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文 / 祝军
光固化（UV 固化）指的是在紫外光的照射下， 光诱发剂吸收紫外光的辐射能量后分裂成自由基，诱发预聚物出现聚合、交联等反应，在很短的时间内固化成网状高分子聚合物。由此使得涂料、油墨、黏合剂等在数秒内由液态转化为固态。UV 固化过程通常可分为以下五个周期：
（1）光诱发剂吸收紫外光，作为激发态的光诱发剂。
（2）激发态的光诱发剂不稳定，易分解形成自由基。
（3）自由基与预聚物中的不饱和基团相互功效诱发加成、交联或聚合反应，形成自由基中间体。
（4）自由基中间体经过链增长反应，得到长链或网状的高分子聚合物自由基中间体。
（5）长链或网状的高分子聚合物自由基中间体产生链终止反应，原来的液态组分转变为固体聚合物。
2、产业链光固化产业链能够划分为上游基本化工原材料以及关联辅料，中游为固化材料配方生产商和关联的辐照设备制造商，下游为家居建材、家电、汽车、消费电子、油墨印刷、光纤等行业的终端客户。
（1）原材料生产供应商：光固化原料制品重点包含单体、低聚物、光诱发剂和助剂。低聚物为光固化材料的基本骨架，性质决定了固化后基材涂层的重点性能；
单体是用于溶解和稀释低聚物，会影响光固化的反应速率和最后涂膜的性能；光诱发剂在光固化制品中用量虽然不大，然则因为其对固化速度和固化程度起决定性功效，并且价格昂贵，是光固化原料制品中最关键的组分。
（2）化学配方制品生产供应商：化学配方制品（涂料、油墨、胶黏剂）为终端用户的辐射固化应用供给物质基本。
（3）安装设备制造供应商：这是为固化过程供给加工手段和安装设备的环节，包含紫外光源等制造供应商。
（4）下游用户：光固化材料做为节能环保型新材料与新科技紧密联系，光固化材料不仅能够替代传统的涂料、油墨和胶黏剂，还能够广泛应用于3D 打印、电子信息、医疗健康等新兴行业。
3、产业发展状况（一）光固化设备UV 固化设备由UV 光源、反光镜、电源/ 转换器和外罩构成。材料经过UV 光源，部分光直接照射到材料上，另一部分光经过反光罩反射到材料上，材料经过吸收紫外光能量，使材料快速交联固化。
日前市场上的UV 光源分高压汞灯、金属卤素灯、LED 灯。2013 年10 月10 日，我国签署了《水俣公约》，知道了相应添汞制品应于2020 年完成其生产和进出口的淘汰。
UV-LED 比传统的汞灯的优良表此刻：
a) 超长寿命：运用寿命是传统汞灯式固化机的10 倍以上，约25000~30000 小时。
b) 冷光源、无热辐射，被照品表面温升低， 处理光通讯、液晶生产中长时间存在的热损伤问题。尤其适合液晶封边、薄膜印刷等需求温升小的场合适用。
c) 发热量小，可处理汞灯喷绘设备发热量大、工作人员难以忍受的问题。
d) 瞬间点亮，不需要预热即刻达到100% 功率紫外输出。
e) 运用寿命不受开闭次数影响。
f) 能量高，光输出稳定，照射均匀效果好， 加强生产效率。
g) 可定制有效照射区域，长度从20mm 到1000mm。
h) 不含汞，亦不会产生臭氧，是替代传统光源技术的一种更安全、更环保的选取。
i) 能耗低，耗电量仅为传统汞灯式固化机的10%，能节约90% 电量。
j) 守护成本几乎为零，采用UVLED 固化设备每年最少节约10000 元/ 台的耗材费。
（二）光固化涂料光固化涂料是光固化固化中紫外光重点接触的物质，属于涂料行业中的一个细分制品。
2017 年中国溶剂型涂料占比达到52%，环保型涂料占比48%，其中水性和粉末环保涂料占比分别约35% 和10%，UV 涂料占比约0.5%， 其他环保涂料占比约2.5%。
UV 涂料2018 年的总产值约在60 亿元上下， 其中占比最大的行业是木器UV 涂料。
