电子束固化技术
电子束固化技术用于风电叶片的探讨
如果用在ห้องสมุดไป่ตู้上，每年发电量可以提高到2200万千瓦时 左右。
海上风电特征
我国近海可开发利用的风能储量有7.5亿千瓦，且沿海地 区是传统电力负荷中心，开发海上风电具有战略意义 。
海上风电
不占用土地 单机能量产出较大 年利用小时长 风速高，湍流强度低 机组发电量一般比陆地高出20％
中国风电装机容量快速增长
2020 2011 2010 2009 2003
2.3亿千瓦 4500万千瓦 3100万千瓦 2580万千瓦 56.7万千瓦
德国易北河的风力发电机 —“新动力５兆”风力发电机
５节钢管 —120米高的塔身（直径大约有４~５米）； 两部电梯（每部容纳３人）；
旋翼区（３个叶片）比足球场还大，叶片长61.5米， 每片重１８吨；
UV/EB技术~风电技术
UV/EB涂料
风电叶片表面保护涂料
EB复合材料
风电叶片基体复合材料
电子束固化相比热固化的优势
节能，能耗约为热固化的1／85； 设备占用空间较小，EB装置仅约需15-20 m； 双键转化率高、固化速度快，在几秒内或几分之一秒内
完成; 室温下进行，适用于对热敏感的基材； 易固化高颜料涂层 ； 固化材料与基材产生化学结合（如接枝）。
电子束固化技术用于风电叶 片的探讨
洪啸吟
清华大学化学系
发展风电的意义
煤、石油、天然气等传统化石能源耗尽时间表的日益临近 据估算,全世界的风能总量约1300亿千瓦。世界上最大的工业国美国，2006年的装机总容量不到10亿千瓦，也就是说，这庞大无 比的能量即使仅仅开发出1%，就足以供给整个北美大陆的电能消 耗了。
eb固化技术发展历史
eb固化技术发展历史
EB固化技术的发展历史可以追溯到20世纪50年代的欧美，当时的高能电子束加工技术逐渐演化为适用于薄层有机材料的低能电子束固化技术。
在20世纪60年代，荷兰开始将绝缘芯型电子加速器用于研究涂料的固化，这是EB固化技术的开端。
1973年，第一条木材表面涂层电子束固化生产线在荷兰Svedex公司投入运行，这是EB固化技术在工业领域的首次应用。
1978年，德国WKP公司率先装备了200cm宽的电子加速器固化系统，用于装饰制品的色漆固化。
在20世纪70年代，美国福特公司将EB固化技术应用于处理汽车零部件的涂层，这是EB固化技术在商业领域的首次应用。
在国内，EB固化技术的应用相对较晚，直到2004年左右，部分印刷企业才开始引进EB 固化设备，但主要用于上光油的涂布；近年来，少数国内企业开始尝试将EB固化用于家居板材。
电子束固化含氟聚氨酯丙烯酸酯的制备与性能
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ｐ ｔ ｅ Ｆｇ１ Ｆ Ｉ ｓｅｔａｏ ｅＦ Ａ（ ）ａ ｄｅ ｃｒｎ ｉ． Ｔ Ｒ ｃｒ ｆ ｈ Ｐ ａ ｎ ｌ ｔｏ
ｂ ａ ｃ ｒｄ ｃ ａｉｇａ ０ ｋ （ ） ｅ ｍ ｕ ｅ ｏ ｔ ｔ Ｇｙ ｂ ｎ ６
Ｎ ． ｏ４
徐 海涛等 ：电子束 固化含 氟聚氨 酯丙烯酸 酯的制备与性 能
徐海 涛 李 京 梁红 波 磊 高 歌 ， ， ，熊 ，
（．南 昌航空大学材料学 院高分子材料 与工程 系，南 昌 ３ ０ ６ ； ．吉林大 学化 学学 院 ， １ ３ ０３ ２ 长春 １０ ２ ） ３０ ３ 摘要 以六 亚甲基二异氰酸酯三聚体 、 丙烯 酸羟乙酯及 羟基含 氟丙烯酸酯 为原料制 备 了电子束 固化 含氟 聚
