0 引言
低碳经济时代的到来，迫使人们寻找节能、高效、环保的新型涂料和技术。辐射固化涂料包括紫外光（UV）固化涂料和电子束（EB）固化涂料，它是利用UV/EB 能引发具有化学活性的液态涂料，使其快速聚合、交联、瞬间固化成膜。由20 世纪60 年代中东石油危机而引发的这门新技术，首先由德国拜耳公司开发的光固化木器涂料而揭开帷幕，短短的40 多年来在全球发展势头迅猛，应用领域不断扩大，已形成了具有相当市场规模的产业，其中UV 固化约占95%，EB 固化约占5%。光固化涂料和技术具有4E 特点：优异的性能（Excellence of finish）、环保（Ecology）、节能（Energy）、经济（Economy），被誉为面向21 世纪的绿色新技术、新材料。当今，我国涂料与涂装行业还是以溶剂型涂料为主，其VOC 排放对环境的破坏，以及溶剂对人体的危害及易引起火灾等问题长期阻碍着涂料行业的健康发展。涂料与涂装行业的出路是用辐射固化、水性、粉末、高固体分涂料代替溶剂型涂料，用辐射能代替烘烤炉。笔者认为：我国在光固化涂料和技术上已有了一定的基础，在低碳经济时代的大背景下发展紫外光（UV）固化涂料与涂装必定有着广阔的发展前景。
1 我国UV光固化涂料与涂装技术和市场现状
1.1 原材料和涂装设备现状
UV 光固化涂料的组成：丙烯酸酯预聚体（丙烯酸环氧酯、丙烯酸聚酯和丙烯酸聚氨酯）、特种不饱和聚酯、环氧树脂、丙烯酸二元及多元酯、光引发剂、颜填料。可见，UV 光固化涂料主要以丙烯酸及其酯类等为主要原料。目前我国有9 大丙烯酸生产企业，如北京东方、吉林化工、扬子巴斯夫、上海华谊等共有百万吨/ 年生产规模，近年来还有扩产的计划，如上海华谊在原本15 万t/a 的基础上，“十二五”期间在安徽无为地区投资扩建40 万t/a 丙烯酸，30 万t/a 丙烯酸酯的装备。目前我国是世界上大的光引发剂生产国和出口国。丙烯酸二元及多元酯的产量仅次于美国、日本，是世界第三大生产国。光固化设备中主要是光源、高压汞灯和含卤素汞灯，其次是传送、通风装置，我国很多大中型灯源企业都能进行大批量生产。UV 光固化涂装设备除固化设备外，其它与传统涂料没有什么区别，常规的喷涂、辊涂、淋涂、浸涂设备都可以采用。因此涂装行业改用光固化涂料，技术改造费用不大。
1.2 应用领域和市场
UV 光固化涂料的的应用领域见表1。
3 我国紫外光固化涂料的发展前景和对策
由表1 可见：UV 光固化涂料用途广泛，而我国只是在木地板、PVC 扣板、纸张上应用较成熟之外，其他方面应用还未普及，且有不少领域还处于空白状态。这说明UV 光固化涂料在我国的发展前景广阔。
2 光固化技术和材料存在的问题及研究成果
2.1 存在的问题
（1） 活性稀释剂，主要是丙烯酸的单酯、二元酯及多元酯，对人体的皮肤、黏膜、眼睛有刺激性，有的有异味；
（2） 预聚物黏度大，喷涂时要加入大量的活性稀释剂，有时还要加入有机溶剂；
（3） 光固化不可能达到完全聚合，涂膜中残留部分活性稀释剂、引发剂，不符合食品卫生的包装材料要求；
（4） 采用自由基光聚合体系，预聚体和单体的固化速度快，故体积收缩大，影响涂膜与金属基材之间的附着力；
（5） 涂布设备和容器清洗均需要使用有机溶剂；
（6） 对立体的被涂覆材料，由于光照时有阴影，局部固化困难；
（6） 对立体的被涂覆材料，由于光照时有阴影，局部固化困难；
