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文 / 祝軍

1、基本概念

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。　　

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。　　

d) 瞬間點亮，不需要預熱即刻達到100% 功率紫外輸出。　　

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。　　

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。　　

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、輻射固化涂料等環保化、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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