支化结构可降低预聚物的黏度 ， 改善预聚物的施工性能； 较高密度可固化基 团的引入可提高交联 密度 、涂层 的硬 度和 耐老 化性 能 ；在产 物分 子结 构 中引入 氟原 子 则 可提 高 电子 束 固化 速度 和涂 层 耐黄 变性 能 ．
本 文将 支 化结构 引入 聚 氨酯丙 烯 酸酯分 子结 构 中 ， 计 合成 了具有 支 化结 构 的 、可 固化 基 团密 度 设
异氰 酸酯 与 聚醚 （ 聚 酯 ） 元 醇 、二 羟 甲基 丙 酸 或 羟 基 丙 烯 酸 酯 反 应 得 到 ，产 物 为 二 官 能 度 预 聚 或 二 物 “ ．此 目标 产物 为线 型嵌段 聚合物 ， 可 固化基 团 （ 键 ） 其 双 的密 度不 高 ，因而 对涂 层 的 固化 行为 及 性 能有一 定 的影 响 ，如 固化速度 较慢 、涂层 的硬 度不 高及 光 泽 度低 等 ， 应 用 过程 中需 要添 加 多官 能 在 度 的活性 稀释 剂配 合使 用 ， 活性稀 释剂 的使 用会 给人 体健 康 和环境 带来 不利 的影 响． 而
电子束固化油墨原理及其应用与发展
电子束固化油墨原理及其应用与发展随着物质生活的不断提高，消费者对印刷品已经不仅仅局限于视觉上的享受，对产品环保方面的要求也在不断提高，这就给我国印刷工业提出了环保的新概念。
在网版印刷中，油墨也向着快干、无毒和环保方向发展，比较有代表性的就是网印水基油墨、紫外光固化油墨和电子束辐射固化油墨。
本文主要通过对电子束固化油墨的特点及其应用等方面进行介绍，以期使读者对绿色油墨的概念有更深入的了解。
一、电子束固化油墨固化原理及组成所谓能量固化油墨，就是油墨在辐射能照射下，固着或硬化在承印物上，从而获得干燥的印迹。
目前的能量固化技术主要有UV光固化和加速高能电子束（EB）固化两种形式，其中采用电子束能量固化的油墨称为电子束固化油墨。
下面主要介绍电子束固化油墨的固化原理及其化学组成。
1.电子束固化油墨的固化原理普通油墨印刷后墨膜层的干燥，一般是油墨中的连结料被承印物吸收和挥发，固态物质则保留在承印物表面，形成一层薄薄的墨层。
而电子束固化则是借助电子束做照射能源，与活性液体化学配方进行辐射化学反应，在常温下迅速干燥固化的过程。
由于电子束是一种辐射，所以也可以把电子束辐射归于辐射固化一类。
辐射固化是在现有科学技术的基础上发展起来的一门新技术，它主要是采用一种扫描型的电子加速器，辐射固化中电子加速器的电子束对基材表面扫描从而实现固化加工，其基本含义就是利用紫外光或电子束为能源，引发具有化学活性的液体配方，在基体表面实现快速反应的固化过程。
紫外光固化和电子束固化技术不同于传统技术（例如热固化）的最大优点在于辐射固化采用高效能源的紫外光或电子束作为引发手段，快速实现涂层固化。
其中电子束辐射则是由一批经过加速的电子流所组成的，在高能电子束的作用下，产生自由基或离子基，自由基或离子基再与其他物质交联成网状聚合物，与紫外光相比，粒子能量远远高于紫外光，能够使空气电离，且电子束固化一般不需光引发剂，能够直接引发化学反应，对物质的穿透力也比紫外光大。
EB固化技术及EB油墨
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一ＣＨ２ＣＨＣ０２Ｒ统热固化的１％｝ｏ（５）固化温度低，适用于热敏基材，固化产品性能新颖、独特ｌ（６）操作方便，可控性强，精确性和可重复性高。
