UV固化与热固化以及UV双重固化的原理及应用选择
当谈到工业过程中的干燥/固化方法时，两种流行的方法是热固化和紫外线固化。这两种方法都用于通过加热或紫外线辐射将液体或半液体材料转化为固体形式。因此我们将讨论热干燥和紫外线固化之间的区别并研究其差异。
虽然这两种方法都有固化物质的相同目标，但它们之间存在一些显着差异。
热固化
是一个涉及对基材上的油墨或涂层施加热量以加速其硬化时间的过程。热干燥通常用于环氧树脂、粉末涂料和某些类型的粘合剂等物质。
热量通常通过大型燃气热烘箱、强制热风干燥器或红外灯提供，硬化过程的温度和持续时间取决于要固化的特定物质。根据油墨或涂料的目标生产速度和干燥时间要求，这些干燥线可以很长。
热固化可用于多种涂料，包括环氧、聚酯、丙烯酸和聚氨酯涂料。这些涂层可应用于各种基材，例如金属、塑料和复合材料。
一些涂料可能需要特殊配方以确保在热干燥过程中适当干燥。例如，某些涂料可能需要添加干燥剂或促进剂以提高干燥效率或减少干燥时间。
UV 固化
UV 固化，也称为紫外线固化，是一种使用紫外线将物质固化到基材上的过程。紫外线固化树脂专门采用光引发剂配制而成，可与紫外线发生反应并引发聚合过程。该方法包括将材料暴露在紫外线下，从而引发光化学反应，导致树脂中的单体和低聚物交联并形成坚固耐用的聚合物。这意味着只有含有这些光引发剂的树脂才能使用紫外线固化。
为了确保正确固化，树脂制造商通常会指定特定波长范围内适当的紫外线能量以及所需的紫外线峰值辐照度，这可能会受到紫外线系统的输出能力及其与紫外线光源之间的距离的影响及正在固化的表面。
除了一般日常检查外，进行机械或化学测试可能有助于确认树脂已完全固化。例如，可以使用硬度计进行硬度测试以测量固化树脂的表面硬度。可以通过将表面暴露于固化树脂应耐受的溶剂或化学品中来进行化学测试，以确保其不会软化或溶解，或简单地擦掉。
在能源消耗和生产效率方面，UV固化技术相对于热干燥技术展现出明显优势。这种差异主要源于两种技术的工作原理和能量转化效率的不同。
UV固化技术的能耗显著低于热固化技术。
研究表明，UV固化技术的能耗仅相当于热固化工艺的 10%-20% 。这种巨大的能耗差距主要归因于UV固化技术的高能量转化效率。UV光源能够将大部分输入能量转化为可用的紫外光，而热干燥技术则需要大量的热能在传递过程中不可避免地散失。
UV固化技术在生产效率方面同样表现出色。其固化速度极快，通常只需要 0.1-10秒就能完成固化过程。相比之下，热干燥技术通常需要几分钟甚至更长时间才能达到相同的固化效果。这种时间上的巨大差异直接影响了生产效率，使得UV固化技术特别适合高速生产线和批量生产。
UV固化的涂层通常具有更高的交联密度 ，这直接导致了更好的机械性能和化学抵抗性。例如，UV固化的涂层通常表现出更高的硬度、更好的抗冲击性和优异的耐化学性。这些特性使得UV固化技术特别适用于需要长期户外使用的应用场景，如建筑外墙涂料或汽车零部件防护涂层。
总的来说，紫外光固化树脂的正确固化取决于几个因素，包括所用树脂的类型、应用方法、紫外光源和固化过程中的环境条件。遵循制造商的说明并进行适当的测试可以帮助确保树脂已正确固化并达到预期的性能。
双重固化的由来
由于UV光固化体系的固化过程是由光引发的，因此，UV光固化体系也有如下缺点：固化深度受限；在有色体系和不透明材质中难以应用；固化对象的形状不能太复杂。
为此又发展了将光固化与其它固化方式结合起来的双重UV光固化体系。在此体系中，体系的交联或聚合反应是通过两个独立的具有不同反应原理的阶段来完成的。
利用紫外光使体系快速定型或达到“表干”,而利用暗反应使“阴影”部分或内层充分固化,达到“实干”。
实际上随着技术的发展，现在推广的UVLED光源固化机，在一定程度上可以使得上述双重光固化机技术在一机上完成，蓝谱里克推出的UV光源固化机就是这样的，它的紫外光反应使UV油墨达到完全固化。
