一、引言

电子束固化（Electron Beam Curing，简称EB固化）是利用高能电子束引发树脂体系聚合交联的辐射固化技术。与紫外光固化（UV固化）不同，EB固化无需光引发剂，高能电子可穿透颜料颗粒和厚膜层，在膜厚方向产生均匀的自由基浓度，实现瞬时深度固化。这一特性使EB固化在高颜料含量、深色体系和厚膜涂装中具有UV固化无法替代的优势。东莞市蒂森新材料有限公司开发的EB电子束固化色浆系列产品，正是针对这一技术场景设计的专用颜料分散体。

EB固化色浆的核心技术挑战在于：颜料颗粒对电子束的散射与吸收、分散剂在辐射场中的稳定性、以及色浆与EB固化树脂体系的相容性。本文从分散机理、电子束与颜料相互作用、辐射固化协同效应三个维度，结合国际一流期刊最新研究成果，对EB电子束固化色浆的技术原理进行深度解析。

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二、技术特点与作用机理

EB固化是指利用加速器产生的高能电子束（通常能量范围80–300 keV）照射涂覆在基材表面的液态树脂涂层，电子在穿透涂层过程中与树脂分子发生碰撞，通过电离作用产生大量自由基和阳离子活性种，引发丙烯酸酯类单体的自由基聚合或环氧树脂的阳离子聚合，使涂层在数秒内从液态转化为固态交联网络的固化技术。

2.1 电子束与颜料颗粒的相互作用

在含颜料的EB固化体系中，高能电子与颜料颗粒的相互作用是影响固化效率的关键因素。根据MDPI Coatings期刊2026年发表的研究（Coatings, 2026, 16(8), 890），EB固化利用高能电子穿透树脂并在整个膜厚方向产生高瞬时浓度的自由基，无需光引发剂即可实现快速均匀交联，这使其特别适用于厚膜和有色体系。

与UV固化中颜料颗粒对紫外光子的强烈吸收和散射不同，电子束的穿透能力主要取决于电子能量和材料密度。有机颜料（如偶氮类、酞菁类）的密度较低（约1.3–1.6 g/cm³），对电子束的衰减作用有限；无机颜料（如钛白粉、氧化铁）密度较高（3.5–5.2 g/cm³），对电子束有一定散射作用，但在常规EB剂量（30–100 kGy）下仍可实现充分固化。

图1 工业用电子束固化设备，高能电子束在屏蔽舱内完成对涂层的辐照固化

2.2 色浆分散体系在辐射场中的稳定性

EB固化色浆中的颜料分散稳定性依赖于超分散剂在颜料表面的锚固与溶剂化链段的空间位阻作用。Polymer International期刊2022年发表的研究（Polym. Int., 2022, DOI: 10.1002/pi.6378）采用机器学习方法设计了基于脂肪族聚酯的超支化聚合物分散剂，用于辐射固化油墨体系，揭示了分散剂化学结构、分子量及与颜料的配比对分散稳定性和固化后漆膜性能的定量影响规律。

在EB辐射场中，分散剂的溶剂化链段可能受到电子轰击而发生链断裂或交联。因此，EB固化色浆的分散剂选择需兼顾：①对颜料表面的强锚固力；②在丙烯酸酯单体中的良好溶剂化；③对电子束辐照的耐受性。蒂森EB色浆采用经过辐射稳定性筛选的超分散剂体系，确保色浆在EB固化前后均保持良好的分散状态，不发生絮凝返粗。

2.3 EB固化与色浆的协同效应

埃因霍温理工大学2026年的研究（Eindhoven University of Technology, 2026）系统报道了电子束引发阳离子聚合驱动环氧涂层结构与性能的构效关系，证明在极短固化时间内即可制备具有良好力学性能且无残留未反应环氧官能团的涂层，无需热后固化处理。这一研究为EB固化色浆在环氧体系中的应用提供了机理支撑。

对于自由基聚合的丙烯酸酯EB体系，色浆中的颜料颗粒虽然不直接参与聚合反应，但可通过以下方式影响固化过程：①颜料表面吸附的分散剂可能与自由基发生链转移反应，影响聚合速率；②高比表面积颜料颗粒可能限制链段运动，影响最终交联密度；③某些无机颜料（如炭黑）具有一定的自由基捕获能力，需通过提高EB剂量补偿。

