2017年中国辐射固化行业市场概况及行业发展趋势分析【图】

    1、辐射固化材料

    （1）辐射固化简介

    ① 辐射固化技术

    辐射固化是一种借助于能量照射实现化学配方（涂料、油墨和胶黏剂）将液态快速固化的加工过程，其主要原理是指借助能量照射（UV 或者电子束）的方式引发具有化学活性的液体配方（含有不饱和双键的树脂、单体等化学配方）引发链式聚合反应形成不溶性的固态的一项技术。辐射固化技术主要包括紫外线（UV）固化（简称“UV 光固化”）和电子束（EB）固化（简称“EB 固化”）两大类。由于 UV 光固化技术应用较为广泛，占全球辐射固化市场的 90%以上，因此UV 光固化也被作为辐射固化的简称。

    通过辐射固化技术，UV 涂料、UV 油墨等可实现在多种基材表面以超过传统热固化涂料/油墨数百倍乃至数千倍的速度迅速固化形成保护层。辐射固化技术应用示意图（左图为 UV 光固化汽车修补，右图为 UV 光固化印刷）

资料来源：公开资料整理

    相关报告：智研咨询发布的《2017-2022年中国辐射固化市场专项调研及投资战略研究报告》

    辐射固化技术与传统的溶剂型热固化技术相比，具备固化速度快、可瞬间成膜，不含挥发性溶剂、环境污染小、安全性高，能耗低，占地小、设计紧凑、适合流水线操作，生产成本低，涂层性能优异等多方面的优势。辐射固化技术是一种高效、环保、节能、优质的材料表面处理技术，被誉为面向 21 世纪绿色工业的新技术。2004 年 5 月在美国夏洛特市召开的北美辐射固化国际会议上，光固化和电子束固化技术被归纳为“5E”特点的工业技术：Efficient(高效)；Enabling （适应性广）；Economical （经济）；Energy saving （节能）；Environmentalfriendly（环境友好）。

    a、Efficient-高效

    UV 光固化配方产品最常见是 UV 涂料、UV 油墨和 UV 胶黏剂。他们最大的特点是固化速率快，一般在几秒到几十秒时间，最快可在 0.05-0.1 秒的时间内固化，是目前各种涂料、油墨、胶黏剂中干燥固化速度最快的。如 UV 光纤涂料最快的已达到 1500-3000m/min，UV 胶印油墨也可适应 100-400m/min 的印刷速度，这就能满足大规模自动化流水线的生产要求，大大提高了生产效率，还节省了半成品堆放的空间。而通常溶剂型或热固型涂料、油墨和胶黏剂干燥固化的时间需要数小时甚至几天，需要很大的生产车间来堆放半成品。

    b、Enabling-适应性广

    UV 光固化配方产品可用于多种基材，如纸张、木材、塑料、金属、皮革、石材、玻璃、陶瓷等，特别对一些热敏性材质（如纸张、塑料或电子元器件等）尤其适用。

    c、Economical-经济

    UV 光固化配方产品的生产效率高、能耗低；而且光固化设备投资相对低，易实现流水线生产，厂房占地面积小，可节省大量投资；不含溶剂，减少污染，也节省资源，综合考虑是经济的。

    d、Energy Saving-节能

    UV 光固化配方产品是常温快速固化，其能耗只有热固化配方产品的1/10-1/5。光固化仅需要用于激发光引发剂的辐射能，而不需要像热固化那样需要加热基材、材料和周围空间，还要蒸发出稀释用的溶剂或水，耗费大量能量。

    e、Environmental friendly-环境友好

    UV 光固化配方产品的另一个优势是不含挥发性溶剂，所用的活性稀释剂都是高沸点有机物-丙烯酸多功能单体，而且固化时都参与交联聚合，成为交联网状结构的一部分，不会造成空气的污染，减少了对人体的危害及火灾的危险性，是一类环境友好的产品。

