紫外(UV)光固化涂料及其产业发展现状

辐射固化技术讲座RadTechChinaPresentations中国感光学会辐射固化专委会中国感光学会辐射固化专委会紫外（UV）光固化涂料及其产业发展现状UV-curableCoatingsandIndustryDevelopmentStatusinChina施文芳施文芳中国感光学会辐射固化专委会中国感光学会辐射固化专委会中国科学技术大学化学与材料学院中国科学技术大学化学与材料学院ChinaCoatChinaCoat2011.11.232011.11.23--2525上海上海一．光固化技术特点及其基础二．光固化涂料主要应用领域三．国际光固化涂料发展现状四．我国光固化涂料发展前景五．光固化技术最新应用领域一．光固化技术特点及其基础二．光固化涂料主要应用领域三．国际光固化涂料发展现状四．我国光固化涂料发展前景五．光固化技术最新应用领域涂料工业市场份额溶剂基涂料（~80%)水基涂料(~8%)粉末涂料(~8%)UV/EB涂料(3~4%)溶剂基涂料：30-40%水基涂料：5-10%UV/EB涂料：0-5%粉末涂料：0涂料中溶剂含量:UV固化技术特点UV固化技术特点紫外光辐射固化紫外光辐射固化固化速度快（0.1-10秒）性能优异(可加工热敏材料)节省能源(约为热固化耗能的1/5-1/10)容易加工设计紧凑(比热固化少占90%空间）无溶剂配方无VOC排放光聚合技术的5E特性:EcologicalEnergysavingEconomicEasyoperationExcellentfinishing„生态平衡„能耗低9经济效率高„设备容易操作9产品性能优异„VOC排放量增加„地球气候变暖„海平面在上升„能源消耗量逐年增加生存的环境在不断变化„新法规出台，限制更加严格；„客户产品质量要求不断提高。发展辐射固化技术势在必行，同时也为辐射固化产业提供了机遇。所谓UV固化：UV固化即以UV灯为辐射源，辐照添加有光引发剂的液体配方，光引发剂吸收UV光量子引发化学反应，瞬时将液体树脂配方转变成固体薄膜。在大多数情形下，固化反应在0.1～10秒中完成。紫外光(UV)何谓辐射固化电子束(EB)UV固化与热固化的区别UV固化与热固化的区别水/溶剂基涂料溶剂或水聚合物添加剂反应性单体光引发剂低聚物添加剂UV涂料UV固化技术发展过程‹1946年，美国Inmout公司获UP/苯乙烯UV固化油墨第一个专利；‹50年代初期，大量理论性研究文章的发表；‹60年代初期，进入商业化应用；（德国首先生产不饱和聚酯为基的木板填料，UV灯功率密度为30w/cm，线速度为10米/分钟（3个以上灯管同时辐照）；现在UV固化在印刷业中的线速度达到50-400米/分钟。‹70年代初期，丙烯酸酯固化体系进入工业化应用，UV灯功率提高到80w/cm以及采用有效的反射镜，克服了氧阻聚的问题；‹80年代，仅仅在发达国家和地区得到发展和应用（1986年，美国建立了2400多条UV固化生产线，5.5万人从事此工作;‹90年代以后，逐渐发展到世界上多数国家;‹80-90年代间，全世界经历了一个迅猛发展阶段，年增长率达20%。1970年将中紫外和近紫外区的紫外光（UV）分为：UVA315-400nmUVB280-315nmUVC200-280nm紫外光是波长为40-400nm的光。UVAUVCUVBUVV油墨/涂层/黏合剂基材表面750nm400nm10nm1m0.01nmRadio WavesVisible LightUltravioletX‐RaysMicrowavesGamma Rays400nm315nm280nm100nm10nmUVAUVBUVCEUV(1)中压汞弧灯中压汞灯灯中的汞蒸气压力：105Pa/1大气压主要发射波长:365nm,313nm、303nm使用寿命:1000∼1500小时UV胶水光固化机UVA503-50hsk木质家私地板UVAX1304-100UV灯总能量分布UV总能量占30%(2)无极灯灯管长25cm0.8~1.2cm寿命6000小时以上功率可达600W/inch美国Fusion紫外灯管H灯D灯V灯(3）发光二极管（LED）UV-可见光源PartNumberWavelengthOpticalPower*PowerDensity*(nm)(mW)(mW/cm2)LH455AG01450-4604600227LH395AG01390-4103600178LH365AG01360-370180089*Minimumoutput,typicalresultsarehigher.GenerationILEDHeads（4）微波多灯UV固化体系（QuantumTechnologies）1.多灯均匀激发（100以上灯管）；2.汞灯长96”或更长；可以即时开关；3.石英或玻璃制成，可加入磷，作为荧光UV灯；4.灯管寿命100,000小时；5.可在灯管内部安装反射罩；6.相比FUSION，汞弧灯和荧光UV灯便宜；7.用于汽车、飞机、3D物品(家具),以及建筑工业和电子产品。高分子交联聚合物-固化膜自由基能量光引发剂光化学反应引发链增长反应乙烯基单体和低聚物光源紫外固化基本反应机理TypeI光引发剂TypeII光引发剂光引发聚合反应光固化膜交联网结构一．光固化技术特点及其基础二．光固化涂料主要应用领域三．国际光固化涂料发展现状四．我国光固化涂料发展前景五．光固化技术最新应用领域家俱地板饮料罐头汽车塑料件家用电子产品光盘罩光清漆薄膜和卷材光纤包装标签陶器,玻璃显示器医疗制品纸张层压板乙烯层板压敏胶DVD电子产品辐射固化应用领域各种基材印刷油墨和上光各种基材印刷油墨和上光家具、地板表面涂饰光纤涂层显示器涂层手机表面处理CD-VCD-DVD–LCD-清漆–油墨–黏合剂...原型制备（快速成型）SnapFitsElevatedTemperaturePerformanceCompositeStiffness&HDTABSLikeDimensionallyConsistentInvestmentCastingPatterns建筑表面涂饰隔音玻璃安全玻璃医疗器件粘结钟表粘结钢板表面涂饰眼镜粘结一．