1、1 1 引言 紫外光（UV）固化技术是一项高效环保的新技术，它是指在高能量的紫外光作为固化 能源的照射下，由体系中的光引发剂吸收紫外光产生自由基，引发光敏树脂(预聚物)和活性 稀剂分子发生连锁聚合反应，使得液相体系在瞬间进行聚合、交联和固化的过程1。它完全 符合“4E 原则” 。所谓 4E，即 Energy，紫外光固化技术可以在几秒时间内使漆膜快速发 生交联固化，从而大大节省能源消耗；Economy，经济，紫外光固化工艺保证涂层更薄，还 具有优异的性能，从而减少原材料损耗，有利于降低经济成本；Ecology，生态环境保护， 紫外光固化材料中可以做到不含或只含少量溶剂，同时紫外光固化所用能源为电
2、能，不需 要燃油或燃气，无 CO2产生，故紫外光固化技术被誉为“绿色技术” ；Efficiency，效率， 紫外光固化装置紧凑，流水线生产，加工速度快，因而节省场地空间，劳动生产率高2。紫 外光固化技术因其具有上述的优点，所以显示了强大的生命力，目前 UV 固化技术已广泛 用于涂料、油墨3、胶黏剂4和电子产品5等诸多领域。紫外光固化涂料和油墨是其应用最 广泛的领域，其中紫外光固化涂料的应用已经遍及木器涂装、塑料涂装、皮革涂装、金属 涂装等很多领域6。 环氧丙烯酸酯树脂是紫外光（UV）固化领域中用量最大的一类光固化树脂，兼具有两 种热固性树脂的特点，一方面在紫外光辐射下其光固化反应速率很快，另一
3、方面类似于不 饱和聚酯，在热引发剂作用下能够发生自由基聚合快速固化。环氧丙烯酸酯还具有粘接强 度大、硬度高及耐化学药品性等优点，但也存在黏度较大、韧性较差等问题7-12，因此，为 了提高环氧丙烯酸酯的综合性能，也有必要对其进行改性。 2 光固化涂料的发展现状及存在的问题 紫外光固化涂料是上个世纪 60 年代末由德国拜耳公司开发的一种环保型节能涂料。该 涂料在受到紫外光照射后，发生光化学反应，使涂层快速聚合、交联，从而达到涂层的固 化。紫外光固化涂料作为一种新型固化技术涂料而获得了迅速发展，特别是近几年来，随 着现代科技的高速发展，为满足全球性的环境保护的要求，必须限制涂料中挥发性有机物 (vo
4、latile organic compound，简称 VOC)的排放，使得紫外光固化技术的研究开发和应用发 展较快13。据有关资料报道14，在我国近年来紫外光固化涂料将以年均 30%的速度持续增 长；2007 年，紫外光固化涂料的总需求量已达到 32530 吨。就目前的发展形势看，这种 增长速度不仅不会有所减缓，而且在某些领域还会得到迅速的增长。在美国、德国、意大 利等发达国家紫外光固化涂料的生产量占涂料生产总量的约 10%， 并以每年 15%的速度递 增15。据德国赫丝公司预测，到 2015 年，世界范围内紫外光固化涂料的产量将达到整个 涂料行业总产量的 50%以上， 并且紫外光固化涂料这种
5、环保新材料在 30 年内会保持优势， 可见紫外光固化涂料的市场空间极其巨大。 但是，由于紫外光固化体系是由紫外光引发的，存在一些缺点：如固化深度受到限制、 2 在有色体系中难以应用、阴影部分无法固化、固化对象的形状受到限制16。为了克服其缺 点，拓宽紫外光固化技术的应用领域，进一步提高产品质量，近几年的研究中，大部分集 中在双重固化体系上17-20，其中研究较多的是光-热双重固化体系21-24。双重固化技术是将 紫外光固化与其他固化方式结合起来的固化技术，双重固化体系的交联或聚合反应是通过 两个独立的具有不同反应原理的阶段来完成的，其中一个阶段是通过紫外光反应，而另一 个阶段是通过暗反应进行的
6、，暗反应包括热固化、湿气固化、氧化固化或厌氧固化反应等。 因为暗反应的进行不受到紫外光辐射强度的影响，因此双重固化扩展了紫外光固化体系在 不透明介质间、形状较复杂的基材上、超厚涂层及有色涂层中的应用25。 3 光-热双重固化体系综述 3.1 光-热双重固化体系 近年来紫外光固化的研究方向不仅仅是要消除有机挥发物，人们更关心和被吸引的是 高质量和优异性能的涂层。采用两种固化技术，可以充分发挥两种固化体系的优点，避免 单个技术体系存在的缺点，推动光固化技术向更广的领域发展应用。 光-热双重固化体系，即体系中同时存在光引发剂和自由基热引发剂，既可以引发光照 下聚合，又可以发生热聚合。在光照时，涂层表面由于光引发剂的作用而迅速固化；在加 热烘烤情况下，涂层在热作用下发生自由基热聚合而全面固化。经常使用的自由基体系是 过氧化物和钴盐，然而自由基热引发体系的引入也影响了体系的储存稳定性，限制了基材 的使用，需要进一步研究。 选择合适的齐聚物、单体和光、热引发剂及其他助剂配制成的涂料，经过光、热双重 固化，可以结合各自固化的优点，表现出很好的协
