紫外光（UV）辐射固化技术自20世纪开发和应用以来，已成为一种较成熟的涂装技术，一直被印刷、表面装饰等行业广泛应用。近年来，随着LED技术的发展，UV-LED固化作为一种新兴的、环保的固化技术，其利用UV-LED光源产生的特定紫外光引发UV 树脂产生瞬间光化学反应，在基材表面形成具有三维网状结构的亮光涂层、漆膜或立体实物，可适用于UV涂料、UV油墨、UV胶黏剂的快速固化以及UV树脂的快速成型加工。

与此同时，UV-LED 紫外光固化作为一种全新的绿色技术，利用UV-LED涂料、UV-LED油墨等对各种基材进行表面装饰，具有不含挥发性有机化合物、无汞辐射污染、对环境污染小，固化速度快、生产效率高，节省能源、固化性能好，适用于自动流水线生产等优点[1-3]，其应用范围也已开始日益扩大。目前UV-LED 固化技术已逐渐取代传统UV 汞灯固化，成为很多UV涂料固化和家具、木制品涂装生产的优先选择。

1 紫外光（UV）固化原理

近年来，由于紫外光（UV）涂料及UV固化技术具有优良的性能，符合当前人们环保意识不断增强的需求，因而在纸张、木器、塑料、金属、光盘、光纤等基材上获得了很好的应用[1-2]。据报道，我国紫外光固化领域发展速度惊人，每年都以20%～30%的速度增长，在印刷、包装、涂装及表面装饰等众多领域的应用越来越广泛，并具有巨大的发展潜力。

1.1 紫外光（UV）波长

紫外光又称紫外线（ultraviolet，简称UV），紫外光在电磁波谱中，其波长比可见光短，但比X 射线长，其有效波长范围可分为3 个不同的波段（图1）：长波紫外光UVA（315 ～400 nm）、中波紫外光UVB（280 ～ 315 nm）、短波紫外光UVC（210 ～ 280 nm）。目前，工业用UV 光源波长范围是200 ～400 nm，其中，用于 UV 固化的主要是 UVA 和 UVB 紫外线，一般以365 nm 为中心；UVC 紫外线具有紫外光杀菌作用，并以253.7 nm左右为最佳。

图1 紫外光（UV）波长范围Fig.1 The wavelength coverage of ultraviolet

1.2 紫外光（UV）固化

紫外光固化（UV curing）是利用光引发剂（或光敏剂）在紫外光照射下形成的活性自由基或离子，使液态树脂产生聚合、接枝和交联等化学反应而实现固化的工艺过程[3-5]。简单地说，UV固化就是用紫外光（UV）来照射液态的材料使其硬化的过程（图2）。

UV 固化与传统的树脂干燥固化过程相似，但其原理不同。传统的树脂干燥固化一般借助于涂敷材料中溶剂的挥发而形成硬化；而UV 固化是一种光化学反应或辐射固化，是利用紫外光（UV）照射涂层产生辐射聚合、辐射接枝和辐射交联等反应，迅速将低分子量物质转变成高分子量产物，实现硬化的过程，涂层体系中不含溶剂或含极少量溶剂，因而几乎无溶剂挥发，产品并可直接使用。因此，自20 世纪60 年代末以来，这一技术在国际上得到快速发展，并在许多与涂装、印刷等相关的行业都得到广泛应用。

UV固化是具有“5E”特点的一项绿色工业的新技术。“5E”主要是指：1）高效（efficient）：UV 固化能实现瞬间完全固化，其生产效率高；2）节能（energy saving）：UV 固化是常温快速固化，其能源消耗低；3）环保（environmental friendly）：UV 固化无挥发性有机化合物产生，其环保性好；4）经济（economy）：UV固化能实现流水线生产，其劳动生产率高、涂膜性能好、生产成本较低；5）适应性广（enabling）：UV固化适应于木材、纸张、塑料、金属等多种基材，其用途较广。

图2 UV固化过程Fig.2 The process of UV curing

1.3 紫外光（UV）树脂

UV 树脂又称光敏树脂，是一种受紫外光线照射后，能在较短的时间内迅速发生交联化学反应而固化成膜的低聚物[5-6]。UV树脂是一种低分子量的感光性树脂，具有在UV 照射下可进行反应或聚合的不饱和碳碳双键或环氧基等基团。UV树脂主要有溶剂型和水性两大类[4-9]。UV 树脂是UV 涂料、UV油墨、UV胶黏剂等的主要组分。

（1）UV 涂料：UV 涂料能在UV 灯管（紫外线光子）照射下固化，通常只需几秒钟或更短时间，可进行快速连续化作业，大幅度地提高生产效率[6-7,10]。UV 涂料主要由低聚物（UV 树脂）、单体（活性稀释剂）、光引发剂和助剂等四部分组成，其固化机理主要是在UV 光辐射作用下，光引发剂逐渐分解成一定量的活性自由基，从而引发低聚物与单体的聚合交联，实现涂层固化的目的。

（2）UV 油墨：UV 油墨与UV 涂料一样，也是由UV 树脂、单体、光引发剂和助剂等四部分组成，也是在紫外光照射下，利用不同波长和能量的紫外光使油墨中的组分发生光化学反应、交联聚合而实现快速固化成膜。UV油墨是一种不含挥发性有机溶剂、干燥速度快、色彩鲜艳，以及光泽、附着力、耐水、耐溶剂、耐磨性都很好的油墨，已成为一种较成熟的油墨技术[11-12]，广泛应用于印刷领域[13-14]。

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