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阳离子固化技术（上篇）

发布时间：

2025-04-18

一、阳离子固化的历史

阳离子固化技术的起源可追溯至20世纪70年代。当时，美国通用电气的科学家James V. Crivello博士受命开发一种替代传统溶剂型绝缘涂料的环保方案。传统涂料依赖高温固化，能耗高且释放大量挥发性有机物（VOCs），而当时新兴的自由基UV固化技术虽快，却因需要氮气保护（防氧气抑制）和设备成本高昂而受限。

Crivello团队通过研究鎓盐类光引发剂（如硫鎓盐、碘鎓盐），于1976年首次成功实现环氧树脂的阳离子光聚合，并将其应用于变压器铁芯的绝缘涂装。这一技术的核心在于光引发剂在紫外光（UV）照射下释放强酸（如H⁺），触发环氧化合物的开环聚合反应，且无需氮气保护。

此后，阳离子固化凭借其低收缩率、暗固化特性逐渐在高端领域崭露头角。然而，受限于原材料成本高、配方复杂等问题，其市场渗透率至今仍低于自由基固化技术。

二、阳离子固化的反应机理

阳离子固化的核心是光致酸产生剂（PAGs）与环状单体开环聚合的协同作用，具体过程如下：

光引发阶段：
紫外光激发鎓盐类光引发剂（如三芳基硫鎓盐），使其分解生成超强酸（如H⁺SbF₆⁻）。

链引发与增长：
酸质子攻击环氧化合物（如ECC）或氧杂环丁烷（如TMPO）的环状结构，引发开环反应，形成活性阳离子中心，逐步延伸聚合物链。

暗固化（Living Polymerization）：
即使光照停止，生成的酸仍可驱动反应持续进行，直至活性中心耗尽。这一特性使阳离子固化能实现厚涂层或复杂结构的深度固化。

关键特点：

氧不敏感性：活性阳离子不受氧气抑制，无需惰性气体保护。

低收缩率：开环聚合释放的环张力抵消体积收缩（通常<5%），提升涂层附着力。

三、阳离子固化 vs. 自由基固化：优缺点全对比

特性	阳离子固化	自由基固化
氧气敏感性	不敏感，无需氮气保护	高度敏感，需氮气或高光强
收缩率	低（<5%），开环聚合抵消收缩	高（>10%），易导致涂层开裂或脱层
附着力	优异（金属、玻璃、塑料）	一般，需底漆处理
固化速度	较慢，依赖暗固化补足	极快，适合高速生产线
原材料成本	高（鎓盐、特种环氧树脂）	低（丙烯酸酯单体广泛易得）
环境适应性	对湿度敏感，需温控系统	对湿度不敏感
应用领域	高精度涂层、3D打印、电子封装	包装印刷、木器涂料、快速成型

结论：阳离子固化在附着力、低收缩、暗固化上优势显著，但成本与速度仍是其普及的主要瓶颈。

（下篇将深入探讨阳离子固化的原材料、应用场景、技术挑战与未来趋势，包括3D打印、生物基材料及碳减排策略。）

阳离子固化,EAEP 521,EACA 101,EACA 102

阳离子固化技术（下篇）