脂环族环氧树脂在UV光固化涂料的应用

根据专业预测，全球UV固化涂料市场预计将从2020年的65亿美元增长到2025年的114亿美元，复合年增长率为12%。UV涂料可提供高光泽的表面，环保、耐磨、快干，具有多种性能。环境法规持续出台驱动了绿色涂料在行业的日益普及，市场对UV固化涂料的需求也随之增加，但在COVID-19大流行期间，电子和工业涂料行业的销量下滑，影响了对UV固化涂料的需求涂料在线coatingol.com。

由于日益严格的减排法规，UV固化涂料在欧洲和北美等地区的接受度更高，但在亚太和MEA（中东和非洲）地区还待进一步发展。UV光固化技术大体分为UV自由基和UV阳离子两种体系， UV阳离子涂料凭借优良的加工性能在金属罐听、卷钢以及软包装行业广泛应用，主要市场目前同样在欧美地区。

UV阳离子与UV自由基材料差别很大，但总体组成类似。阳离子体系以环氧类材料为主，但普通双酚A型环氧反应速度较慢，以脂环族环氧类/氧杂环丁烷类材料应用较多；自由基体系商业化现已非常成熟，以环氧/聚酯/聚氨酯改性的丙烯酸酯类材料可提供更多选择的解决方案。

UV阳离子体系相对自由基体系可选用的原材料种类较少，聚合物以低粘度的脂环族环氧树脂为主。以脂环族环氧树脂为例：

在UV涂料行业中各纯度规格的TTA21是最主要的产品。随着阳离子UV涂料/的应用持续显著增长，可以预见到以TTA21为代表的脂环族环氧树脂的用量将越来越大。

性能差别

在油墨/涂料的具体产品应用中，除了都需要紫外光来提供固化能量，两种体系在性能表现和反应特性上体现出较大的差异：

1.氧阻聚效应

UV阳离子体系没有氧阻聚的影响，但比较怕水，湿气会影响阳离子体系的固化效率；UV自由基则反之，受到氧阻聚影响较大。

2.基材附着力

通常在比较难附着的基材表面，如玻璃/金属/高密度塑胶，UV阳离子比UV自由基有更好的附着力表现。

3.体积收缩率

UV自由基体系配方的固化收缩率一般在10%以上，而UV阳离子体系可以把收缩率控制在1-3%，是解决体积收缩的好方案。

4.暗固化特性

UV阳离子体系在停止光源照射后可继续向内层反应，完成材料的后固化，这就是暗固化特性，很适合做厚涂的应用，加热对阳离子后固化速度的提升有明显帮助；UV自由基则是个即停即止的反应体系。

5.接触安全性

UV阳离子体系的反应程度接近100%，安全性可通过REACH/FDA检测认证，可应用于食品包装等相关领域。

6.光固化速度

一般情况下UV自由基体系的固化速度比阳离子体系要快，受氧阻聚影响的产品阳离子表干会更快，但实干速度不如自由基，可以通过加热促进反应，最终可以达到一个非常好的完成度。

配方注意事项

UV阳离子体系可以以任意比例与UV自由基体系共混，称为UV混杂体系，可改善UV阳离子相对固化速度慢和UV自由基收缩大、受氧阻聚影响等缺点，相同膜厚情况下各体系固化能量差别不大。

UV阳离子体系是靠引发剂产生的Lewis强酸做活性点进行开环反应，配方里常见会影响到引发剂活性的材料主要是偶氮类的有机颜料（可通过改性做保护），与自由基混杂时TPO/819/907等结构含P、S等元素的引发剂，以及类似115的多级胺。

湿度对UV阳离子体系固化的影响较大，控制环境湿度在50%以内为宜；同时加热会加快反应速度。