双重UV光固化扩展了UV光固化胶粘剂在不透明介质间、形状复杂的基材、超厚胶层及有色胶层中的应用。此种体系赋予UV光固化胶粘剂更强大的竞争力。
一、相对于UV固化
双重固化技术是将UV固化与其他固化方式结合起来的固化技术。由于UV固化存在着自身的缺点：只有UV光能照射到的地方才能固化，UV光照不到的地方很难固化完全。
而双重固化方式结合了各种聚合反应的优点，表现出很好的协同效应，是高分子材料改性的新方法，可以扩展UV固化体系在不透明的材质之间、形状复杂的基材上、超厚涂层及有色涂层等中的应用。
二、相对于热固化
采用光照射的方法可以将树脂予凝胶化,从而防止了热固化时的初期减粘，还免去了使用治具,先光照予固定然后通过加热可使其完全固化。
另外，这种双重固化环氧树脂，跟通常的丙烯酸酯型光固化树脂相比，丙烯酸酯单体含量少，添加少量自由基光引发剂就显示出充分的光固化性，从而可以得到固化时挥发性气体少的信赖性高的固化物。
三、光热双重固化预聚体的合成
用环氧树脂和甲基丙烯酸为原料，合成既可以UV固化也可以热固化的甲基丙烯酸环氧单酯，其结构含有丙烯酸C=C双键，又含有环氧结构，可以克服体系组分不相容和避免局部固化不均匀的问题。
四、双重固化的实验流程图
五、双重固化-湿气固化
六：UV+热双重固化
在现代工业生产中，涂料和胶黏剂的固化技术是决定产品性能、生产效率和环保水平的关键环节。传统的单一固化方式，无论是依赖紫外线（UV）光照还是高温烘烤，都存在一定的局限性。
近年来行业内的风向标纷纷加码对双重固化技术（UV-热双体系）的研发投入并引发业界关注。
一种融合了UV固化和热固化优势的“双重固化技术”（UV-热双体系）正逐渐成为行业焦点，被视为涂料行业的重要创新方向，不仅预示着该技术存在着巨大的市场潜力，也反映出两大巨头对未来技术趋势的精准把握。
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双重固化技术是指在同一涂层体系中同时引入两种不同的固化机制，通常为UV光固化和热固化，以实现涂层的分步或同步固化。
其基本原理是：在涂装后，先通过UV辐射使涂层快速表干定型，随后再通过加热引发热固化反应，使涂层彻底交联固化。这种“双管齐下”的固化方式，结合了两种固化机制的优点，显著提升了涂层性能和工艺效率。
UV固化具有瞬时固化的特点，可在数秒内使涂层表面干燥定型。这意味着工件在涂装后能迅速进入下一道工序，大幅缩短生产节拍。随后的热固化则确保涂层完全交联，实现最终性能。相比传统单一热固化需要数十分钟甚至更长时间烘烤，双重固化大幅提高了生产效率。
双重固化形成的涂层通常兼具高硬度和柔韧性。UV固化赋予涂层高交联密度，使其表面硬度高、耐刮擦和耐化学性优异；而热固化反应则进一步完善交联网络，提高涂层的附着力和耐久性，减少内应力和开裂风险。研究表明，双重固化涂层的硬度、耐候性和抗冲击性能往往优于单一固化体系。
解决阴影区域固化难题
UV固化依赖光线照射，对于复杂工件的阴影部位（如凹槽、背面）往往难以充分固化。双重固化体系中，热固化充当“补位”角色，即使在UV光无法直射的区域，涂层仍可通过加热完成固化。这一特性对于汽车零部件、电子元件等形状复杂的产品尤为重要，确保整膜完全固化，避免局部未固化导致的性能缺陷。
双重固化技术允许涂装工艺在UV和热固化之间灵活切换或结合。例如，可先UV预固化使涂层表干，便于后续加工（如成型、切割），再热固化最终定型。这种“先UV后热”的工艺顺序，使涂层在中间阶段即可达到不粘手、可搬运的状态，方便后续操作。
同时，双重固化涂料可以兼容现有涂装线改造——只需在原有热固化烘箱后增加UV灯，或在UV固化设备后增加加热单元，即可实现双重固化工艺。这降低了企业导入新技术的门槛。
UV固化通常采用无溶剂或高固体分配方，可大幅减少挥发性有机化合物（VOC）排放。双重固化体系继承了这一环保优势，同时由于UV预固化减少了热固化所需时间和温度，整体能耗有望降低。