1光固化木器涂料2018 年，中国木器漆产量为140 万吨，占涂料总产量的28.5% ；实现产值200 亿元，占涂料总产值的6%，其中UV 木器涂料约为30~40 亿之间。
UV 木器涂料是我国UV 技术的起源，亦是当前UV 涂料发展最成熟的行业。德国Bayer 机构1968 年所研发了第1代UV 光固化木器涂料， 我国在20 世纪70 年代就起始开发光固化木器涂料，但在90 年代才起始步入产业化的发展周期。当前，木器涂料重点应用在家装方面，其三大消费大户分别为木门、橱柜、地板。
日前我国木器涂料行业格局比较分散，企业数量众，80% 以上市场份额仍由本土品牌占据；总的来讲分为共分为三个梯队，分别为10 亿元以上规模（第1梯队）；3 亿元~10 亿元规模（第二梯队）和3 亿元以下规模（第三梯队）。
第1梯队：展辰、嘉宝莉、大宝、宣伟华润、君子兰、巴德士（花王）。
第二梯队：立邦长润发、漆宝、百川、紫荆花、汇龙、迪邦、名仕达、千叶松、树熊。
第三梯队：长颈鹿、三棵树、阿克苏诺贝尔、美涂士、欧文、伯丁克、涂芭、雷巴、首邦、华轩、华隆、优耐、明邦、鸿昌化工、晨阳、邦弗特、鸿昌涂料等。
2光固化光纤涂料光固化光纤涂料是80 年代发展起来并快速在光纤生产中得到广泛应用的光纤涂料。制作光纤的材料重点以玻璃纤维为主，在光纤的生产过程中，因为从光纤炉内拉制出来的光纤直径小、质脆易断，接触空气后容易氧化和吸附灰尘、水分从而影响光纤的运用效果。因此呢，在光纤拉制成形后要立刻涂上涂料来进行守护，不仅如此， 光纤涂料还能加强光纤的机械强度和加强光纤的传输性能。因此呢光纤涂料在光纤的应用上至关重要，是光纤的重要构成部分。紫外光固化涂料因其无海量溶剂挥发、固化速度快、涂膜性能优异等优良性能使其作为了光纤涂料的首选。3光固化真空镀膜涂料20 世纪80 年代中期，光固化在汽车照明( 聚光透镜之后的反射灯罩) 市场首要取得突破，成功实现了光固化与真空镀膜的结合，即在真空镀膜过程中引入UV 光固化涂料做为“三明治” 结构的底漆和面漆的加工办法，因为其性价比高，这类材料近年来在3c（手机、电脑、电视 机）、汽车车灯反射罩与装饰零部件、打扮品包装、烟酒及牙膏盒等日用品包装等行业得到了广泛应用。真空镀膜涂料重点是底涂与面涂2 种。底涂处在基材与真空镀膜之间，通常起封闭底材、改善底层 平整度以增多镀膜镜面效果、改善底材与镀膜结合力等功效，从而使底材和镀膜有良好的附着力、流平性、 耐热性；针对柔性基材还需求涂膜拥有良好的柔韧性。面涂除了对镀膜起守护功效外，更重要的是供给优良的耐磨性、耐刮伤性等表面防护性能，有的还需求拥有良好的耐候性( 耐黄变性)。按照2019 年4 月发改委发布的《产业结构调节指点目录》，日前重点鼓励水性木器、工业、船舶涂料、高固体分、无溶剂、辐射固化、功能性外墙外保温涂料中低VOCs 含量的环境友好、资源节约型涂料，用于大飞机、高铁等重点行业的高性能防腐涂料生产以及单线产能3 万吨/ 年及以上氯化法钛白粉生产。低VOC 含量的环境友好型涂料得到认可，涂料行业产业结构调节， 向水性涂料、辐射固化涂料等环保化、多功能化制品方向转变，实现新旧产能替代。（三）光固化油墨2018 年7 月环保部正式发布《环境标志制品技术需求 凹印油墨和柔印油墨》，对凹印油墨和柔性油墨原材料、生产过程及制品中有毒有害物质提出了环保需求，其中知道需求将凹印油墨和柔性油墨的VOCs 排放限定在5% 以内，并于2018 年10 月1 日起正式实施，未达标企业将依法关停整治。
2017 年共统计了27 家UV 油墨生产企业， 其总产量为5.6 万吨，比2016 年增长了11.24% ；总产值为29.1 亿元，比2016 年增长了20.64%。
