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文 / 祝軍
光固化（UV 固化）指的是在紫外光的照射下， 光誘發劑吸收紫外光的輻射能量后分裂成自由基，誘發預聚物出現聚合、交聯等反應，在很短的時間內固化成網狀高分子聚合物。由此使得涂料、油墨、黏合劑等在數秒內由液態轉化為固態。UV 固化過程通常可分為以下五個周期：
（1）光誘發劑吸收紫外光，作為激發態的光誘發劑。
（2）激發態的光誘發劑不穩定，易分解形成自由基。
（3）自由基與預聚物中的不飽和基團相互功效誘發加成、交聯或聚合反應，形成自由基中間體。
（4）自由基中間體經過鏈增長反應，得到長鏈或網狀的高分子聚合物自由基中間體。
（5）長鏈或網狀的高分子聚合物自由基中間體產生鏈終止反應，原來的液態組分轉變為固體聚合物。
2、產業鏈光固化產業鏈能夠劃分為上游基本化工原材料以及關聯輔料，中游為固化材料配方生產商和關聯的輻照設備制造商，下游為家居建材、家電、汽車、消費電子、油墨印刷、光纖等行業的終端客戶。
（1）原材料生產供應商：光固化原料制品重點包含單體、低聚物、光誘發劑和助劑。低聚物為光固化材料的基本骨架，性質決定了固化后基材涂層的重點性能；
單體是用于溶解和稀釋低聚物，會影響光固化的反應速率和最后涂膜的性能；光誘發劑在光固化制品中用量雖然不大，然則因為其對固化速度和固化程度起決定性功效，并且價格昂貴，是光固化原料制品中最關鍵的組分。
（2）化學配方制品生產供應商：化學配方制品（涂料、油墨、膠黏劑）為終端用戶的輻射固化應用供給物質基本。
（3）安裝設備制造供應商：這是為固化過程供給加工手段和安裝設備的環節，包含紫外光源等制造供應商。
（4）下游用戶：光固化材料做為節能環保型新材料與新科技緊密聯系，光固化材料不僅能夠替代傳統的涂料、油墨和膠黏劑，還能夠廣泛應用于3D 打印、電子信息、醫療健康等新興行業。
3、產業發展狀況（一）光固化設備UV 固化設備由UV 光源、反光鏡、電源/ 轉換器和外罩構成。材料經過UV 光源，部分光直接照射到材料上，另一部分光經過反光罩反射到材料上，材料經過吸收紫外光能量，使材料快速交聯固化。
日前市場上的UV 光源分高壓汞燈、金屬鹵素燈、LED 燈。2013 年10 月10 日，我國簽署了《水俁公約》，知道了相應添汞制品應于2020 年完成其生產和進出口的淘汰。
UV-LED 比傳統的汞燈的優良表此刻：
a) 超長壽命：運用壽命是傳統汞燈式固化機的10 倍以上，約25000~30000 小時?！ ?/span>
b) 冷光源、無熱輻射，被照品表面溫升低， 處理光通訊、液晶生產中長時間存在的熱損傷問題。尤其適合液晶封邊、薄膜印刷等需求溫升小的場合適用。
c) 發熱量小，可處理汞燈噴繪設備發熱量大、工作人員難以忍受的問題?！ ?/span>
d) 瞬間點亮，不需要預熱即刻達到100% 功率紫外輸出?！ ?/span>
e) 運用壽命不受開閉次數影響。
f) 能量高，光輸出穩定，照射均勻效果好， 加強生產效率。
g) 可定制有效照射區域，長度從20mm 到1000mm?！ ?/span>
h) 不含汞，亦不會產生臭氧，是替代傳統光源技術的一種更安全、更環保的選取?！ ?/span>
i) 能耗低，耗電量僅為傳統汞燈式固化機的10%，能節約90% 電量。
j) 守護成本幾乎為零，采用UVLED 固化設備每年最少節約10000 元/ 臺的耗材費。
（二）光固化涂料光固化涂料是光固化固化中紫外光重點接觸的物質，屬于涂料行業中的一個細分制品。
2017 年中國溶劑型涂料占比達到52%，環保型涂料占比48%，其中水性和粉末環保涂料占比分別約35% 和10%，UV 涂料占比約0.5%， 其他環保涂料占比約2.5%。
UV 涂料2018 年的總產值約在60 億元上下， 其中占比最大的行業是木器UV 涂料。