无环境污染；（７）ＥＢ固化过程要求惰性气氛保护。
１）电子束固化机理很多人认为ＥＢ固化配方可参考紫外光（ＵＶ）固化配方，区别仅是前者不需要光引发剂，其实这种说法忽略了这两种固化机理的本质区别。
以丙烯酸酯体系为固化对象，ＵＶ固化是由光引发剂分解产生自由基并引发聚合，涂层的最终性质主要取决于丙烯酸酯的官能度和齐聚物的结构等。
该体系中所有新键的产生都是通过丙烯酸酯的官能团以及到聚合过程结束时由链终止反应产生的一些交联：中国包装２∞７／３２．ｅｋｉｎ＋ｎＡＢ—ｎ（ＡＢ＋＋ｅ）＋ｅ。
ｈ（高热能电子）３．ｅ＋。
＋ＡＢ＋一ＡＢ※（激发态）４．ＡＢ※一Ａ＋Ｂ（自由基形成）５．Ａ＋Ｃ＝Ｃ—Ｃ—Ｃ（链引发）其中，ＡＢ表示预聚物或活性稀释剂分子。
２）固化设备（１）电孽加速器电子加速器的作用是使电子产生很大的动能，利用电子的高穿透力引发聚合。
电子加速器主要有扫描型和线型两种。
扫描型电子加速器发射的电子集中在一个点上，而线型电予加速器是利用加热电阻丝释放一排电子，与扫描型相比，它的固化速度快，生产效率高。
（２）屏蔽装置电子加速器释放高能电子，产生Ｘ射线，对人体和环境造成危害。
因此，电子加速器的屏蔽非常重要，所以电５６ 万方数据子固化设备中必须配备安全的屏蔽装置。
（３）惰性气体装置自由基引发的反应常常受到氧的阻碍，这种现象在ＵＶ、ＥＢ固化中都存在。
在ｕＶ固化中，由于光敏引发剂的作用影响小，但在ＥＢ固化中必须使用惰性气体隔离氧，使氧的浓度在万分之五以下。
，２．ＥＢ油墨ＥＢ油墨的组成与一般油墨相似，主要有颜料、连结料、辅助剂等物质。
但因其靠电子束来实现油墨的固化，所以在组成物上特别是连结料的选择上有特定的要求。
电子束固化机理
电子束固化机理电子束固化技术是一种用电子束进行材料固化和表面处理的高度精确的工艺。
它利用高能电子束的辐射能量，通过与材料相互作用，使材料发生物理和化学变化，达到固化或改善材料性能的目的。
本文将详细介绍电子束固化的机理以及其应用领域。
我们来了解电子束固化的基本原理。
电子束是由加速器产生的高速电子流。
当电子束与物质相互作用时，电子会与物质中的原子和分子发生碰撞，释放出高能量。
这些高能电子能够穿透物质表面，与物质内部的分子和原子相互作用，引起各种化学和物理反应。
在固化过程中，电子束会加速材料内部的交联反应，使涂层或材料迅速固化并形成坚硬的表面。
电子束固化的机理主要包括三个方面：交联反应、热效应和辐射效应。
交联反应是指电子束与材料中的功能基团相互作用，形成交联链的过程。
一般来说，电子束会引发自由基反应，使材料中的功能基团发生交联或径向定型反应，从而增加材料的硬度和耐磨性。
电子束通过能量传递的方式加热材料，提高其温度。
这种热效应可以促进交联反应的进行，并加速材料的固化过程。
辐射效应指的是电子束通过激发材料中的原子和分子，改变其能级结构，从而产生新的物理和化学性质。
例如，电子束势能可以使材料发生断裂，形成新的化学键，改变材料的颜色和光学性质。
电子束固化技术具有许多优势和广泛的应用领域。
电子束固化是一种非热固化技术，可以避免传统固化方法中的热引起的材料变形和色差问题。
电子束固化过程中不需要添加溶剂或有机溶剂，可以减少环境污染和工艺成本。
电子束固化技术可以实现高精度，可以在不损害基材的情况下精确控制其表面性质。
目前，电子束固化技术已广泛应用于印刷业、涂料业、电子工业等领域。
在印刷业中，电子束固化可以用于固化油墨和涂层，提高印刷品的耐磨性和光泽度。