图2 多色EB固化色浆颜料分散体，颜料颗粒经超分散剂稳定分散于活性稀释剂中

三、应用案例一：深色高遮盖体系的EB固化

在UV固化中，炭黑、钛白等高遮盖颜料对紫外光的强烈吸收导致涂层底层固化不完全，出现"表面固化、底层发粘"的现象。EB固化凭借电子束的强穿透能力，可有效解决这一问题。某家具制造企业采用蒂森EB黑色色浆（炭黑含量35%）配合环氧丙烯酸酯EB树脂，在50 kGy剂量下实现了80 μm厚膜的完全固化，凝胶率达95%以上，而同等条件下UV固化的凝胶率仅为72%。

四、应用案例二：厚膜透明涂层的EB固化

在木地板和装饰板材的耐磨涂层中，通常需要涂覆50–120 μm厚的透明面漆。UV固化在厚膜中存在氧阻聚和光引发剂分布不均的问题。EB固化无需光引发剂，电子束在厚膜中均匀产生自由基，可实现从表及里的一致固化。某板材企业采用蒂森EB透明色浆（纳米二氧化硅改性）配合聚氨酯丙烯酸酯EB树脂，在40 kGy剂量下实现了100 μm厚膜的完全固化，漆膜铅笔硬度达3H，耐磨性（GB/T 1768）优于UV固化涂层15%。

五、应用案例三：EB喷墨印刷中的色浆应用

EB喷墨油墨是近年来快速发展的无溶剂印刷技术，其核心组分即为EB固化色浆。根据《EB喷墨油墨的研制及印刷质量研究》（2025）的报道，EB喷墨油墨中色浆的分散性、黏度、表面张力和固化速度是决定印刷质量的关键因素。蒂森EB色浆采用低黏度活性稀释剂为载体，颜料粒径D90控制在200 nm以下，可满足喷墨打印头的过滤要求（通常要求＜1 μm），在30–60 kGy剂量下实现瞬时固化，印刷速度可达100 m/min以上。

图3 电子束加速器固化装置，电离辐射警示标识表明设备工作时产生高能电子束

六、关键选型参数与使用建议

七、结论

EB电子束固化色浆的技术核心在于利用高能电子束的强穿透能力和无引发剂固化特性，解决UV固化在高颜料含量、深色和厚膜体系中固化不完全的难题。颜料分散稳定性、分散剂辐射耐受性以及色浆与EB树脂的相容性是决定产品性能的三大关键因素。东莞市蒂森新材料有限公司的EB固化色浆系列产品在上述技术维度均经过系统优化，可广泛应用于木地板涂装、板材装饰、EB喷墨印刷等领域。

八、常见问题（FAQ）

Q1：EB固化色浆与UV固化色浆可以通用吗？
A：不建议直接通用。EB固化色浆的分散剂经过辐射稳定性筛选，且不含UV光引发剂；UV固化色浆中的光引发剂在EB体系中可能产生异味或黄变。两者载体树脂也可能不同，混用前需做相容性试验。

Q2：炭黑色浆在EB固化中是否需要更高剂量？
A：是的。炭黑对电子束有一定的散射和自由基捕获作用，通常需要比透明体系高30%–50%的吸收剂量。建议炭黑体系采用50–80 kGy，并通过凝胶率测试确认固化完全。

Q3：EB固化色浆的储存稳定性如何？
A：蒂森EB固化色浆采用超分散剂稳定体系，在阴凉避光条件下（5–35℃）储存期为12个月。储存期间可能出现轻微沉降，使用前搅拌均匀即可，不影响使用性能。

Q4：EB固化是否会导致颜料变色？
A：在正常工艺剂量（≤100 kGy）下，经过耐辐射筛选的有机颜料和无机颜料均不会发生明显变色。但某些偶氮类颜料在极高剂量（＞200 kGy）下可能出现轻微色偏，建议使用前做小试确认。

Q5：EB固化色浆的添加量一般是多少？
A：根据颜色深浅和颜料固含量不同，添加量通常为总配方的2%–15%。浅色（如淡蓝、米黄）约2%–5%，中色约5%–10%，深色（如黑色、深蓝）约10%–15%。具体添加量需通过打样确定，可参考蒂森官网的产品技术数据表。