1光固化木器涂料2018 年，中國木器漆產量為140 萬噸，占涂料總產量的28.5% ；實現產值200 億元，占涂料總產值的6%，其中UV 木器涂料約為30~40 億之間。
UV 木器涂料是我國UV 技術的起源，亦是當前UV 涂料發展最成熟的行業。德國Bayer 機構1968 年所研發了第1代UV 光固化木器涂料， 我國在20 世紀70 年代就起始開發光固化木器涂料，但在90 年代才起始步入產業化的發展周期。當前，木器涂料重點應用在家裝方面，其三大消費大戶分別為木門、櫥柜、地板。
日前我國木器涂料行業格局比較分散，企業數量眾，80% 以上市場份額仍由本土品牌占據；總的來講分為共分為三個梯隊，分別為10 億元以上規模（第1梯隊）；3 億元~10 億元規模（第二梯隊）和3 億元以下規模（第三梯隊）。
第1梯隊：展辰、嘉寶莉、大寶、宣偉華潤、君子蘭、巴德士（花王）。
第二梯隊：立邦長潤發、漆寶、百川、紫荊花、匯龍、迪邦、名仕達、千葉松、樹熊。
第三梯隊：長頸鹿、三棵樹、阿克蘇諾貝爾、美涂士、歐文、伯丁克、涂芭、雷巴、首邦、華軒、華隆、優耐、明邦、鴻昌化工、晨陽、邦弗特、鴻昌涂料等。
2光固化光纖涂料光固化光纖涂料是80 年代發展起來并快速在光纖生產中得到廣泛應用的光纖涂料。制作光纖的材料重點以玻璃纖維為主，在光纖的生產過程中，因為從光纖爐內拉制出來的光纖直徑小、質脆易斷，接觸空氣后容易氧化和吸附灰塵、水分從而影響光纖的運用效果。因此呢，在光纖拉制成形后要立刻涂上涂料來進行守護，不僅如此， 光纖涂料還能加強光纖的機械強度和加強光纖的傳輸性能。因此呢光纖涂料在光纖的應用上至關重要，是光纖的重要構成部分。紫外光固化涂料因其無海量溶劑揮發、固化速度快、涂膜性能優異等優良性能使其作為了光纖涂料的首選。3光固化真空鍍膜涂料20 世紀80 年代中期，光固化在汽車照明( 聚光透鏡之后的反射燈罩) 市場首要取得突破，成功實現了光固化與真空鍍膜的結合，即在真空鍍膜過程中引入UV 光固化涂料做為“三明治” 結構的底漆和面漆的加工辦法，因為其性價比高，這類材料近年來在3c（手機、電腦、電視 機）、汽車車燈反射罩與裝飾零部件、打扮品包裝、煙酒及牙膏盒等日用品包裝等行業得到了廣泛應用。真空鍍膜涂料重點是底涂與面涂2 種。底涂處在基材與真空鍍膜之間，通常起封閉底材、改善底層 平整度以增多鍍膜鏡面效果、改善底材與鍍膜結合力等功效，從而使底材和鍍膜有良好的附著力、流平性、 耐熱性；針對柔性基材還需求涂膜擁有良好的柔韌性。面涂除了對鍍膜起守護功效外，更重要的是供給優良的耐磨性、耐刮傷性等表面防護性能，有的還需求擁有良好的耐候性( 耐黃變性)。按照2019 年4 月發改委發布的《產業結構調節指點目錄》，日前重點鼓勵水性木器、工業、船舶涂料、高固體分、無溶劑、輻射固化、功能性外墻外保溫涂料中低VOCs 含量的環境友好、資源節約型涂料，用于大飛機、高鐵等重點行業的高性能防腐涂料生產以及單線產能3 萬噸/ 年及以上氯化法鈦白粉生產。低VOC 含量的環境友好型涂料得到認可，涂料行業產業結構調節， 向水性涂料、輻射固化涂料等環?；?、多功能化制品方向轉變，實現新舊產能替代。（三）光固化油墨2018 年7 月環保部正式發布《環境標志制品技術需求 凹印油墨和柔印油墨》，對凹印油墨和柔性油墨原材料、生產過程及制品中有毒有害物質提出了環保需求，其中知道需求將凹印油墨和柔性油墨的VOCs 排放限定在5% 以內，并于2018 年10 月1 日起正式實施，未達標企業將依法關停整治。
2017 年共統計了27 家UV 油墨生產企業， 其總產量為5.6 萬噸，比2016 年增長了11.24% ；總產值為29.1 億元，比2016 年增長了20.64%。
