)
光引發(fā)劑吸收特定波長(cháng)的紫外光后，發(fā)生化學(xué)鍵斷裂或能量轉移，產(chǎn)生活性自由基或陽(yáng)離子：
自由基型光引發(fā)劑（如TPO、1173）：吸收UV后分解生成自由基，引發(fā)丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂的聚合反應。
陽(yáng)離子型光引發(fā)劑（如碘鎓鹽）：吸收UV后生成強酸（H?），催化環(huán)氧樹(shù)脂或乙烯基醚的開(kāi)環(huán)聚合。
(2)樹(shù)脂交聯(lián)聚合
活性自由基或陽(yáng)離子攻擊樹(shù)脂單體（如聚氨酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯）中的不飽和鍵或環(huán)狀結構，觸發(fā)鏈式反應，形成三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò )。這一過(guò)程在極短時(shí)間內（毫秒至秒級）完成，使液態(tài)涂料轉變?yōu)楣虘B(tài)膜層，具備高硬度、耐磨性和耐化學(xué)性。
2.影響UVLED深層光固化的關(guān)鍵因素
UVLED固化在厚涂層（>50μm）或高遮蓋性涂料（如含鈦白粉、碳黑的體系）中可能面臨深層固化不足的問(wèn)題，主要受以下因素影響：
(1)光源特性
波長(cháng)匹配性：不同光引發(fā)劑對波長(cháng)有選擇性吸收（如TPO最佳吸收峰在365nm，819在405nm）。若UVLED波長(cháng)與PI不匹配，引發(fā)效率會(huì )顯著(zhù)降低。
光強（輻照度）：低光強下，紫外能量難以穿透涂層深層，導致底部固化不完全。高功率UVLED（如>10W/cm²）可提升穿透能力。
光均勻性：光斑分布不均可能導致局部固化不良，需通過(guò)透鏡或反射器優(yōu)化光路設計。
(2)涂料配方
光引發(fā)劑選擇：淺層固化PI（如184）僅作用于表面，而深層PI（如819）能穿透更厚涂層。復配不同PI可平衡表干與深固。
PI濃度：濃度過(guò)低時(shí)反應不充分，過(guò)高則可能因表層過(guò)度吸收UV而阻礙深層固化，通?？刂圃?span lang="EN-US">1%~5%。
樹(shù)脂類(lèi)型：高官能度樹(shù)脂（如六官能度丙烯酸酯）固化快但收縮大，可能影響深層附著(zhù)力；低收縮樹(shù)脂（如聚酯丙烯酸酯）更適用。
顏料與填料：鈦白粉（TiO?）、碳黑等會(huì )強烈散射或吸收UV，需調整PI用量或選用透明體系。
(3)工藝條件
照射時(shí)間：過(guò)短時(shí)深層未完全反應，過(guò)長(cháng)可能導致表面過(guò)固化。需根據涂層厚度優(yōu)化曝光時(shí)間（通常0.5~10秒）。
氧氣抑制：空氣中氧氣會(huì )淬滅自由基，導致表面發(fā)粘?？赏ㄟ^(guò)氮氣保護或添加胺類(lèi)助劑（如DEAP）緩解。
基材特性：某些基材（如木材、塑料）可能吸收UV能量，需預涂底漆或調整照射角度。
3.提升UVLED深層固化的技術(shù)方案
(1)優(yōu)化光源設計
多波長(cháng)組合：采用UV-A（365nm）與UV-V（395~405nm）混合光源，兼顧表層與深層固化需求。
高功率UVLED模塊：提升光強（如30W/cm²以上）以增強穿透力，配合掃描式照射確保均勻性。
(2)改進(jìn)涂料配方
復配光引發(fā)劑：如TPO（短波吸收）與819（長(cháng)波吸收）組合，覆蓋更寬波長(cháng)范圍。
陽(yáng)離子體系：環(huán)氧樹(shù)脂等陽(yáng)離子固化體系不受氧氣抑制，適合厚涂層應用。
(3)工藝創(chuàng )新
梯度固化：先低強度預固化避免表面封閉，再高強度深固。
反射增強：在基材底部加反射層（如鋁箔），提高UV能量利用率。
4.應用與展望
UVLED深層固化技術(shù)已應用于PCB阻焊油墨、汽車(chē)多層涂料、木器厚涂等領(lǐng)域。未來(lái)隨著(zhù)高功率UVLED和可見(jiàn)光引發(fā)劑的發(fā)展，其將在更厚的涂層及不透明體系中發(fā)揮更大潛力。核心突破點(diǎn)在于光源-配方-工藝的協(xié)同優(yōu)化，以實(shí)現高效、均勻的深層固化。