    ② 辐射固化配方产品（UV 光固化配方产品）

    UV 光固化配方产品是利用 UV 紫外光的中、短波（300-800 纳米）在 UV 光辐射下，液态 UV 材料中的光引发剂受刺激变为自由基或阳离子，从而引发含活性官能团的高分子材料（树脂）聚合成不溶/不熔的固体涂膜的过程。根据 UV 光固化配方产品用途的不同，一般可将 UV 光固化配方产品分为 UV 光固化涂料、UV光固化油墨、UV 光固化胶黏剂等。

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    UV 光固化配方产品最早应用在木器涂料领域，随着世界各国对环境保护的重视，对大气排放 VOC 进行严格的立法限制，光固化产品的优越性更为突出，其产品的应用领域取得了快速的拓展，从传统的木器涂料扩展到纸张上光油、印刷油墨、金属、塑料、光纤、光盘、线路板、航空航天、军事伪装、3D 立体造型、牙科等各个应用领域，同时，还在不断的开发新产品以开拓光电子、电池、可直接接触的食品包装、太阳能光伏、医用诊断等各个市场领域。

    在我们日常生活中，从手机、纸币、食品及生活用品的外包装、家具、地板、CD/DVD 光盘、平板显示器等，到大型的汽车、飞机、军舰等，都不同程度的使用了 UV 光固化涂料或油墨。UV 光固化配方产品的应用已经渗透到人们日常生活中。

    UV 光固化涂料/油墨因其无污染、效率高等优点而广泛应用于建筑材料、体育用品、电子通讯、包装材料和汽车部件等不同领域。随着环境保护的要求日益提高，UV 光固化涂料/油墨的应用已部分代替传统的固化涂料，被视为未来涂料/油墨的主要发展方向之一。

    ③ 辐射固化的化学体系

    辐射固化的化学体系一般包括 UV 单体、UV 树脂、光引发剂、助剂等成分。其实质就是通过对 UV 单体、UV 树脂、光引发剂、助剂这四大类组分进行选择、成分配比并加以混合，以使其能满足各种基材、各种涂装/印刷工艺、环境条件以及不同涂层性能的要求。

    UV 单体在辐射固化涂料/油墨中主要是用作稀释剂以降低化学体系的黏度，分子结构含有一个或多个双键，称作单官能团活性单体或多官能团活性单体。这种活性单体可与低聚物或其他单体发生反应，参与辐射固化过程，由于不含挥发性物质，不会对大气造成污染。

    UV 树脂在辐射固化配方中起着重要作用，它决定了涂料、油墨、胶黏剂等在辐射固化后的整体性能。大多数 UV 树脂都是不同类型丙烯酸树脂，分子量一般不大。

    光引发剂在紫外光的作用下产生自由基和阳离子。这两种粒子在化学体系中都是高能活性基团，可以引发单体、低聚物和聚合物的不饱和双键的交联固化。由于电子本身能引发化学体系的交联反应，因此 EB 固化不需要光引发剂。最常用的助剂是稳定剂，主要用于防止配方用料在贮存时出现凝胶化现象，或防止配方体系在暗光条件下自动固化。此外，其他一些助剂，包括颜料、染料、消光剂、消泡剂、流平剂、附着力促进剂等在改善最终固化性能中也发挥着各自不同的作用。助剂在辐射固化中虽然并不直接参与固化过程，然而其作用不可忽视。

    相比于传统溶剂型涂料，UV 光固化配方产品（UV 涂料/油墨）通过加入 UV单体替代传统的稀释用的溶剂或水，从而可有效降低溶剂挥发，节能环保，同时还可参与整个光固化反应。

溶剂型涂料与 UV 光固化涂料的配方对比图

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    2、全球辐射固化市场概况

    UV 光固化行业上世纪 70 年代兴起于发达国家，已逐渐形成欧洲、北美与亚洲三大地区性市场，虽然目前行业的发展受到全球经济不振的影响，但在全球依然保持了平稳较快增长。

