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洪啸吟教授谈辐射固化涂料与汽车修补漆

洪啸吟教授谈辐射固化涂料与汽车修补漆

2005年07月21日

自1946年美国Inmont公司获得第一个UV固化油墨专利，1968年德国拜耳公司开发出第一代UV固化木器涂料，辐射（包括光和电子束）固化涂料在世界上获得迅速发展。

我国虽在20世纪70年代初开始了UV固化木器涂料的研发，并在上海、天津、北京建立了几条家具涂装生产线，但由于当游戏设备时原材料缺乏，光源和固化设备不配套而相继下马。

进入90年代，随着邮电通讯、计算机、家电、印刷、包装、建材等行业发展，我国引进了国外先进的UV固化技术、材料和设备，促进了国内辐射固化涂料产业的发展。国内紫外光固化涂料和油墨消耗量1998年达8500吨，当年国内产量约6030吨，年增长率高于25％；2003年我国光固化涂料（不包括油墨）产量为1．4万吨，2004年达2．3万吨，年增长率约达23％。自1998年以来，我国辐射固化有关产品产量增长率逐年提升，原材料总产量几乎每年翻一番。其中，光固化涂料中的光引发剂达1．4万吨，大部分出口国际市场；低聚物、活性稀释剂及固化生产线也有出口。

光固化涂料和一般热固化涂料相同，都需要有成膜物、溶剂（稀释剂）和颜料，涂布后都有一个反应成膜过程。但光固化涂料又有自身的特点：一是溶剂是活性溶剂，而且一般是不易挥发的单体，在成膜过程中参加光聚合反应，成膜后成为漆膜的一部分；二是成膜物是可以继续聚合的齐聚物，在涂布后通过光聚合可形成具有立体结构的漆膜。为了使齐聚物和活性溶剂聚合，涂料中要加入光引发剂。涂料中的光引发剂、齐聚物、活性溶剂组成光固化体系，是光固化涂料中最重要的组分。光固化涂料中添加颜料比一般涂料要困难得多，因为颜料不但可以吸收和散射可见光，起遮盖和赋色作用，也可以吸收或散射紫外光，从而使引发剂的光解作用受到阻碍，因此光固化涂料中添加颜料的品种、数量受很大限制。

光固化涂料和一般涂料相比，最大的特点是它是一种无溶剂或基本无溶剂涂料，成膜过程中无溶剂飞逸到大气中，对环境基本没有污染。因此，它既可以和一般涂料一样，装饰美化我们的环境，但又不危害环境，是真正与环境取下试件友好的涂料。其次，光固化涂料在紫外灯光下固化，通常只需1秒左右，可以进行快速连续化涂装，可大大提高生产效率。第三，光固化涂料不需烘烤，省去了热固化涂料需要的烘道，不仅节省大量能量，而且节省空间和设备投资。第四，光固化涂料不需高温，因此可以用于怕受热材料的涂装，如塑料、纸张和木材等涂装。

光固化涂料的使用也有一些限制。第一，光固化是一种光化学反应，只有光能照到的地方才能使涂料固化，因此光固化涂料适用于平板和卷筒纸式涂装，这样当使用管状灯时，平板或卷筒纸经过灯下时，灯与被涂物距离大致是固定的。当形状是圆筒状时，则要采用旋转方式进行照射。如果被涂物形状不规则，便难于进行很好的光固化了。第二，涂料中的颜料可妨碍光固化，光固化的色漆较难于制备，例如加有阳极拖车二氧化钛的白色光固化涂料，一般涂层只能在15微米左右，这对于涂料来说太薄了，而加有炭黑的黑色光固化涂料，一般涂层厚度只有5微米左右。科学家想了很多办法来制备光固化色漆，例如使用一些新的光引发剂，采用阳离子固化体系等。

光固化涂料发展很快，一早在20世纪60年代些新技术、新产品不断出现，应用范围正在不断扩大。其中，最引人注目的是辐射光固化涂料在汽车上的应用。光固化技术由于有环保、节能、高速、高质量等优点，以及新技术、新产品的开发，为进入汽车领域打下了基础。如何在汽车工业推广使用，已成为辐射固化及汽车工业界共同关注的问题，经过几年努力，现在已取得重要成果。由于汽车部件很多，对涂料的要来各不相同，大多数内部器材所用涂鞋拔料与通用涂料类似，光固化涂料已有很多应用，特点不是很明显。但外部使用则有特殊要求，概括起来有两点：一是极高的外观要求；二是很高的防腐蚀要求和防损伤要求。显而易见，汽车外观的好坏是购车者所首先关注的，如果汽车涂花鸟鱼虫料不好，即使汽车性能再好也不能吸引购车者。汽车车身的涂料实际是一种艺术品，生产者力求做到令人赏心悦目，美玉无暇。另一方面，汽车年复一年要经受日晒雨淋，风霜侵蚀，还有酸雨、来自溶雪剂的盐水、石击等侵蚀等温度升高后，在此情况下，保持美丽外观和防止锈蚀是对涂料提出的严格要求。因此，汽车涂料被认为是涂料最高水平的体河南省有色金属协会常务副会长刘立斌告知现。汽车壳体大部分为钢铁，但塑料也已有广泛使用，对涂料也有不同要求。去年北美光固化会议展出了一辆由多家公司合作研制的示范性辐射固化赛车，采用了最先进的各种辐射固化技术，它的壳体由电子束固化的复合材料制备，涂料几乎全部采用光固化涂料，充分展示了光固化技术的巨大潜力。