光引發(fā)劑是光固化系統(tǒng)中的關(guān)鍵材料,與活性稀釋劑、低聚物、添加劑等原料形成配方產(chǎn)品,然后應(yīng)用于終端用戶;光引發(fā)劑的用量雖然不大,但在光固化系統(tǒng)中占有重要地位。從化學(xué)結(jié)構(gòu)來看,光引發(fā)劑大多是帶苯甲?;挠袡C(jī)化合物,如安息香衍生物、聯(lián)苯甲酰衍生物、α-羧基酮、α-氨基酮、膦氧化合物、二苯甲酮、硫雜酮等。
輻射固化工業(yè)價(jià)值鏈。
UV光引發(fā)劑又稱光敏劑或光固化劑,其分子在UV光區(qū)(250-400nm)或可見光區(qū)(400-800nm)具有一定的吸光能力,在直接或間接吸收光能之后,引發(fā)劑分子從基態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)單線狀態(tài),經(jīng)系間轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)三線狀態(tài)。當(dāng)單線狀態(tài)或三線狀態(tài)經(jīng)歷單分子或雙分子化學(xué)作用后,產(chǎn)生活性碎片(自由基、陽離子、陰離子等),從而引發(fā)單體聚合交聯(lián)固化。
光引發(fā)劑有很多種。根據(jù)引發(fā)機(jī)制的不同,光引發(fā)劑主要可分為陽離子光引發(fā)劑和自由基光引發(fā)劑,其中自由基光引發(fā)劑分為裂解型和脫氫型,應(yīng)用最廣泛。根據(jù)吸收輻射的類型,光引發(fā)劑可分為紫外線引發(fā)劑和可見
光引發(fā)劑。
光引發(fā)劑的分類。
光引發(fā)劑行業(yè)的產(chǎn)品型號(hào)及相關(guān)政策。
當(dāng)前業(yè)界主流的光引發(fā)劑品種有907、TPO、184、1173、DETX、ITX、369等,目前主要產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)比較統(tǒng)一,即使各生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)工藝上有一定的差異,但是同一型號(hào)的光引發(fā)劑也有固定的分子結(jié)構(gòu)和純度要求。各種類型的光引發(fā)劑具有不同的分子結(jié)構(gòu),因而具有不同的性能。油漆、墨水生產(chǎn)商需要根據(jù)不同的需求、不同的配方、不同的產(chǎn)品性能選擇不同的光引發(fā)劑進(jìn)行搭配使用。在有色系統(tǒng)中,907與ITX或DETX光引發(fā)劑配合使用,主要應(yīng)用領(lǐng)域有:PCB墨水、粘合劑、印刷墨水、家居裝飾等;1173與TPO配有較好的固化效果,主要應(yīng)用領(lǐng)域有:家具木器清漆、地板涂料、電子產(chǎn)品涂料、塑料制品等
主要光引發(fā)劑的產(chǎn)品類型和應(yīng)用領(lǐng)域。
數(shù)據(jù)來源:智研咨詢整理。
隨著環(huán)境意識(shí)的提高,國家有關(guān)部門對(duì)限制揮發(fā)性有機(jī)化合物排放提出了一系列法律法規(guī)和政策,明確要求2020年揮發(fā)性有機(jī)化合物排放總量比2015年減少10%以上。紫外光固化性能優(yōu)異,有望逐步取代傳統(tǒng)油墨和涂料。
2017年至2019年2019年主要產(chǎn)業(yè)政策。
數(shù)據(jù)來源:智研咨詢整理。
光引發(fā)劑行業(yè)的現(xiàn)狀。
根據(jù)紫外光固化配方產(chǎn)品的不同用途,紫外光固化配方產(chǎn)品一般分為紫外光固化涂料、紫外光固化油墨、紫外光固化粘合劑等。紫外光固化配方產(chǎn)品選擇和混合紫外光單體、紫外樹脂、光引發(fā)劑和添加劑四種成分,以滿足各種基材、各種涂料/印刷工藝、環(huán)境條件和不同涂層性能的要求。
紫外光固化產(chǎn)品各成分的大致比例和功能。
數(shù)據(jù)來源:智研咨詢整理。
一般來說,光固化產(chǎn)品中光引發(fā)劑的使用比例為1-5%,但由于光引發(fā)劑價(jià)格昂貴,其成本占光固化產(chǎn)品總成本的10-15%。
光引發(fā)劑占光固化材料行業(yè)的比例。