在涂料业中，电子束固化可以用于涂料的固化和表面处理，提高涂料的硬度和耐腐蚀性。
在电子工业中，电子束固化可以用于固化电子元件和封装材料，提高器件的可靠性和稳定性。
总之，电子束固化技术以其高度精确的固化效果和广泛的应用领域受到了广泛关注。
电子束固化油墨的固化原理
电子束固化油墨的固化原理
电子束固化油墨的组成与一般油墨相似，主要有颜料、连结料、助剂等物质组成。
因为电子束固化大和油墨的固化机理类似于UV固化油墨，因此在组成成分上，除了不添因光引发剂外，与UV固化油墨相似。
如果将电子束固化大和油墨用于食品包装印刷，那么对颜料的无毒性要求必须符合国家食品安全标准。
电子束固化油墨的固化机理是由热离子阴极管发生的高能量子束直接轰击预聚物和单体，高能量电子束能够直接打开有机化合物分子结构中的化学键，产生游离基或离子。
即电子束固化油墨中的丙烯酸类物质在高能量电子束的照射下，其双键断裂，直接形成自由基或离子，从而产生聚合反应，使电子束固化油墨固化。
电子束固化大和油墨不需光引发剂，它是靠高能量的电子来直接轰击相对分子质量较低的预聚物，产生游离基。
低相对分子质量的丙烯酸类树脂在常温下是黏稠的胶态，故不需用溶剂溶解，所以油墨中不含有溶剂。
先进复合材料-电子束固化新应用
因为其具有优越于热固化的特点 : ( )固化 速度 快 ,成 型周期 短 .一 个 1Me 1 0 V, 5 k 的电子加速器每小时可加工 10 k 0W 8 0g复合材 料 ,是热固化的好几倍 . () 2 室温或低温 固化 . 这有许多好处 , 如材料 的 固化收缩率低 ,有利于尺寸控制 ,同时也减少了
而建造如此之大的热压罐 ,是不现实的. () 4 减少环境污染和工作人员危害. 电子束 固 化所采用 的树脂体 系不含或含极少 量的有 机挥 发 物 ,也不必使用毒性较大的固化剂 .
1 电子束 固化先进 复合材 料的优
电子束固化先进复合材料之所以受到重视 ,是
( 可与几种传统工艺结合 , 5) 实现连续加工 ( 见 图 1. )
L brt y S L 和 D l a aoa r, R ) o e w e大学合作 , ar 开发了树
维普资讯
第 3期
孙大宽 :先进复合材料一 电子束 固化新应用
11 3
脂, 粘接剂和加工技术 , 研制了装甲车侧挡板 (i Sd e sisu】 R kt ' r)2 .S L还将 电子束 固化技术应用于汽车部 件制造【.美国用电子束 固化技术制备 L n g 3 】 og o 导 f 弹壳体 , 模具材料采用价廉质轻的环氧树脂/ 泡沫和 胶合板 ,取代重达 lO g Ok 的浇铸金属 , 他们还用多 树脂基体进行 电子束共 固化 ,开发新 的电子束 固 J 化树月 和加工技术 ,用于制备飞机进气管道 .电 旨 J
3 国 内外研究进展
电子束 固化先进复合材料始于 2 O世纪 8 O年代 末 9 年代初. 国A rsaa公司首先进行 了探索 , 0 法 e ptl o i 后在加拿大 Wh ehl i se 实验室作进一步研究 . t l 早期工 作主要为丙烯酸脂环氧树脂基体 ,该树脂 电子束 固 化的 不高 ,收缩力大 , 耐湿热性能差.转 向阳离 子固化环氧树脂后 ,发现其具有优异的存储稳定性 , 固化速度快 ,固化收缩率低 ,污染小等优点 ,而其
电子束固化的技术优势
电子束固化的技术优势电子束固化是一种现代化的固化技术，它采用高能电子束照射材料的方式，通过迅速提供能量的方式来固化和干燥产品。