    全球目前的三大地域性 UV/EB 固化国际市场为：美洲市场（北美与拉丁美洲），欧洲、中东和非洲地区市场（EMEA 地区）及亚洲地区市场（中国、日本、韩国等）。

    据估计，UV/EB 固化配方产品 2015 年全球市场用量大约 53.3 万吨。其中，亚洲所占市场份额最大，其次为 EMEA 地区，包括欧洲、中东和非洲地区（估计为 16.4 万吨），再次为美洲。在亚洲地区中，中国占市场份额最大，日本其次。在 EMEA 地区（欧洲、中东和非洲），欧洲市场占统治地位。美洲包括北美地区和拉丁美洲地区，北美市场占统治地位。

    此外，按照辐射固化配方产品应用领域分类，2015 年度工业涂料消费量居首，约消耗全球市场 44%的辐射固化配方产品；透明清漆与上光油及电子学产品位于其次，分别消耗了全球 20%的辐射固化配方产品；再次为印刷油墨，消耗量约占全球辐射固化配方产品消耗量的 11%；其余为其他类产品应用，约占全球辐射固化配方产品市场消耗量的5%。

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    在全球 UV/EB 固化原材料市场中,2015 年全球共消耗 UV/EB 固化原材料为53.3 万吨，包括专门供 UV/EB 固化使用的各种单体、低聚物、光引发剂与添加剂（颜料和非反应性助剂）等。2015 年全球辐射固化原料市场中，单体与低聚物是 UV/EB 固化使用得最多的原材料，其中单体的全球市场消耗量为 26.4 万吨、低聚物的全球市场消耗量为 20.7 万吨、光引发剂的全球市场消耗量为 5.3 万吨、颜料和非反应性助剂等各种添加剂的全球市场消耗量约为 0.9 万吨。

资料来源：公开资料、智研咨询整理

    3、中国辐射固化市场概况

    2015 年我国辐射固化配方产品总产量约为 11.21 万吨，总产值约为 58.42亿元。其中，UV 涂料所占份额最大，总产量 6.82 万吨,占全国辐射固化配方产品比例为 60.78%；其次为 UV 油墨，2015 年全国 UV 油墨总产量达到 4.23 万吨,占全国辐射固化配方产品比例为 42.34%。UV 黏合剂所占比例最小，2015 年全国UV 黏合剂总产量约为 0.16 万吨,约占 1.47%的市场份额。

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    UV 涂料作为辐射固化配方产品市场份额最大的一类产品，2015 年我国 UV涂料总产量为 6.82 万吨，总产值为 33.99 亿元。与 2014 年相比，其生产总量略有下降 0.70%，然而 2015 年 UV 涂料总产值较 2014 年相比，其生产总值增长率约为 12.52%。2015 年我国 UV 涂料下游应用主要集中于竹木、塑料、手机和纸张等领域。

    另一重要的辐射固化配方产品 UV 油墨 2015 年总产量为 4.23 万吨，比 2014年增长了近 2.02%；总产值为 22.37 亿元，比 2014 年略有下降 0.80%。2015 年我国 UV 油墨下游应用领域主要集中在光成像、丝印、胶印和凹印等领域，其中，UV 光纤油墨增长迅速，相较于 2014 年的 1,481 吨，2015 年我国 UV 光纤油墨产量为 1,819 吨，增长率为 22.8%。此外，UV 喷墨油墨和 UV-LED 喷墨油墨发展速度加快，趋势向好。

    另一辐射固化产品 UV 黏合剂，2015 年总产量为 1,649 吨，相较于 2014 年的 1050 吨增长了约 57%，总产值为 2.05 亿元，比 2014 年总产值下降 43.08%。

    4、辐射固化材料行业发展趋势

    ① “5E”特点助力辐射固化产品市场持续发展

    辐射固化技术作为一种先进的材料表面处理技术，具有“5E”特点。相比于传统固化技术，采用辐射固化技术可使固化速度加快，降低施工能耗，固化产品性能优异，辐射固化体系中不含溶剂，辐射固化后几乎 100%固化，VOC 排量极低。这些独特的优势也是传统固化技术所难以比拟的。

    随着人类对环境保护问题的日益关注，各国政府都加强了在控制挥发性有机物排放方面的立法。在这一背景的推动下，辐射固化技术在全世界特别是西方发达国家迅速发展起来。在经历了近半个世纪的发展，辐射固化产业现在已经成为全球产业链中的一个组成环节。现在，辐射固化用户的关注点已经从最初的环保逐渐转移到其另一优异特性-高效。辐射固化技术可以实现基材表面涂层的瞬时固化，这一特点大大提高了生产效率，经辐射固化加工的产品，可以立即进行码放或包装，并及时出货发运。

