一文讀懂紫外線(UV)光固化產(chǎn)品分類及應(yīng)用

一、UV光固化技術(shù)特點

UV光固化是一種通過紫外光照射對材料進(jìn)行固化或固態(tài)化的過程。它是利用特定波長的紫外光照射在材料表面或內(nèi)部時，引發(fā)材料中的光引發(fā)劑產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，使材料迅速固化和硬化的技術(shù)。UV光固化過程中，光引發(fā)劑能吸收UV光的能量，從而引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，產(chǎn)生自由基或離子。這些自由基或離子能引發(fā)單體分子之間的交聯(lián)反應(yīng)，形成一個3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使材料快速固化并增強其物理和化學(xué)性質(zhì)。

UV光固化技術(shù)具有許多優(yōu)點，如快速固化，通常只需數(shù)秒或數(shù)分鐘即可達(dá)到充分固化;高品質(zhì)固化，能夠在非常短的時間內(nèi)形成均勻、透明、高強度的固態(tài)；低溫固化，能夠在室溫下進(jìn)行固化，減少對材料的熱損傷；無揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)排放，符合環(huán)保要求等。UV光固化技術(shù)是一種高效、環(huán)保、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)的材料表面技術(shù)，被譽為面向21世紀(jì)綠色工業(yè)的新技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光固化技術(shù)應(yīng)用從最早的印制板材、光刻膠發(fā)展到光固化涂料、油墨、膠黏劑，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，形成了一個新興的產(chǎn)業(yè)。

二、UV光固化產(chǎn)品的分類

UV光固化產(chǎn)品可以根據(jù)不同的化學(xué)成分、產(chǎn)品形式和應(yīng)用領(lǐng)域來進(jìn)行分類。以下是一些常見的分類：

1、UV光固化膠粘劑：

UV光固化膠粘劑的主要組成包括預(yù)聚物、活性單體、光引發(fā)劑和助劑。預(yù)聚物通常為丙烯酸酯類，活性單體包括單官能、二官能、三官能及多官能單體，光引發(fā)劑如1173、184、907等，助劑則用于改善膠粘劑的性能。用于粘接、封裝和固定材料。根據(jù)化學(xué)成分的不同，可以分為

丙烯酸基、環(huán)氧樹脂基、聚酯基等類型的UV膠粘劑。

2、UV光固化油墨：

UV光固化油墨是一種在紫外線照射下迅速固化的油墨，其固化過程依賴于光引發(fā)劑的作用。當(dāng)紫外線照射到油墨上時，光引發(fā)劑吸收特定波長的紫外光，激發(fā)成激發(fā)態(tài)，形成自由基或離子。這些活性基團(tuán)引發(fā)聚合預(yù)聚物和稀釋單體經(jīng)歷電荷轉(zhuǎn)移形成絡(luò)合物，在極短的時間內(nèi)發(fā)生交聯(lián)和聚合反應(yīng)，最終固化成膜。UV油墨的主要成分包括光固樹脂、稀釋單體、光引發(fā)劑、顏料和助劑。其中，光引發(fā)劑是決定固化速度和效率的關(guān)鍵。UV油墨具有瞬間固化、生產(chǎn)效率高、不含揮發(fā)性溶劑、油墨濃度穩(wěn)定、無溶劑惡臭、固化速度快、UV設(shè)備體積小、UV燈熱對印刷物無害、透明或半透明油墨硬化速度快和色彩效果好等特點。用于印刷和涂裝領(lǐng)域。根據(jù)應(yīng)用方式的不同，可以分為膠印油墨、凹版油墨、絲網(wǎng)油墨等。

UV固化與UV油墨層厚度關(guān)系

3、UV光固化涂料：

UV光固化涂料是一種通過紫外線照射迅速固化的高性能涂料，廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域。其固化過程依賴于光引發(fā)劑在紫外光照射下分解產(chǎn)生自由基或離子，引發(fā)樹脂的聚合反應(yīng)，從而在極短時間內(nèi)（通常小于1秒）形成堅固的涂層。UV光固化涂料的主要成分包括低聚物、光引發(fā)劑、活性稀釋劑和助劑。