电子束固化具有许多技术优势，包括高效、环保、精确和多功能等方面。
电子束固化技术的高效性是其最显著的优势之一。
相对于传统的热固化或紫外线固化技术，电子束固化的速度更快，固化时间更短。
电子束能够快速提供高能量，使材料迅速固化，从而提高生产效率。
电子束固化还可以进行连续操作，无需等待冷却或干燥时间，进一步提高生产效率。
电子束固化技术具有较高的环保性。
相较于传统的溶剂、热固化或紫外线固化技术，电子束固化不需要使用有害溶剂或添加剂。
电子束固化的过程中不会产生挥发性有机化合物（VOC）的排放，减少了对环境的污染。
电子束固化还可以精确控制能量的投射范围和强度，减少能源的浪费。
这使得电子束固化成为一种绿色环保的固化技术。
第三，电子束固化技术具有极高的精确性。
电子束投射的范围和强度可以精确控制，可以根据不同的产品要求进行调节。
这意味着电子束固化可以实现对材料的局部固化，减少能量浪费。
由于电子束固化的高能量特性，即使对于较厚的材料也能够达到全固化效果，确保固化质量的稳定性和一致性。
电子束固化技术具有多功能的特点。
电子束固化可以应用于各种不同的材料和产品，包括油墨、涂层、胶粘剂、纸张等。
它适用于不同的工业领域，如印刷、涂装、玻璃制造、纸张生产等。
电子束固化还可以实现表面硬化、改变材料特性等功能，提供更多的产品设计和应用可能性。
综上所述，电子束固化技术具有诸多技术优势，包括高效、环保、精确和多功能等方面。
其快速固化速度、无污染排放、精确控制以及适用于不同材料和产品的特点，使得电子束固化成为一种具有广泛应用前景的现代化固化技术。
随着科技的不断发展和进步，电子束固化技术将进一步提升其性能和应用领域，为工业生产提供更加可靠和高效的解决方案。
EBC电子束固化技术
电子束固化（EBC）技术——Electron Beam Curing
电子束，是由空间中同一个方向运动的电子流所组成，用于固化处理的电子束是由电子加速器中的电场将电子不断加速到一定速度而形成的。
Belmax佰耐板生产中所使用的电子束固化（EBC）技术，是指通过高能电子束流辐射树脂基体，引发复合材料体系发生聚合、交联反应，从而形成固化产物。
自90年代末理化板进入实验室领域已有十多年的历史，随着科技的不断进步，二代的光固化技术已无法满足高科技实验室的需求；由先进的电子束固化技术（EBC）所生产出来的第三代理化板——Belmax佰耐板为实验室台面领域带来又一次新的革命。
Belmax佰耐板采用德国进口原材料，板材表面则采用EBC技术，特殊配方树脂及先进的电子束固化（EBC）技术，使得Belmax佰耐板的表面抗腐蚀性能更强、表面抗划痕性能更强、表面抗紫外线性能更强。
太阳直射下板材也不会引起褪色，不易沾上污垢，易于清理与保养。
在实验室等科研环境中，不会释放出对人体产生伤害的有毒物质，是真正健康、无公害的绿色环保产品。
此外，EBC 整个固化过程有害物质的挥发量和有毒生成物也几乎为零，固化速度更快，产品更加节能环保。
浅谈EB固化技术
6 吸收剂量
②.吸收剂量（D）Gy（戈瑞）dE/dm 吸收剂量表示被辐照物质单位质量吸收辐照能量的多少。因为辐射能量在被辐照的
介质中引起的物理和化学变化与介质的吸收剂量是密切相关的。这里必须一提是吸 收剂量中能量密度和能量强度是不同的概念，就电子束能量而言，如电子束能量：
4 EB固化对电子束的要求
在EB固化中，电子束必须具备以下的性能。