UV 油墨品種產量大的有阻焊油墨（14,793 噸，占比26.4%，增長15.38%）、光影像助焊劑油墨（10,724 噸，占比19.1%，增長28.54%）、膠印油墨（9,588 噸， 占比17.1%， 增長72.04%） 和絲印油墨（5,999 噸， 占比10.7%， 增長36.56%）、其它（5,412 噸，占比9.6%）及凹印油墨（3,508 噸，占比6.3%，增長3.79%）。
（四）光固化粘合劑膠粘劑指的是經過界面的黏附和內聚等功效， 能使兩種或兩種以上的制件或材料連接在一塊的物質。
膠粘劑下游應用非常廣泛，包含醫療、電子信息、高鐵、城市軌道交通、航空航天、新能源、工業裝配自動化、智能終端設備等戰略性新興市場。
2017 年全世界膠粘劑市場達428 億美元，中國占全世界市場約1/3，2018 年我國光固化膠粘劑在膠粘劑中占比極小，膠產量約為2000 噸，產值約為2.5 億元。
4、光固化材料發展意見（一）在紫外光固化設備方面隨著我國簽署《水俁公約》，知道相應添汞制品應于2020 年完成其生產和進出口的淘汰， UV-LED 代替汞燈的趨勢在愈加知道。但UV-LED 設備存在有些應用中的難點，需要加大開發力度來處理當前存在的問題。例如：表面固化的問題，照射強度較弱，若印刷速度過快，易引起油墨固化不徹底；只能發出長波紫外光，不可發出短波紫外光，因此呢有害于UV 光油的固化；UV-LED 有效照射距離較短（10mm ~50mm），距離在8~10cm UVLED 能量是沒法滿足現今固化市場的需要，唯有突破才可使固化市場運用更加廣泛。UV LED 只適合有些平面固化的制品。針對有些不規則的制品和異形制品是沒法固化的。
配套誘發劑的問題：對UV-LED 光源發出的紫外光出現反應的光誘發劑較少（此刻與UV-LED 光源比較匹配的光誘發劑有TPO、TEPO、819、ITX、DETX 等），因此呢需要精選出反應性能優異的光引發劑。
（二）在紫外光固化涂料方面木器是當前UV 涂料產值最大的行業，而木器環保涂裝升級是大趨勢，以“水性、UV、粉末涂料”為表率的環保涂料作為將來家具涂裝方向，市場份額將持續飆升。木器行業是服務與市場為主導的行業，在強調環保技術的同期要注重制品質量、服務水平以及營銷途徑的有效構建。相比之下，綜合性的大型涂料企業更具發展優良。
以3C 電子制品、汽車內飾件以及打扮品行業應用的真空鍍UV 涂料在制品工藝上繁雜程度更高，同期制品更新換代的頻率更快，尤其在3C 行業，需要持續滿足電子制品更新迭代的速度，因此呢需要較高的開發投入，并保持有效的制品產出。
（三）在紫外光固化油墨方面環保治理和行業的規范經營將使油墨的成本有所提升，但亦是油墨企業存活的必要保準，大型的油墨企業應該會得到更快、更加多的發展機會。
當前，印刷企業針對VOCs 的處理重點采用的是末端環保處理的方式，然則從政策導向上來看，加強源頭掌控是大勢所趨。
2017 年9 月環保部發布《“十三五”揮發性有機物防治工作方法》，知道需求深入推進包裝印刷行業VOCs 綜合治理，大力推廣運用低（無）VOCs 油墨、涂料、膠黏劑、潤版液等， 到2019 年底替代60%。油墨行業將繼續沿著綠色環保型油墨為主線的發展思路前進，水性油墨、UV（UV-LED）/EB 油墨和柔版等環保油墨將作為油墨行業的重點增長點。
（四）在紫外光固化粘合劑方面因為守護環境、愛惜資源的理念日益深入人心，膠粘劑的高固含量、無溶劑、水性、光固化等環境友好特性將越來越受到注重，高性能環保型膠粘劑將作為市場愛寵，環保節能型制品( 無溶劑、高固含量、水性、光固化、低溫固化、熱熔型及熱熔壓敏膠等) 將作為主流。當前光固化粘合劑占比較低，需要光固化材料企業在市場應用發掘與推廣上持續創新。
（作者單位 ：中國同輻股份有限機構）
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