新一代光引发剂：释放紫外光固化复合材料的高性能潜力
复合材料行业正日益将紫外（UV）固化视为实现自动化和高效生产的变革性技术。IGM最新研究表明，通过采用新一代光引发剂与敏化剂组合，UV固化复合材料不仅可以达到传统冷固化体系的机械性能，同时还能带来显著的工艺优势。
UV技术的战略优势
UV固化以光引发剂取代传统的过氧化物引发剂和金属促进剂，光引发剂通过吸收特定波长的光生成自由基，从而引发聚合反应。这一转变为复合材料制造商带来了多项关键优势：
- 速度与效率：在4毫米纯树脂测试中，UV系统最快可在17秒达到峰值放热，而标准MEKP（甲乙酮过氧化物）/钴体系则需要35–40分钟。这显著提升了模具利用率，例如缠绕成型部件可在缠绕完成后几分钟内脱模。
- 按需固化：不同于具有固定可操作时间的过氧化物体系，UV树脂在避光情况下可无限期保持可加工状态，使制造商拥有无限铺层时间以及对固化启动的完全控制。
- 可持续性与安全性：快速的表面聚合可迅速“封闭”层压结构，从而降低与开放固化工艺相比的苯乙烯排放。此外，小于1米的UV设备可替代超过10米的加热烘箱（UV固化取代热固化），显著减少占地面积和能耗。
- 多功能性：UV固化兼容不饱和聚酯和乙烯基酯等行业标准树脂，可应用于从CIPP（非开挖管道修复）到缠绕成型、拉挤和真空导入等多种工艺。
解决“深层固化”挑战
UV复合材料的主要挑战在于如何在厚度为4–200毫米的纤维增强层压材料中实现完全固化。如果光引发剂浓度过高，表面会过快固化，从而阻挡光线进入更深层；如果浓度过低，则会导致固化不完全。
为了解决这一问题，IGM采用了395nm LED光源。较长波长有助于提高材料内部的穿透深度。此外，许多适用于LED条件的光引发剂同样能吸收汞灯产生的紫外光，因此针对LED优化的配方也可在宽光谱汞灯系统中使用。
测试方法与结果
IGM与Parthian Composite Excellence合作开展研究，重点是在标准间苯型不饱和聚酯树脂中实现UV体系与过氧化物体系之间的机械性能等效。
1. 纯树脂性能
在4毫米纯树脂铸件测试中，比较了Omnirad® 819、TPO-L和BAPO-L与过氧化物体系。UV体系在17秒内达到最高120°C的峰值放热，并获得与后固化过氧化物体系相当的巴氏硬度。然而表现最佳的BAPO-L在初始最大应力方面略低于参考体系，因此通过“敏化剂”进行进一步优化。
2. 敏化剂突破
IGM研究引入了Esacure® 563（基于乙二酰基技术）。当其与Omnirad® 819、TPO-L和IGM新型液态BAPO技术组合使用时，Esacure® 563可延迟初始反应——在500毫米固化距离下将峰值时间延长至113秒。这种延迟至关重要，它使紫外光有更多时间穿透材料厚度，在基体“锁定”前实现更均匀的深层固化。
3. 增强层压板测试（ILSS）
关键测试是在4毫米真空导入玻璃纤维层压板（玻璃含量50%）上进行层间剪切强度（ILSS，ISO 14130）测试。通过加入敏化剂，机械性能显著提升，基本达到传统过氧化物固化复合材料的水平。
- 过氧化物参考：48 MPa。
- 标准UV（仅Omnirad® 819）：约30–37 MPa。
- 优化UV（BAPO-L + Esacure® 563）：47 MPa。
结论
UV固化复合材料的应用已不再受限于机械性能妥协。通过优化光引发剂组合——特别是采用BAPO-L与乙二酰基敏化剂——制造商可以在实现高性能结构特性的同时，获得即时按需固化的优势。随着能源成本上升和自动化需求增加，UV技术为欧洲复合材料行业迈向更具竞争力和可持续的未来提供了清晰路径。
想了解UV固化如何提升您的复合材料工艺？欢迎联系我们，探讨您的应用、固化挑战以及最适合您需求的光引发剂方案。