具有足够穿透厚约100μM、密度接近1的被辐射物的能力，而且在穿透如此厚度之后仍然具有能
使辐射物引发聚合反应的能量。
必须有足够高能电子浓度，使被辐射照物产生链引发，致链增长最终形成交联聚合物，要想在时
间上和速度上抵制其它引起链终止的因素如氧阻聚，或相反粒子的复合等，具有一定浓度（电子
9 获得高能电子束几个元素-电子源
产生大量的高浓度的电子。目前所用的电子源一般采用冷或热阴极场致发射，俗称 电子枪，还有一种就是等离子轰击阴极二次发射，后者为较新的发展，它能得到更 大的电子束浓度。
10 获得高能电子束几个元素-电子自由运动的空间
辐射固化所用的EB必须是在空间运动的电子流，所谓空间运动的意思即是它不须要 载体，有完全的随意性（在电场的作用下）在与物体作用之前尽量不被俘获，或与 其它粒子产生弹性的（变方向）非弹性（能量损失）的碰撞，否则电子束就失去其应 有的功能。这就要求电子束必须在相对真空的条件下运动。如真空度在10-6（mHg） 时，空间残存的分子自由程为5米，这表示电子在10-6(mHg)的真空中运行时，5m 之内不会碰撞到任何别的粒子。
13 粒子加速器
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电子束固化技术：EB固化vs. UV固化
EB和UV固化的差异
也许理解UV和EB技术的差别，最好的方法是先思考UV和EB能量的本质差别。
光子是UV能量的最小单位，物理学家认为同时具有粒子和波的性质，光子没有质量，光子的能量由光的波长决定的。
大部分UV光固化是采用波长在250-450nm的光。
EB能量的最小单位是电子，不同于光子，电子有质量并带有负电荷。
电子的能量是由用于电子加速的电压决定的。
通常用于电子束固化的电子能量范围是70-300kV。
采用1MV电子束从PMMA底部打入形成的图案
一个简单的UV和EB能量的换算方法是，350nm的UV光子能量等于3.5eV，也就相当于在110kV电压加速下的电子能量。
当加速电子通过电子窗，抵达基材表面的空气层时会被减速，但抵达基材表面时电子束平均能量依然达到70,000eV，也就意味着EB能量是UV能量的20,000倍。
C-H和C-C键能为4-5eV，这就意味着EB可以以电离自由基的形式使化合物断链，而UV是非电离状态。
这就是为什么EB不需要引发剂，自由基可以由电子束直接作用于单体和齐聚体产生。
基于上述对于UV和EB能量的讨论，我们如何定义UV和EB固化的能量？UV固化能量的单位是mJ/cm2或者J/cm2，而EB固化能量的单位是Mrads或kGy。
按照定义，kGy=1J/gram。
用于UV固化的能量范围一般是0.1-0.5J/cm2，而典型的用于丙烯酸体系EB固化的剂量通常为20-40kGy。
另外一个重要的差异，是UV和EB对于固化材料的穿透性。
因为只有当吸收的能量达到一定的能量才能够激发自由基聚合反应。
UV固化的穿透性对于光密度非常敏感，对于透明材料，光固化可以在很深的层面发生(几英寸深度)；然而，UV固化对于光密度很高的不透明材料，能量衰减非常快，底层无法固化。
而固化材料的光密度对于电子束的穿透没有影响，他可以同样穿过透明和不透明的固化材料。
但是，材料的质量密度对于电子束有较大的影响。
对于不同密度的材料，需要通过不同的加速电压来使电子束在一定深度的材料中达到足够的能量。
因此，材料的密度和固化的深度是EB固化设备选型的重要参数。