一、引言

电子束（Electron Beam，EB）固化是利用低能电子加速器发射的高能电子束直接辐照涂层/油墨/色浆体系，通过辐射电离引发自由基聚合，使液态膜在毫秒级内完成交联固化的一种表面工程技术。与传统UV固化依赖光引发剂吸收紫外光不同，EB固化无需光引发剂、可实现深层固化、无溶剂排放，是目前公认最清洁、最高效的辐射固化路线之一。近年来，随着低能自屏蔽电子束装备成本下降，EB固化在软包装、木器、3C塑料、金属卷材及复合材料领域的应用快速扩展。作为东莞市蒂森新材料有限公司在辐射固化色浆方向的重点产品，EB固化色浆的核心竞争力在于颜料在丙烯酸酯齐聚物体系中的稳定分散，以及色浆本身对电子束引发自由基聚合的"惰性"——即着色过程不干扰主成膜反应。本文从自由基产生、颜料分散稳定、氧阻聚抑制三个层面，系统解析EB固化色浆的技术机理与关键选型依据。

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图1 低能自屏蔽电子束加速器整机（EB固化涂装核心装备）

二、技术特点与机理

EB固化色浆是指分散于活性丙烯酸酯齐聚物/单体载体中、可直接配合EB辐照完成自由基交联的颜料浓缩色浆。其固化机理与UV有本质区别，可归纳为"三要素"。

2.1 自由基的直接电离产生（无光引发剂路径）

电子束以150～300 keV能量射入涂层时，与树脂分子发生非弹性碰撞，产生大量二次电子及激发态物种，经由夺氢、键均裂等过程直接生成碳中心自由基，进而引发丙烯酸酯双键加成聚合。这一机理使EB体系无需添加安息香醚、α-羟基酮等光引发剂，从根源上消除了光引发剂残留导致的黄变、迁移与异味问题。辐射固化领域的长期综述（Progress in Organic Coatings系列，近年持续追踪EB/UV对比研究）指出：EB固化的交联密度与剂量直接相关，典型工作剂量在20～60 kGy，而加速电压决定电子在涂层中的穿透深度。

2.2 颜料在丙烯酸酯载体中的分散稳定机理

EB色浆的载体为丙烯酸酯齐聚物（如环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯）与活性稀释单体，极性较低、黏度中等。颜料在其中的稳定分散依赖润湿剂/分散剂在颜料表面的锚固与空间位阻：高分子分散剂通过锚固基团吸附于颜料表面，溶剂化链段在丙烯酸酯载体中充分伸展形成立体稳定层，抑制颗粒絮凝与返粗。ACS Applied Materials & Interfaces、RSC Advances等期刊近年来的研究反复证实：分散剂锚定基团与颜料表面化学位点的匹配度，以及溶剂化链与载体树脂的相容性，是决定色浆细度、着色力与储存稳定性的两个关键变量。蒂森公司在EB色浆中采用与丙烯酸酯载体高度相容的分散体系，目标细度可控制在≤5 μm（刮板细度计法）。

图2 高浓度酞菁蓝EB固化色浆料体实拍（细腻、无返粗）

2.3 氧阻聚的本质差异

自由基聚合易被空气中氧气淬灭（氧阻聚），导致涂膜表面发黏。UV固化常需氮气保护或加大光引发剂用量；而EB固化因电子束剂量高、自由基产生速率远大于氧扩散到涂膜表面的速率，且可在低氧气氛下运行，表面固化显著优于UV。这也是EB色浆配方无需额外添加抗氧剂型助剂、并能保持低黄变的重要原因。

图3 电子束加速管与真空辐照系统（剂量与穿透深度由加速电压控制）

三、应用案例一：软包装EB固化里印色浆

在塑料软包装里印领域，EB固化色浆需与OPP/CPP膜、胶黏剂体系兼容，并满足复合牢度与耐迁移要求。某软包装客户采用蒂森EB酞青蓝色浆，载体为聚氨酯丙烯酸酯齐聚物，颜料含量约25%，经双螺杆/砂磨机研磨至细度≤5 μm，在180 kV、30 kGy剂量下固化。复合后按GB/T 8808测试剥离强度，实测≥3.0 N/15 mm，48 h无迁移渗色。

四、应用案例二：木器EB固化着色底漆

木器EB固化要求色浆在高填充底漆中不影响层间附着与打磨性。某家具板客户使用蒂森EB炭黑色浆，配方中环氧丙烯酸酯为主体，色浆添加量3%～5%。固化后按GB/T 4893.4做耐干热、按GB/T 9286划格测附着力（0级），涂层硬度达H（GB/T 6739），且无传统UV常见的表面发黏问题。

五、应用案例三：金属卷材EB着色涂层

金属卷材EB固化线速度高，要求色浆低黏、流平快、深层固化。某卷材客户采用蒂森EB耐候性无机+有机颜料拼色色浆，涂层厚度20 μm，250 kV加速电压保证电子穿透，固化后按ISO 12944进行耐盐雾与划格附着（≤1级），表面电阻与外观均满足家电预涂板要求。

六、选型关键参数与使用建议

EB固化色浆选型应围绕颜料耐辐照性、细度、载体相容性与固化剂量四要素展开，关键指标如下表。

使用建议：①黑色/深色颜料对电子能量有吸收，宜适当提高剂量或降低膜厚；②EB色浆对含水/含胺组分敏感，勿与水性体系混存；③上机前做小试固化曲线，确认剂量—表干—性能匹配。更多产品技术参数可参阅蒂森新材料官网。

七、结语

EB固化色浆的技术核心是"无光引发剂的自由基直接产生+丙烯酸酯载体中的稳定颜料分散+低氧阻聚的深层快速固化"。蒂森公司围绕这三要素优化分散体系与载体相容性，可提供细度≤5 μm、附着优良、耐候稳定的EB固化色浆，满足软包装、木器与金属卷材等场景。

八、常见问题（FAQ）

Q1：EB固化色浆为什么不需要光引发剂？
A：电子束能量远高于紫外光子，可直接电离树脂分子产生自由基，无需光引发剂吸收光能再裂解，因此配方中可省去光引发剂，黄变与迁移更低。

Q2：EB色浆的细度为什么要控制在5 μm以内？
A：细度直接影响光泽、遮盖力与分散稳定性，颗粒过粗会导致返粗、絮凝和表面颗粒，按GB/T 6753.1刮板细度计控制≤5 μm是行业通用要求。

Q3：深色EB涂层固化剂量为什么要提高？
A：黑色/深色颜料吸收电子能量并遮蔽下层双键，使有效固化剂量降低，因此需适当提高辐射剂量或降低单次涂覆厚度以保证深层固化。

Q4：EB固化相比UV固化在表面固化上有何优势？
A：EB的自由基产生速率远大于氧气扩散到膜面的速率，氧阻聚显著弱于UV，膜表不易发黏，在高颜料含量深色体系中优势更明显。

Q5：EB色浆能否与UV色浆混用？
A：两者载体虽均为丙烯酸酯，但EB色浆不含光引发剂，混用后在UV线下无法充分表干，不建议混用，应按固化方式分开使用。