隨著人們對于環境保護和可持續發展的關注越來越強烈，使得綠色環保技術受到越來越多的重視。從2020年12月1日開始，針對清洗劑、涂料、膠黏劑和油墨等化工產品中的可揮發性有機化合物（VOC）含量的限制標準也陸續開始執行。
光固化技術作為一種綠色、環保和高效的、采用紫外光來對涂料進行固化的技術，在過去的幾十年中得到了快速發展。紫外光固化的基本原理是通過紫外線的照射，光引發劑吸收特定波長的光，產生自由基或陽離子，引發單體和低聚物發生聚合和交聯反應，在極短的時間里生成網狀結構的高分子聚合物，進而實現固化。
目前在紫外固化光源中，使用較多的是傳統中壓汞燈（國內稱為高壓汞燈），即使在今天仍然擁有超過一半的市場占有率。中壓汞燈最強發射輸出波長在365nm，另外在254nm、208-331nm附近還有密集發射輸出。但是汞燈存在若干缺點：
1）使用壽命短，僅1000～2000h；
2）光強會逐步衰減，影響固化效果的控制；
3）能耗大，發熱量高；啟動時間長，需要預熱；
4）體積大，對空間有限制的場景很難安裝。
另外，一個致命的缺點就是它必須使用汞這一個對環境有害的物質。
固化設備所遇到的這個問題，直到UV LED的出現，才從根本上為光固化行業帶來了革命性的曙光并日漸顯示出明顯的替代趨勢。
根據波長，紫外光通常可以分為UVC（100～280nm）、UVB（280～315nm）和UVA（315～400nm）這3個波段，見圖1。傳統的汞燈所發出的紫外光涵蓋了所有這3個波段，同時可以通過不同的摻雜（鐵、鎵等）手段，讓光譜在不同的波段，或者特定的波長上強度有所不同，從而適應不同的固化應用需求。
圖1 紫外光譜以及汞燈和LED燈發射光譜對比
UV LED技術的出現，為輻射固化技術帶來了全新的發展機會。UV LED光源屬于固體光源，不會用到汞等有害物質。UV LED光源具有無需預熱時間、即開即用、無汞污染、設備體積相對較小、更加節能、使用壽命更長（可達數萬小時）、無臭氧產生從而不會對使用環境造成空氣污染等諸多優點，而且發出的光線中沒有紅外的部分，可用于熱敏基材。
這些優點使得其在當前節能、環保和VOC控制的大環境下，UV LED的應用推廣得到了加速，因此在過去10年中得到了快速發展和普及。UV LED固化在如膠黏劑和油墨等很多應用領域，已經取代了傳統的汞燈固化成為了主流。
UV光固化產品最常見的為UV涂料、UV油墨和UV膠黏劑，固化速率快，一般在幾秒到幾十秒之間；可適用于多種基材，如紙張、木材、塑料、金屬、皮革、石材、玻璃、陶瓷等，特別對一些熱敏感材質（如紙張、塑料或電子元器件等）尤其適用。
UV固化的光源參數包括輸出波長分布、輻照光強、輻照面積等，既有光固化相關標準多基于傳統汞燈光源體系，以UV LED光源實施的光固化技術標準較少。
當前，固化市場作為UV LED的主要應用，各細分領域接受程度不斷增加。UV LED在輻射固化領域中的市場滲透率約為10%-20%；其中面固化在UV LED固化市場中居主導，約為90%，點狀UV LED輻照固化主要應用在UV粘接，線狀UV LED輻照固化因光源輻照能量密度低，應用較少。
表 1 光固化領域UV LED光源替代傳統光源情況
油墨固化領域，市面上印刷固化主要采用365 nm、385 nm、395 nm波長的UV LED。當前UV LED光源在曝光固化、噴墨打印、絲印固化、膠印固化等領域呈現不同程度的滲透。在印刷電路曝光、噴墨固化中基本替代了汞燈，已實現了廣泛應用。而在膠印、絲印領域紫外固化光源替代率不足20%。
涂料固化領域，UV LED光源推廣較慢，根據具體應用領域不同，市場滲透率各異。在光纖涂覆市場，UV LED固化市場滲透率超過20%；木材固化應用處于剛剛起步階段。
膠黏劑固化領域，UV LED光源在電子元器件、醫療耗材固化領域基本實現了完全替代；在木材、汽車等固化應用方面處于起步階段。
消費類固化領域，以美甲固化為代表，市面上主要采用395 nm波長的UVA LED，已基本實現了全產業鏈替代。
總體看，現有UV LED波長與主流光引發劑吸收波長匹配程度較差，300 nm-330 nm范圍的紫外光源產品供應短缺，作為與之配套使用的UV LED配方產品，在紫外光固化配方產品中的市場占比較低，未來將具有較大的發展空間。UV LED固化應用雖然較為成熟，但大規模產業化發展仍處于起步階段。另一方面，UV配方的適應材料研究也在開展，包括適應UVA LED的長波吸收高效光引發劑、長波高反應活性光引發劑、高效抗氧阻聚添加劑材料等。
參考資料：《紫外LED技術路線圖（2020-2035）》;《光固化涂料行業前沿發展趨勢》·《中國涂料》,2021年.09期
