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EB 固化技术的物理基础 中国感光学会辐射固化专业委员会 金有铠 一、 何谓EB EB 表示电子束，是取之于英文 Electron Beam 第一个字母即成为电子束的缩写。与 UV 取之于英文Ultra-Violet 一样。因此UV 表示紫外线，而EB 代表着电子束。所谓EB 固化 也即是电子束固化。 二、 EB 的物理定义 这里所称谓的电子束，是指具有一定能量（运动的）电子在空间聚集在一起沿着同一 方向运动的电子流。要强调的是运动着的，那就必须同一方向的，在空间运动，也就是说 不需要载体。因此它就根本上与我们众所周知的在导体中运动的电功学上称谓的电流完全 不同。虽然它们都是由电子形成。由导体作载体的电流能照明，能取暖，能致冷、能致动。 然而她不能使活性预聚体系固化。就像河水与雨滴一样，河水可以行船、养鱼、发电、而 雨水却可以滋润庄稼浇灌树木花草，洗刷建筑。这就是说电功学上的电流与EB 所表示的 电子束虽然都是由电子组成，由于其组成的形态不同，功能也就不同。要指出的是电功学 上的电流由于它必须依赖导体作为载体，因此一般地说，必须有一个闭环的导体形成的回 路电流才可流动，一旦载体开环，电流就没有了。而EB 因为是空间中运动的电子束，不 需要有载体，因此就物质空间上说它是一个开环。辐射固化正是利用电子在开环中的性能 引发活性预聚体产生交联聚合。 三、 EB 和UV 统称辐射固化。其实EB 和UV 都是一种辐射能量的载体。UV 只不过 是波长在200nm-400nm 之间的一种电磁波。我们通常使用的UV 能源取之于UV 灯管， 而此灯管之所以发出UV ，而是通过其它的能量（电能）将灯管中的气体分子原子激发， 这些被激发的原子（不稳定）反回基态时必须释放出被激时所吸收的能量，释放的方式以 辐射电磁波的形式回到基态。选择适当的分子，给予足够的能量使其激发就可以得到设定 辐射电磁波的波长，如果选择其辐射电磁波的波长在200nm-400nm 之间就成为UV 源。 其实地球上天然能源太阳能就是多以电磁波形式辐射到地球，只不过其辐射电磁波在 400-800 之间大部分可直达地球，而又可被人类眼睛所感观而已。而以紫外、红外、X 射 线、γ射线以及各种宇宙线等等或是被地球大气层散射或是被吸收。其实波长越短的电磁 波在其与物质作用时也显现出微粒性。在辐射化学的研究中就把波长为入的电磁波以能量 为h υ(h/λ)光子来考虑。而快速运动带电粒子（速度越近光速越显现）也表现出波的性 能，如衍射、绕射和干涉，譬如高能电子束也可称为β射线。所以，UV 和EB 都可统称辐 射固化，而在涂料和油墨的涂层固化的作用机理上不尽相同，EB 是UV 的补充和延展。 四、 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100 μM 、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（电子流强度）是必须的。这里我们必须引入辐射化学中三个 重要的物理量。 ① . 电子束能量 E （ ev 电子伏） -25 -19 1ev=0.446 ×10 KWH （千瓦小时） 1ev =1.602 ×10 J （焦耳） -6 1ev=1.6021×10 Gy （戈瑞） 这是电子伏对应于电能，热能和吸收剂量三个关系式。 众所周知，凡是具有质量的物体，只要给以作用力就能得到加速度 F=ma (Ft=mv. 2 E=1/2mv ) 由于电子的质量M 太小，体积也很小，因此要想单纯的以机械力给电子加速 而获得足够能量实际是难以实现的。然而因为电子是带电的粒子，而任何带电粒子在电 场中都可受电场作功而获得能量。因此使电子获得能量最便捷的方法就是使电子在电场 中加速。其已获得的能量以下