UV 油墨品种产量大的有阻焊油墨（14,793 吨，占比26.4%，增长15.38%）、光影像助焊剂油墨（10,724 吨，占比19.1%，增长28.54%）、胶印油墨（9,588 吨， 占比17.1%， 增长72.04%） 和丝印油墨（5,999 吨， 占比10.7%， 增长36.56%）、其它（5,412 吨，占比9.6%）及凹印油墨（3,508 吨，占比6.3%，增长3.79%）。
（四）光固化粘合剂胶粘剂指的是经过界面的黏附和内聚等功效， 能使两种或两种以上的制件或材料连接在一块的物质。
胶粘剂下游应用非常广泛，包含医疗、电子信息、高铁、城市轨道交通、航空航天、新能源、工业装配自动化、智能终端设备等战略性新兴市场。
2017 年全世界胶粘剂市场达428 亿美元，中国占全世界市场约1/3，2018 年我国光固化胶粘剂在胶粘剂中占比极小，胶产量约为2000 吨，产值约为2.5 亿元。
4、光固化材料发展意见（一）在紫外光固化设备方面随着我国签署《水俣公约》，知道相应添汞制品应于2020 年完成其生产和进出口的淘汰， UV-LED 代替汞灯的趋势在愈加知道。但UV-LED 设备存在有些应用中的难点，需要加大开发力度来处理当前存在的问题。例如：表面固化的问题，照射强度较弱，若印刷速度过快，易引起油墨固化不彻底；只能发出长波紫外光，不可发出短波紫外光，因此呢有害于UV 光油的固化；UV-LED 有效照射距离较短（10mm ~50mm），距离在8~10cm UVLED 能量是没法满足现今固化市场的需要，唯有突破才可使固化市场运用更加广泛。UV LED 只适合有些平面固化的制品。针对有些不规则的制品和异形制品是没法固化的。
配套诱发剂的问题：对UV-LED 光源发出的紫外光出现反应的光诱发剂较少（此刻与UV-LED 光源比较匹配的光诱发剂有TPO、TEPO、819、ITX、DETX 等），因此呢需要精选出反应性能优异的光引发剂。
（二）在紫外光固化涂料方面木器是当前UV 涂料产值最大的行业，而木器环保涂装升级是大趋势，以“水性、UV、粉末涂料”为表率的环保涂料作为将来家具涂装方向，市场份额将持续飙升。木器行业是服务与市场为主导的行业，在强调环保技术的同期要注重制品质量、服务水平以及营销途径的有效构建。相比之下，综合性的大型涂料企业更具发展优良。
以3C 电子制品、汽车内饰件以及打扮品行业应用的真空镀UV 涂料在制品工艺上繁杂程度更高，同期制品更新换代的频率更快，尤其在3C 行业，需要持续满足电子制品更新迭代的速度，因此呢需要较高的开发投入，并保持有效的制品产出。
（三）在紫外光固化油墨方面环保治理和行业的规范经营将使油墨的成本有所提升，但亦是油墨企业存活的必要保准，大型的油墨企业应该会得到更快、更加多的发展机会。
当前，印刷企业针对VOCs 的处理重点采用的是末端环保处理的方式，然则从政策导向上来看，加强源头掌控是大势所趋。
2017 年9 月环保部发布《“十三五”挥发性有机物防治工作方法》，知道需求深入推进包装印刷行业VOCs 综合治理，大力推广运用低（无）VOCs 油墨、涂料、胶黏剂、润版液等， 到2019 年底替代60%。油墨行业将继续沿着绿色环保型油墨为主线的发展思路前进，水性油墨、UV（UV-LED）/EB 油墨和柔版等环保油墨将作为油墨行业的重点增长点。
（四）在紫外光固化粘合剂方面因为守护环境、爱惜资源的理念日益深入人心，胶粘剂的高固含量、无溶剂、水性、光固化等环境友好特性将越来越受到注重，高性能环保型胶粘剂将作为市场爱宠，环保节能型制品( 无溶剂、高固含量、水性、光固化、低温固化、热熔型及热熔压敏胶等) 将作为主流。当前光固化粘合剂占比较低，需要光固化材料企业在市场应用发掘与推广上持续创新。
（作者单位 ：中国同辐股份有限机构）
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