光引發(fā)劑的發(fā)展始于西方國家。過去,光引發(fā)劑的生產(chǎn)長(zhǎng)期壟斷在歐美老牌專營企業(yè),如Ciba。隨著光引發(fā)劑專利權(quán)到期,國內(nèi)企業(yè)自主生產(chǎn)發(fā)展迅速,20世紀(jì)末國內(nèi)光引發(fā)劑的生產(chǎn)發(fā)展到一定規(guī)模。據(jù)輻射固化專業(yè)委員會(huì)統(tǒng)計(jì),2018年中國光引發(fā)劑產(chǎn)量為3.78萬噸,比2010年增長(zhǎng)10.22%。
2013年至2018年中國光引發(fā)劑產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)。
數(shù)據(jù)來源:中國感光學(xué)會(huì)輻射固化專業(yè)委員會(huì),智研咨詢整理。
光引發(fā)劑產(chǎn)品主要有184、1173、TPO/TPO-L、TX系列(ITX/DETX)等,其中1173和184是目前應(yīng)用最廣泛的2中光引發(fā)劑產(chǎn)品,2018年1173和184品種產(chǎn)量分別為767噸和6489噸,比重分別為20%和17%。
2016年至2018年中國主要光引發(fā)劑品種產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)。
數(shù)據(jù)來源:中國感光學(xué)會(huì)輻射固化專業(yè)委員會(huì),智研咨詢整理。
2018中國光引發(fā)劑品種產(chǎn)量所占比例。
目前行業(yè)內(nèi)主要企業(yè)有IGM、帆船新材料、久日新材料、強(qiáng)力新材料、固潤科技、雙鍵化工。IGM2014年并購北京英力,2015年并購意大利Lamberti公司光引發(fā)劑業(yè)務(wù),2016年并購德國BASF(巴斯夫)的Irgacure系列光引發(fā)劑業(yè)務(wù),是全球UV涂料、油墨行業(yè)的領(lǐng)先原料和技術(shù)服務(wù)供應(yīng)商;帆船新材料主要從事光引發(fā)劑、腈綸化合物及其衍生物的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。目前,主要光引發(fā)劑產(chǎn)品為907,將在內(nèi)蒙古建設(shè)1.1萬噸光引發(fā)劑(包括TPO、1173、184等品種)和1.8萬噸醫(yī)藥中間體;久日新材料是TPO、DETX、TPO-L等國內(nèi)主要廠家。目前,計(jì)劃在科技創(chuàng)板上市,投資建設(shè)270000噸光引發(fā)劑
光引發(fā)劑的主要制造商。
光引發(fā)劑依托光固化行業(yè)的發(fā)展,環(huán)保促進(jìn)了傳統(tǒng)油墨和涂料的轉(zhuǎn)型升級(jí)。紫外光固化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域的拓展給光引發(fā)劑帶來了新的機(jī)遇。環(huán)保壁壘的不斷提高限制了潛在進(jìn)入者的進(jìn)入,行業(yè)并購整合不斷,光引發(fā)劑行業(yè)集中度提高。
光引發(fā)了劑業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。
UV光固化領(lǐng)域自身的不斷技術(shù)進(jìn)步,將使光固化技術(shù)的應(yīng)用成本更低,效率更高,為UV光固化技術(shù)創(chuàng)造更豐富的應(yīng)用場(chǎng)景,為相關(guān)產(chǎn)品帶來廣闊的市場(chǎng)需求。目前和未來幾年,相對(duì)熱點(diǎn)技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)方向主要包括:①UVLED技術(shù):UVLED技術(shù)是指用LED發(fā)出的光將UV油墨、UV涂料、UV粘合劑等流體轉(zhuǎn)化為固體。與傳統(tǒng)汞燈相比,UVLED光源更節(jié)能,使用壽命更長(zhǎng),UVLED光源不需要預(yù)熱,可以根據(jù)需要隨時(shí)打開或關(guān)閉,使用更加靈活。②水性UV固化材料:水性UV固化材料以水性樹脂為基礎(chǔ),為稀釋劑,采用光固化材料,具備UV光固化技術(shù)和水性涂料技術(shù)。