光固化技术特点及其基础二．光固化涂料主要应用领域三．国际光固化涂料发展现状四．我国光固化涂料发展前景五．光固化技术最新应用领域UV/EB技术发展最快的国家和地区FastestemergingusersofUV/EBtechnology(percentageofrespondentsindicating)‡China（中国）73%‡USA（美国）33‡Europe（欧洲）31(不包括德国）‡Brazil（巴西）29‡India（印度）27‡Korea（韩国）21‡Japan（日本）17‡Germany（德国）17ƒOthersreceivingmorethan3mentions:Russia,Mexico,PolandResultsbasedon60respondentsResultsbasedon60respondentsSurveyedFebruary2011,USASurveyedFebruary2011,USA我国单体产量（吨）(2003-2010)2010to2009:11.3%2010to2006:105%调研企业200520062007200820092010单体141617171512TPGDA:30,640tonTMPTA:24,500tonDPGDA:5,220tonEO-TMPTA:4,605tonHDDA:4540ton69,505ton单体出口:$62.6x1062003200420052006200720082009201036,52848,03424,35024,72949,21377,15088,45298,425020,00040,00060,00080,000100,0002010to2009:40.2%2010to2006:196%EA:43,686tonM-EA:7,363tonPUA:12,694tonPEA:7,790tonPhotoresist:5,367ton低聚物出口:$5.1x10620032004200520062007200820092010138,93014,12019,82527,80031,59543,65558,67982,293010,00020,00030,00040,00050,00060,00070,00080,00090,000调研企业200520062007200820092010低聚物292936373343我国低聚物产量（吨）(2003-2010)12,22920,89933,66938,47056,35375,45480,808120,805147,131180,718040,00080,000120,000160,000200,0002001200220032004200520062007200820092010单体/低聚物总产量（吨）2010相比2009增长22.8%；2010相比2006增长140%。(2001-2010)200520062007200820092010574546535245北方华东华南西部总计生产企业462113产量（吨）59351454422681322,760产值（万元）484208161017970400148,400光引发剂产量(2009)2008年(22)25,561吨2010:25,360吨(12)2003200420052006200720082009201019,00723,30025,02429,02732,53031,93838,97851,8876,5149,05611,03912,89414,64818,02821,17530,6114000120002000028000360004400052000UV固化涂料/油墨消耗量（吨）(2003-2010)涂料：2010相比2009增长33.1%；2010相比2006增长78.8%油墨：2010相比2009增长44.6%；2010相比2006增长137%24443634888461120145705001000150020002500200520062007200820092010(ton)200520062007200820092010141316191313UV固化黏合剂产量（吨）(2003-2010)调研企业2010相比2009增长67.7%；2010相比2006增长400%。北美/中国配方产品市场比较（吨）(1999-2010)10,68070,00018,66176,41925,59782,80036,42695,53348,024108,29761,610109,75084,9420200004000060000800001000001200001999200120032005200720092010中国美国GaryCohen,RadTechNA,2010,宜兴RadTechChina,20100500001000001500001990199519971999200120032005200720092010中中国美国„美国1998年~中国2009年（11年）„美国2003年~中国2010年（7年）预计：2015年中国与美国市场消耗量相当。2010estimatedvalueof$1,660million(166亿$)DawnSkinner，FusionUVSystemsInc.，2009全球UV涂层市场GlobalUVCoatingsMarket02004006008001000120014001600180020062009$millionNAEUROW~$1BillionBy % of market, metric tonsGraphicOPV28%Wood20%Plastics8%PrintingPlates7%AllOther15%Inks22%北美UV/EB配方产品市场（吨）(2009)GaryC