UV（紫外線）涂料固化是一種光引發的聚合反應過程，其核心在于紫外光激發涂料中的光引發劑，進而引發樹脂體系的交聯固化。UVLED作為新型固化光源，在高效節能的同時，也面臨深層固化的挑戰。以下從固化原理和深層固化影響因素兩方面展開分析。

1.UV涂料固化原理

UV涂料的固化依賴于光引發劑（Photoinitiator, PI）在紫外光作用下的化學反應，主要分為兩步：

(1)光引發劑激發

光引發劑吸收特定波長的紫外光后，發生化學鍵斷裂或能量轉移，產生活性自由基或陽離子：

 自由基型光引發劑（如TPO、1173）：吸收UV后分解生成自由基，引發丙烯酸酯類樹脂的聚合反應。

 陽離子型光引發劑（如碘鎓鹽）：吸收UV后生成強酸（H?），催化環氧樹脂或乙烯基醚的開環聚合。

(2)樹脂交聯聚合

活性自由基或陽離子攻擊樹脂單體（如聚氨酯丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯）中的不飽和鍵或環狀結構，觸發鏈式反應，形成三維交聯網絡。這一過程在極短時間內（毫秒至秒級）完成，使液態涂料轉變為固態膜層，具備高硬度、耐磨性和耐化學性。

2.影響UVLED深層光固化的關鍵因素

UVLED固化在厚涂層（>50μm）或高遮蓋性涂料（如含鈦白粉、碳黑的體系）中可能面臨深層固化不足的問題，主要受以下因素影響：

(1)光源特性

 波長匹配性：不同光引發劑對波長有選擇性吸收（如TPO最佳吸收峰在365nm，819在405nm）。若UVLED波長與PI不匹配，引發效率會顯著降低。

 光強（輻照度）：低光強下，紫外能量難以穿透涂層深層，導致底部固化不完全。高功率UVLED（如>10W/cm²）可提升穿透能力。

 光均勻性：光斑分布不均可能導致局部固化不良，需通過透鏡或反射器優化光路設計。

(2)涂料配方

 光引發劑選擇：淺層固化PI（如184）僅作用于表面，而深層PI（如819）能穿透更厚涂層。復配不同PI可平衡表干與深固。

 PI濃度：濃度過低時反應不充分，過高則可能因表層過度吸收UV而阻礙深層固化，通常控制在1%~5%。

 樹脂類型：高官能度樹脂（如六官能度丙烯酸酯）固化快但收縮大，可能影響深層附著力；低收縮樹脂（如聚酯丙烯酸酯）更適用。

 顏料與填料：鈦白粉（TiO?）、碳黑等會強烈散射或吸收UV，需調整PI用量或選用透明體系。

(3)工藝條件

 照射時間：過短時深層未完全反應，過長可能導致表面過固化。需根據涂層厚度優化曝光時間（通常0.5~10秒）。

 氧氣抑制：空氣中氧氣會淬滅自由基，導致表面發粘。可通過氮氣保護或添加胺類助劑（如DEAP）緩解。

 基材特性：某些基材（如木材、塑料）可能吸收UV能量，需預涂底漆或調整照射角度。

3.提升UVLED深層固化的技術方案

(1)優化光源設計

 多波長組合：采用UV-A（365nm）與UV-V（395~405nm）混合光源，兼顧表層與深層固化需求。

 高功率UVLED模塊：提升光強（如30W/cm²以上）以增強穿透力，配合掃描式照射確保均勻性。

(2)改進涂料配方

 復配光引發劑：如TPO（短波吸收）與819（長波吸收）組合，覆蓋更寬波長范圍。

 陽離子體系：環氧樹脂等陽離子固化體系不受氧氣抑制，適合厚涂層應用。

(3)工藝創新

 梯度固化：先低強度預固化避免表面封閉，再高強度深固。

 反射增強：在基材底部加反射層（如鋁箔），提高UV能量利用率。

4.應用與展望

UVLED深層固化技術已應用于PCB阻焊油墨、汽車多層涂料、木器厚涂等領域。未來隨著高功率UVLED和可見光引發劑的發展，其將在更厚的涂層及不透明體系中發揮更大潛力。核心突破點在于光源-配方-工藝的協同優化，以實現高效、均勻的深層固化。