UV（紫外線）涂料固化是一種光引發(fā)的聚合反應過程，其核心在于紫外光激發(fā)涂料中的光引發(fā)劑，進而引發(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，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)劑吸收特定波長的紫外光后，發(fā)生化學鍵斷裂或能量轉(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。
陽離子型光引發(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)鏈式反應，形成三維交聯(lián)網(wǎng)絡。這一過程在極短時間內(nèi)（毫秒至秒級）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)效率會顯著降低。
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，需通過透鏡或反射器優(yōu)化光路設(shè)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：濃度過低時反應不充分，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?）、碳黑等會強烈散射或吸收UV，需調(diào)整PI用量或選用透明體系。
(3)工藝條件
照射時間：過短時深層未完全反應，過長可能導致表面過固化。需根據(jù)涂層厚度優(yōu)化曝光時間（通常0.5~10秒）。
氧氣抑制：空氣中氧氣會淬滅自由基，導致表面發(fā)粘?？赏ㄟ^氮氣保護或添加胺類助劑（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
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（如30W/cm²以上）以增強穿透力，配合掃描式照射確保均勻性。
(2)改進涂料配方
復配光引發(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。核心突破點在于光源-配方-工藝的協(xié)同優(yōu)化，以實現(xiàn)高效、均勻的深層固化。
