1 概述　　美国Inmont公司于1946年首先获得了关于不饱和聚酯/苯乙烯紫外(UV)固化油墨的第一个专利;德国于60年代首次使粒子板涂层UV固化进入商品化;美国福特公司第一个应用电子束(EB)辐射固化汽车零部件和仪表表面涂层。与此同时,木板涂层的EB固化生产线在欧洲市场上问世。之后辐射固化涂层技术应用在发达国家和地区经历了一段迅猛发展阶段,一直到80年代末,保持年平均增长率达15%以上。进入90年代以来继续以每年12%的速率快速增长,预计到本世纪末不会减缓,在某些领域还会有增长的趋势。辐射固化涂层技术如此快速发展的根本原因在于其快速的固化速度和产品的特别优良的性能。然而,在辐射固化技术的发展和应用中进一步发现,控制空气污染是更为重要的因素。传统的涂料使用较多的挥发性有机物(VOC)作为溶剂,长期处于高浓度的VOC中,将会对人体,特别是神经系统造成极大的损害。而且VOC还会与空气中氮氧化物发生光化学反应,产生O3及烟雾,而使用辐射固化涂层技术可大大减少VOC,甚至完全不用溶剂。　　本文着重介绍当今世界辐射固化领域中所涉及的辐照装置、引发剂、单体和齐聚物的最新发展以及辐射固化涂层技术的应用现状和发展趋势。2　辐射固化装置2.1　紫外光辐照装置　　目前广泛采用的紫外光源都是在石英玻璃管中充入汞蒸汽,在电极或微波激发下发出紫外光,根据充入气体压力可分为高压(>106Pa)、中压(～105Pa)和低压(10～100Pa)汞灯。其中中压汞灯是使用最广的一种紫外光源。紫外光源主要组成部分为:光源、电源、冷却系统、排气系统和光屏蔽系统。辐照装置研究的重点主要是:(1)减少在基材和印刷或传动设备上的热量沉积,以便开辟新的应用领域,如柔性包装材料的宽幅丝网软印刷;(2)提高到达固化表面的辐照功率和最大照度,以提高生产速度和固化深度,并减少光引发剂的用量。2.1.1　光源(包括灯管和反射镜) 　　　     通常紫外灯的功率为80～240W/cm,光强度为30～2000W/cm2,灯管可分为两种:电极型和无电极型。电极型灯在两电极间弧光放电产生紫外光,直径一般为20～25mm。无电极型灯利用电磁辐射产生的微波来激发发光,其直径约为9～13mm。灯管的直径对于红外发射和反射聚焦有很大影响,近年来发展了管径更细的紫外灯。反射镜通常是抛物面或椭圆形高度抛光的铝板,它不仅反射紫外光而且反射红外光。最近的设计致力于减少反射镜对红外光的反射以便减少基材上的热量沉积,为此尽可能使反射镜能透过或吸收红外光。反射镜设计另一新发展是利用更为有效的聚焦,以增加最大照度。另外还设计在焦点的下方放一透镜,以使不经过反射的光也聚焦到焦点上。2.1.2　电源　　　     电源由高压变压器和电容器两大部分组成,通常其体积庞大而笨重,但近年来开发了小型、轻便的电源,并可以连续可调或小间隔可调,可提供高达6kW以上的功率。2.1.3　冷却系统　 　　 由于UV灯工作时都产生热量,要使系统正常运作,必需及时移去热量,通常采用空气或空气和水双重冷却系统,水是散热更为有效的介质,但由于水可能会引起渗漏,因而空气冷却更受欢迎。2.1.4　排气系统　 　　     由于紫外光照射时会产生对人体有害的臭氧,必需排出工作场所以外。排气系统通常也是冷却系统的一部分。2.1.5　光屏蔽系统　 　　      紫外光对人体皮肤和眼睛有害,因此紫外灯必须装备屏敝系统,它也是外壳支架和排气冷却系统的一部分。由于传统紫外灯的发射光谱同时包括紫外、可见和红外光,只有一小部分被光引发剂吸收用来固化涂料,故效率不高,UV激子主要的辐射带为三个窄的紫外波段,它们是:氙灯172nm,氯化氪222nm,氯化氙308nm。如果引发剂吸收波段与UV发射光谱重合,可使利用效率大大提高。紫外闪光灯可产生很高的闪光强度,高达数kW/cm2以上,主要用于丝网印刷,可使固化程度和深度大大提高。紫外闪光灯在三维物体涂层的低速连续辐照处理应用中具有很大潜力。另外,紫外激光能量高,是单色的光源,可用于立体平版印刷。2.2　电子加速器　　根据发射高能电子的方式不同,可分为扫描型和电子帘型。现代电子加速器都具有栅极以提高电子束的均一性,并装备有触摸屏和微处理自动控制单元。由于O2的阻聚作用,辐照区必须用N2来保护,虽然几经改进以减少N2消耗,但这一项仍是最大的运转费用,因而现在正研制对O2敏感性低的配方。电子辐射具有许多优点如能量效率高、穿透力强,甚至可固化厚的和着色的涂层,而且无需引发剂,但由于投资较高和N2花费大而限制了其应用。目前设备改进的重点在于扫描窗口设计以减少电子穿过时能量的损失以及使其易于维修以增加设备工作时间。(待续)