    目前，辐射固化材料因其无污染、效率高等优点而广泛应用于各种领域。虽然辐射固化市场在全球相关的产品市场所占份额仍然很小，但每年仍在稳步增长。随着人民生活水平和环保观念的持续提高，辐射固化产品市场也会逐步增长。

    ② 发展新兴技术及拓展辐射固化产品在新兴领域的应用是未来主要方向辐射固化于 20 世纪 60-70 年代，在欧美市场上初步确立了自身的产业地位。从欧美 40 余年的发展经验来看，辐射固化技术不断的发展以及向新的应用领域渗透是辐射固化产品市场增长的一种长期驱动力。

    辐射固化产业经过近半个世纪的发展，业内许多技术已经趋于成熟。在欧美辐射固化市场，除了对业内已成熟的技术推陈出新之外，还为新的市场应用提供机会，并进一步提高新技术的市场增长率。许多新兴技术已经成为全球市场的重点研究领域。

    例如：目前在欧洲市场上，水性 UV 涂料作为一种低 VOC 的环保性涂料已经应用于金属卷材、交通工具、一般金属基材和塑料基材上。随着水性UV 涂料的性能不断提升，其应用领域也将进一步拓展。此外，3D 打印技术是目前制造行业的发展重点，UV 光固化高分子聚合材料作为 3D 打印耗材的主力，未来几年仍将保持高速增长。发展新兴技术以及拓展辐射固化产品在新兴领域的应用是未来辐射固化材料行业主要发展方向。

    ③ 中国将成为辐射固化市场成长最快的地区

    我国经济近年来一直保持了快速、平稳的发展势头。辐射固化产品市场亦在在这一形式下迅速发展壮大，一直保持着强劲的增长速度。2012 年亚洲市场已成为全球最大的辐射固化市场，超过一直位居榜首的欧洲市场。中国也超过日本，成为亚洲市场中辐射固化材料消耗量最多的国家。此外，2010-2015 年中国辐射固化材料市场消耗量平均年增长率高达 15%，远高于其他国家同期年平均增长率。在未来一段时间里，中国将是全球辐射固化产品市场容量最大和发展最快的地区。

    5、辐射固化材料行业发展前景

    随着国家和社会公众对环保产品要求的不断提高，辐射固化技术越来越成为制造环保产品的必要条件，再加上多年的技术积累、企业环保意识增强，我国辐射固化行业进入了高速发展的时期。我国已经成为世界主要的辐射固化原材料和配方产品的生产、应用以及原材料出口大国，多数产品已经达到世界先进水平。

    2012 年以来，国内外经济环境出现新变化。一方面发达经济体不景气造成外需收缩；另一方面国内资源和劳动力成本上涨，投资和消费增长趋缓，经济增速持续回落。但由于市场对绿色环保产品的需求，辐射固化产品仍处于需求旺盛的阶段。

    此外，我国是世界第一大涂料/油墨生产和消费国，并且辐射固化产品主要应用于涂料和油墨领域，但我国辐射固化涂料在工业涂料中的占比为 0.5%，这一数据远低于世界平均水平（1.72%～2%）,其产业结构亟需升级。未来我国在辐射固化涂料与油墨上依然有很大发展空间和潜力。《中国涂料行业十三•五规划》指出，十三五期间木器涂料重点研发项目为：进一步开展水性木器涂料及涂装工艺研究，重点解决底漆的封闭防胀筋问题以及水性涂料流平、丰满度等外观问题；推进 UV 涂料、高固体分 PU 涂料、水性 UV 涂料、水性双组分丙烯酸聚氨酯涂料、粉末涂料等环境友好型木器涂料及关键原材料(如树脂等)的开发及应用。国家鼓励发展辐射固化涂料，将使我国成为全球辐射固化产品市场容量最大和发展最快的地区。