UV（紫外線）涂料固化是一種光引發(fā)的聚合反應(yīng)過程，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)樹脂體系的交聯(lián)固化。UVLED作為新型固化光源，在高效節(jié)能的同時(shí)，也面臨深層固化的挑戰(zhàn)。以下從固化原理和深層固化影響因素兩方面展開分析。

1.UV涂料固化原理

UV涂料的固化依賴于光引發(fā)劑（Photoinitiator, PI）在紫外光作用下的化學(xué)反應(yīng)，主要分為兩步：

(1)光引發(fā)劑激發(fā)

光引發(fā)劑吸收特定波長的紫外光后，發(fā)生化學(xué)鍵斷裂或能量轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生活性自由基或陽離子：

 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)丙烯酸酯類樹脂的聚合反應(yīng)。

 陽離子型光引發(fā)劑（如碘鎓鹽）：吸收UV后生成強(qiáng)酸（H?），催化環(huán)氧樹脂或乙烯基醚的開環(huán)聚合。

(2)樹脂交聯(lián)聚合

活性自由基或陽離子攻擊樹脂單體（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(jié)構(gòu)，觸發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，形成三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。這一過程在極短時(shí)間內(nèi)（毫秒至秒級(jí)）完成，使液態(tài)涂料轉(zhuǎn)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題，主要受以下因素影響：

(1)光源特性

 波長匹配性：不同光引發(fā)劑對(duì)波長有選擇性吸收（如TPO最佳吸收峰在365nm，819在405nm）。若UVLED波長與PI不匹配，引發(fā)效率會(huì)顯著降低。

 光強(qiáng)（輻照度）：低光強(qiáng)下，紫外能量難以穿透涂層深層，導(dǎo)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(dǎo)致局部固化不良，需通過透鏡或反射器優(yōu)化光路設(shè)計(jì)。

(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(fù)配不同PI可平衡表干與深固。

 PI濃度：濃度過低時(shí)反應(yīng)不充分，過高則可能因表層過度吸收UV而阻礙深層固化，通?？刂圃?span lang="EN-US">1%~5%。

 樹脂類型：高官能度樹脂（如六官能度丙烯酸酯）固化快但收縮大，可能影響深層附著力；低收縮樹脂（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(qiáng)烈散射或吸收UV，需調(diào)整PI用量或選用透明體系。

(3)工藝條件

 照射時(shí)間：過短時(shí)深層未完全反應(yīng)，過長可能導(dǎo)致表面過固化。需根據(jù)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(dǎo)致表面發(fā)粘。可通過氮?dú)獗Ｗo(hù)或添加胺類助劑（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(yù)涂底漆或調(diào)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(shè)計(jì)

 多波長組合：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(qiáng)（如30W/cm²以上）以增強(qiáng)穿透力，配合掃描式照射確保均勻性。

(2)改進(jìn)涂料配方

 復(fù)配光引發(fā)劑：如TPO（短波吸收）與819（長波吸收）組合，覆蓋更寬波長范圍。

 陽離子體系：環(huán)氧樹脂等陽離子固化體系不受氧氣抑制，適合厚涂層應(yīng)用。

(3)工藝創(chuàng)新

 梯度固化：先低強(qiáng)度預(yù)固化避免表面封閉，再高強(qiáng)度深固。

 反射增強(qiáng)：在基材底部加反射層（如鋁箔），提高UV能量利用率。

4.應(yīng)用與展望

UVLED深層固化技術(shù)已應(yīng)用于PCB阻焊油墨、汽車多層涂料、木器厚涂等領(lǐng)域。未來隨著高功率UVLED和可見光引發(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(xiàn)高效、均勻的深層固化。