双重固化可降低固化温度并缩短固化时间，从而节约能源。此外，快速固化减少了工件在烘道中的滞留，有助于降低单位产品的能耗和碳排放。
双重固化技术通过“1+1>2”的协同效应，在性能和效率两方面都展现出显著优势，被视为传统单一固化技术的重要升级方向。
随着下游行业对涂层性能要求的提高，以及环保法规日趋严格，市场对高性能、低VOC的涂料技术需求旺盛。固化技术恰好契合了这一趋势：一方面，它能提供传统热固化涂料难以企及的高硬度、耐刮擦等性能，满足汽车、电子等行业对涂层耐久性的严苛要求；另一方面，它通过UV固化大幅减少溶剂使用，顺应了绿色涂装的发展方向。以汽车工业为例，内饰件涂层需要兼顾耐磨耐污和触感，同时整车厂要求降低涂装VOC排放和能耗。
双重固化涂料凭借高交联密度带来的优异耐刮擦和耐化学品性，以及快速固化带来的低能耗，成为汽车内饰涂装的理想选择之一。
同样，在3C电子、航空航天等领域，对涂层高硬度、高附着力和快速固化的需求也推动了双重固化技术的应用。
此外，新兴市场的增长也带来了新的需求。亚太地区作为全球最大的涂料消费市场之一，其快速发展为双重固化技术提供了广阔空间。中国、印度等国的制造业升级和基础设施建设，对高性能涂料的需求不断增加，通过加码双重固化技术研发，推出符合当地需求的产品，以巩固和扩大市场份额。
从技术发展趋势看，双重固化技术代表了涂料行业创新升级的方向之一。传统溶剂型热固化涂料在性能和环保方面逐渐显露局限，而UV固化等新技术虽有优势但也存在不足（如阴影固化问题）。双重固化通过融合多种固化机制，弥补了单一技术的短板，被认为是涂料固化技术的重要创新。同时，双重固化技术契合了可持续发展的大趋势。各国政府对涂料VOC排放和碳排放的限制日趋严格，推动行业向低VOC、低能耗方向转型。
双重固化涂料由于采用无溶剂或高固体分配方，VOC排放极低，符合环保法规要求。此外，其快速固化特性可减少能源消耗和碳排放，有助于企业实现碳中和目标。
双重固化技术被视为未来涂料的“卖点”之一，掌握该技术有助于企业在高端市场建立壁垒。双重固化等新技术作为其差异化竞争的手段。加码双重固化技术也符合企业全球化和本土化相结合的战略。
随着环保法规日趋严格和市场对高性能涂料需求的增长，双重固化作为“鱼与熊掌兼得”的解决方案，将获得更大的发展动力。在汽车、电子、航空等行业的带动下，双重固化涂料的市场份额将逐步扩大。
据市场研究机构预测，全球UV固化涂料市场将保持稳步增长，年复合增长率在3%以上；而作为UV固化技术升级方向的双重固化，其增速有望高于整体UV涂料市场。
同时，双重固化技术本身也在不断演进。未来的发展方向可能包括：开发新型双重固化树脂（如同时含UV可聚合基团和热固化基团的树脂）、引入智能固化概念（如光热协同引发、自修复涂层）、以及探索多重固化体系（如UV-热-湿气三重固化）等。这些创新将进一步提升涂层性能，拓展应用边界。
对于企业而言，加码双重固化技术研发不仅是顺应趋势，更是构筑技术护城河的重要举措。
七：双重固化的应用领域
- 汽车原厂漆、塑料涂料；2、一般工业涂料；3、汽车修补漆；4、木器漆；5、建筑材料。
八、双重固化的应用实例
对于不透明材质间的粘合，可以先将UV固化胶粘剂涂布后进行光照，然后再进行装配，装配后胶粘剂可在无光照情况下进行暗反应固化反应，达到固化完全。
另外自由基寿命较短，一旦无光照反应即停止，而且自由基引发的聚合反应速度一般较快，为此需要对自由基固化体系进行改进，使用混合引发剂，使体系不仅可在光照时分解出自由基，也可在加热时分解出自由基，另一方面可在体系中加入挥发性阻聚剂以抑制光照时的反应速度。
九、双重固化的发展前景
将双重固化技术应用于UV胶粘剂、保护涂层，密封，高速安装等领域，必将赋予UV材料更强大的竞争力。
双重固化的材料由于有暗反应的帮助，可以克服很多限制，扩展了材料在不透明介质间、形状复杂的基材、超厚胶层及有色胶层中的应用。为不透明材质间或形状较复杂的粘合对象的光固化粘合提供了条件。
