光硬化性樹脂はなぜ変色するの?自動酸化を解説

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光硬化性樹脂はなぜ変色するの?自動酸化を解説

光硬化性樹脂_変色

光硬化性樹脂が太陽光で変色する理由

光硬化性樹脂は光造形方式の3Dプリンターに素材として使用されます。液体の状態で紫外光などの特定の波長を当てることで硬化します。これで製作されたものは熱や光に弱く、長時間太陽光などに露光することで劣化・変色が起こります。

これは主に自動酸化と呼ばれる反応が起こるためです。

自動酸化とは有機化合物や無機化合物が空気中の酸素と反応して酸化することを言います。身近な例としては、食用油の酸化が挙げられます。油を使用後放置していると変な臭いが発生したり、色が濃くなった経験はないでしょうか。これは自動酸化が起こっているためです。

自動酸化の反応

      樹脂に紫外線が当たり、ポリマー中の炭素・水素結合がそのエネルギーを吸収することにより、結合が切れてラジカルが生成される。
      RH → R・
      このラジカルに空気中の酸素が付加してペルオキシドラジカルを生成する。
      R・+ O2 → RO2・
      ペルオキシドラジカルがポリマー中の炭素・水素結合から水素を引き抜きラジカルを生成する。
      RO2・ + RH → ROOH + R・
      このラジカル同士が結合し、不活性物質を形成する。
      2RO2・ → 不活性物質

このメカニズムにより光硬化性樹脂は劣化していき、発色団(カルボニル基など)・助色団(ヒドロキシル基、アミノ基など)を有する物質が生成されることで変色してしまいます。変色の防止策として、塗装やフィルムなどで表面をコーティングしてなるべく紫外光や酸素との接触を避ける方法が挙げられます。

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