低聚物作為成膜物質(zhì)，賦予涂層基本的物理化學(xué)性能；光引發(fā)劑在光照條件下產(chǎn)生自由基或離子，引發(fā)聚合反應(yīng)；活性稀釋劑則用于調(diào)節(jié)涂料的粘度和流變性，增強涂層性能；助劑如流平劑、UV吸收劑和位阻胺光穩(wěn)定劑等，有助于改善涂料的工藝性和存儲穩(wěn)定性。適用于木材、金屬、玻璃和塑料等表面的涂覆。可以分為UV清漆、UV底漆、UV面漆等。

4、UV光固化樹脂：

UV光固化樹脂是一種在紫外線照射下迅速從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的高分子材料。這種樹脂通常由預(yù)聚物、活性單體、光引發(fā)劑（光敏劑）、交聯(lián)劑等組成，在未經(jīng)紫外線照射前一般呈黏性液體狀態(tài)。當(dāng)紫外光照射到UV樹脂時，光引發(fā)劑吸收能量并分解成活性自由基，這些自由基會引發(fā)單體的聚合和交聯(lián)反應(yīng)，使樹脂在幾秒鐘內(nèi)固化。用于3D打印、光學(xué)器件制造和模具制作等領(lǐng)域?？梢苑譃?strong>光敏樹脂、光固化樹脂等。

UV?LED固化中氧阻聚的解決方案

5、UV光固化膠水：

UV光固化膠水是一種需要紫外線照射才能固化的粘合劑，廣泛應(yīng)用于電子、醫(yī)療、汽車和航空航天等領(lǐng)域。其主要組成包括液態(tài)齊聚物（預(yù)聚物）、活性稀釋單體（活性稀釋劑）、光引發(fā)劑和其他助劑。

UV膠水的固化原理是通過光引發(fā)劑在紫外光照射下產(chǎn)生活性自由基或陽離子，引發(fā)單體聚合和交聯(lián)反應(yīng)，使粘合劑迅速從液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)。這種固化過程通常只需幾秒鐘到幾分鐘。用于粘接和封裝各種材料和元件，特別適用于電子和醫(yī)療器械行業(yè)。

需要特別說明的一點是：UV光固化膠水和UV光固化膠粘劑在固化原理和速度上基本一致，但在具體應(yīng)用、組成和使用限制上存在差異。UV光固化膠水更側(cè)重于透明物件的快速粘接，而UV光固化膠粘劑則在多種材料的粘接和密封方面表現(xiàn)出色。

紫外光固化膠（UV膠）反應(yīng)原理此外，還有一些特殊應(yīng)用的UV光固化產(chǎn)品，比如UV光固化染料、UV光固化蠟等。每種類型的UV光固化產(chǎn)品都具有不同的特點和適用范圍，根據(jù)具體的需求選擇合適的產(chǎn)品是很重要的。

三、UV光固化產(chǎn)品的應(yīng)用

UV光固化產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，下面是一些常見的應(yīng)用：

1、印刷和涂裝領(lǐng)域：

UV光固化油墨和涂料適用于各種印刷和涂裝工藝，如膠印、凹版、絲網(wǎng)印刷以及木材、金屬、塑料等材料的涂裝。在包裝印刷領(lǐng)域中，柔印技術(shù)的使用越來越多所占的比重越來越大，它已經(jīng)成為印刷包裝的主流技術(shù)，并是今后發(fā)展的必然趨勢。

柔印油墨有多種類型，主要包括以下幾類：水性油墨、溶劑型油墨以及紫外光固化(UV)油墨。

溶劑型油墨的主要用途為非吸收性的塑料型薄膜印刷;水性油墨主要用于報紙、瓦楞紙板和卡紙等印刷材料中;UV油墨的用處比較廣泛，其用在對塑料薄膜、紙張、和金屬箔等材料中印刷效果較好。UV油墨具有對環(huán)境友好、效率高、印刷質(zhì)量好、適應(yīng)性強等特點，是目前非常受歡迎且關(guān)注度很高的新型環(huán)保型油墨，發(fā)展前景非常好。柔印UV油墨包裝印刷中的應(yīng)用范圍較廣。