（7） 遮盖力强的颜填料紫外线不能穿射，造成面干而底不干。
2.2 研究成果
为了解决上述问题，著名企业近年来开发出许多新技术，有不少产品已实现了产业化。
2.2.1 水性光固化涂料
它将水性涂料和光固化涂料两者的优点结合在一起，由聚合度高的光固化树脂和水制成分散体，再配用低挥发性无毒无味的引发剂制成。杜绝了丙烯酸酯等有毒单体的存在，由于用水作载体，使涂料的黏度很稀，不用稀释剂就能满足喷涂、浸涂等施工要求。这种涂料由高聚物制成，固化后体积收缩小，涂膜与金属底材附着力强。当然水性光固化涂料在干燥时必须分二步走，先将水分蒸发后再进行光固化，这也使得能耗要比溶剂型光固化涂料高，但是其涂膜的机械强度、耐化学品性、耐腐蚀性都要比传统水性涂料好得多。BAYER、BASF、CYTEC 公司都有配套产品。
2.2.2 光固化粉末涂料
光固化粉末涂料是将光固化涂料和粉末涂料两者的优点结合在一起，主要成膜物是丙烯酸型聚酯树脂、丙烯酸型聚氨酯树脂，该涂料为100% 固体含量，VOC ≈ 0，喷涂时飞逸的粉末可以通过旋风分离器捕捉回收后再利用。该涂料之前由比利时UCB 公司开发，现由氰特公司（CYTEC）完成了产业化，正以UCECOAT Resins 商标进行营销。由于光固化粉末涂料只是在熔融流平时需要于100~120℃加热数分钟，后阶段固化应用紫外线的能量，因此能耗大大低于粉末涂料。它应用为成熟的领域是中密度纤维板（MDF）的涂装。由于MDF 板材中含有7%~10%的水分，有一定的导电性，因此可以用静电喷枪进行涂装。固化器前端是远红外发生器，用来加热蒸发水分，将粉末涂料熔融烘干，后端为紫外线发生器，使涂层固化成膜。这种光固化粉末涂料有2 种：一种是本质型，另一种是具有立体花纹的美术型，装饰效果很好。在欧美国家是家具和音响的专用涂料。
拜耳（BAYER）公司近将UVA400 光固化粉末涂料作为轿车上光面漆进行涂装试验，证明这种结晶型丙烯酸聚氨酯树脂为基料制成的光固化粉末涂料具有很高的光固化活性，在背光部位（如车门的内侧）也固化良好，能形成交联密度高、坚硬而富有弹性、抗划伤性好，并具有自愈功能的涂膜。因此它是粉末涂料用于轿车涂装技术的重大突破。
2.2.3 新型光固化涂料和技术
（1） 德国拜耳公司（BAYER）开发了光热双重固化涂料，在光线照不到的部位，这种涂料在加热到60~90℃时，数分钟内可固化成膜。
（2） 德国巴斯夫（BASF）公司，开发成功了商标为Larolux 的三维光固化技术，在铝箔内衬的容器中装有紫外线发生器，从容器底部引入二氧化碳的导管。被涂三维立体材料在喷涂好光固化涂料后进入上述容器中，在二氧化碳的气氛中进行光固化，三维立体材料就可实现完全涂装。
（3） LED-UV 固化装置和混合型UV 固化装置的商业化。由于LED-UV 具有低电耗、长寿命、小型化、高应答性而倍受关注，尤其是不使用水银，发热量低、无臭氧产生从而无需配置排风管道、灯具能瞬间点燃或熄灭等诸多优点，已使它在日本应用于薄纸（0.06~0.3 mm）印刷中。该技术由日本利优比公司在2008 年德鲁巴展示时引起轰动，它的发光元件经松下、日亚二大公司多年的完善后，每个元件的功率仅4 W，LED-UV 辐射器一般由50 个元件组成，总功率也只有200 W，与传统的UV 固化装置相比要节能80%。