柔印UV油墨有以下幾個優(yōu)點：

(1)柔印UV油墨無溶劑排放、使用安全可靠、熔點高、無污染，所以適用于制作安全無毒對包裝材料要求高的的食品、藥品、飲料等包裝中。

(2)在進(jìn)行印刷時油墨的物理性質(zhì)不變，且沒有揮發(fā)性溶劑，黏度不變，不會對印版造成損傷使其發(fā)生糊版、堆版等現(xiàn)象，在使用粘度較高的油墨印刷時，印刷效果依然較好。(3)油墨干燥速度快，產(chǎn)品印刷效率高，可以廣泛應(yīng)用于各種印刷方式中，在塑料、紙張、薄膜等承印物上。

2、電子行業(yè)：

UV光固化膠粘劑在電子元件的粘接、封裝和固定中起到重要作用。例如在

手機(jī)、電腦、電視

等電子產(chǎn)品的裝配過程中，使用UV光固化膠粘劑進(jìn)行粘接和封裝。封裝技術(shù)的革新促使封裝材料由金屬封裝和陶瓷封裝向塑料封裝過渡。塑料封裝中又以環(huán)氧樹脂應(yīng)用最為廣泛，優(yōu)良的力學(xué)機(jī)械性能、耐熱耐濕性是高質(zhì)量封裝的前提，而決定環(huán)氧樹脂性能的根本問題除了環(huán)氧樹脂主體的結(jié)構(gòu)外，固化劑的影響也是一個非常重要的因素。

相比于常規(guī)環(huán)氧樹脂所采用的熱固化方式，陽離子UV固化不僅光引發(fā)劑化存穩(wěn)定性更好，體系的固化速度更快，數(shù)十秒內(nèi)就可完成固化，效率極髙，不存在氧阻聚，能夠進(jìn)行深度固化，這些優(yōu)勢愈發(fā)凸顯陽離子UV固化技術(shù)在電子封裝領(lǐng)域的重要性。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，電子元器件愈發(fā)趨向于高度集成化、小型化方向發(fā)展，質(zhì)輕高強、耐熱性好、介電性能優(yōu)異等將是新型高性能環(huán)氧封裝材料的發(fā)展庭勢，光固化技術(shù)在電子封裝行業(yè)發(fā)展過程中必將起到更加重要的作用。

3、醫(yī)療行業(yè)：

UV光固化膠粘劑被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械的制造和組裝過程中。UV光固化膠粘劑具有快速固化、高強度和無毒等特點，適用于醫(yī)療器械的粘接、封裝和固定。

4、汽車制造：

UV光固化產(chǎn)品在汽車制造中有多種應(yīng)用，如車身涂裝、零部件粘接和密封。

5、3D打印行業(yè)：

UV光固化樹脂被廣泛應(yīng)用于3D打印領(lǐng)域，通過紫外光的照射固化樹脂，實現(xiàn)快速打印出具有復(fù)雜形狀的三維對象。光固化3D打印是目前打印精度和商業(yè)化程度最高的快速成型技術(shù)之一。它具有諸多優(yōu)點，如能耗小、成本低、精度高、表面光滑以及可重復(fù)性好，已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、模具制造、珠寶設(shè)計和醫(yī)療等領(lǐng)域。

例如，通過打印具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的火箭發(fā)動機(jī)原型，分析氣體的流動模式，有助于設(shè)計出結(jié)構(gòu)更緊湊、燃燒效率更高的火箭發(fā)動機(jī)，可以有效提高復(fù)雜零配件的研發(fā)效率，縮短汽車研發(fā)周期;還可以直接打印出模具或倒模，從而快速制模等等。光固化3D打印技術(shù)已經(jīng)發(fā)展出立體光刻成型技術(shù)(SLA)、數(shù)字投影技術(shù)(DLP)和三維噴墨成形(3DP)、連續(xù)液面生長(CLIP)等技術(shù)。作為其打印材料，光固化3D打印用光敏樹脂也得到了長足的進(jìn)步，并根據(jù)應(yīng)用的需要，朝著功能化的方向發(fā)展.

6、包裝行業(yè)：UV光固化膠粘劑和涂料被用于包裝材料的粘接和涂裝，提供快速、高強度和環(huán)保的粘合效果。

此外，UV光固化產(chǎn)品還在木工、玻璃制品、家居裝飾、光學(xué)器件、模具制作等行業(yè)有廣泛應(yīng)用。由于UV光固化產(chǎn)品具有快速、高效、節(jié)能和環(huán)保的特點，因此在工業(yè)生產(chǎn)和制造過程中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

源自網(wǎng)絡(luò)

審核編輯 黃宇