传统的UV 灯有很多200~300 nm 的短波紫外光，无助于油墨、涂料的固化，却对人的眼睛、皮肤有伤害，也是产生臭氧的原因，此外波长400~500 nm 的红外线造成UV 灯发热量高；而LED-UV 发光元件光谱很单一，因此它除具有上述的诸多优点外，也使塑料薄膜光固化油墨印刷的难题迎刃而解。由于LED-UV 的光谱窄，使用的光引发剂选择范围小，因此催生了开发包括LED-UV 油墨在内的新型光固化材料的热潮。由于此项新技术处于开发的初期，加上LED-UV 灯成本较高，因此使用这种技术成本较高。日本的小森公司在2009 年的JGAS 上发布了混合型UV 固化装置，它是将光电技术和滤波器技术组合而成，这种灯具也无臭氧产生，发热量低，只上升4~5℃ ；可以在原来的UV 灯具上使用，在制造成本上有压倒性的优势，又可以印刷厚纸（0.2~0.8 mm），适合于包装盒上使用。混合型UV 固化装置的产业化尚有一段路要走，但预期能为印刷业带来可观的经济效益。LED-UV 和混合型UV 固化技术已显示出它强大的生命力，作为光固化技术的奇葩，值得我们重视。
3 我国紫外光固化涂料的发展前景和对策
我国涂料行业“十一五”发展规划中提出了明确的环保目标，即水性涂料、UV 固化涂料、粉末涂料、无溶剂涂料占涂料产量的80%，各种涂料中有机化合物（VOC）的含量在现有水平上下降50%，现在已到了十一五规划的末期，各行业又在编制“十二五”规划，我们离规划目标的距离还很大。
从上述分析中可以看出，光固化涂料的应用面很广，应是好的环保节能的涂料品种之一。实质上“哥本哈根会议”宣告了人类低碳经济时代已经来到。在我国单位GPT（国民生产总值）消耗能源列为世界的形势下，节能减排的任务是十分繁重的。涂料涂装行业更是面临着生存空间越来越狭窄的境地，涂料结构性的变化势在必行。以“十一五”规划的目标：按环保型涂料80% 计，就是说我们还有200 万t 发展环保型涂料的空间，这说明光固化涂料在我国的发展前景是很广阔的。
从上述分析中可以看出，光固化涂料的应用面很广，应是好的环保节能的涂料品种之一。实质上“哥本哈根会议”宣告了人类低碳经济时代已经来到。在我国单位GPT（国民生产总值）消耗能源列为世界的形势下，节能减排的任务是十分繁重的。涂料涂装行业更是面临着生存空间越来越狭窄的境地，涂料结构性的变化势在必行。以“十一五”规划的目标：按环保型涂料80% 计，就是说我们还有200 万t 发展环保型涂料的空间，这说明光固化涂料在我国的发展前景是很广阔的。
虽然我国是生产丙烯酸酯单体和光引发剂的大国，但并非是强国。在光固化树脂中，高技术含量的水性、粉末涂料品种在我国仅处于实验室阶段，商品级高光波吸收、对色泽敏感的光引发剂等在我国还是空白。光固化涂料和涂装技术研究严重脱节，光固化涂料行业分散度很大。
笔者认为解决上述问题的对策是：
（1） 国家对发展环保型涂料和涂装行业应给予经济、政策上的支持。
（2） 涂料涂装行业要组建光固化涂料专业委员会，把高校、研究院所、企业、民间的力量团结在一起，分工合作、攻关，提高总体水平。
（3） 引进创新、突破关键技术。在金融危机造成世界性经济衰退的情况下，我们或者更容易以较低的价格获得发达国家平时对我们封锁的关键技术和设备，尽快开发具有自主知识产权的技术和主导产品，如水性光固化型丙烯酸分散体、水性光固化型聚氨酯分散体。
（4） 着力于培训光固化涂料涂装技术、装备、性能测试骨干队伍，组建服务体系，推动普及、提高工作。
