Mechanizm fotodegradacji PEF

2,5-furanodikarboksylan polietylenu (PEF) , jako powstający polimer pochodzenia biologicznego, przyciąga powszechną uwagę ze względu na swoje właściwości przyjazne dla środowiska. Mechanizm fotodegradacji jest jedną z ważnych ścieżek degradacji PEF, która wyzwala głównie reakcje chemiczne poprzez promieniowanie świetlne, skutkujące zmianami właściwości fizycznych i chemicznych materiału.
Fotodegradacja PEF wynika głównie z działania promieniowania ultrafioletowego (UV). Energia światła ultrafioletowego jest wystarczająco wysoka, aby rozerwać wiązania chemiczne w łańcuchu molekularnym PEF, zwłaszcza wiązania estrowe. Ta reakcja rozszczepienia wytwarza wolne rodniki, które dodatkowo wyzwalają szereg reakcji łańcuchowych. Proces fotodegradacji można podzielić na następujące etapy:
Absorpcja światła: Kiedy PEF jest wystawiony na działanie promieniowania UV, specyficzne wiązania chemiczne w cząsteczce absorbują energię świetlną i są wzbudzane do wyższego stanu energetycznego.
Rozerwanie łańcucha: Pochłonięta energia powoduje rozerwanie wiązań estrowych w łańcuchu molekularnym, tworząc związki o niskiej masie cząsteczkowej i wolne rodniki.
Reakcja utleniania: Wytworzone wolne rodniki reagują z otaczającymi cząsteczkami tlenu, tworząc nadtlenki, które dodatkowo sprzyjają reakcjom rozszczepienia łańcucha i sieciowania.
Produkty fotodegradacji
Produkty fotodegradacji PEF obejmują głównie polimery krótkołańcuchowe i drobnocząsteczkową materię organiczną. Tworzenie się tych produktów degradacji będzie miało wpływ na właściwości mechaniczne i właściwości optyczne materiału. Badania wykazały, że fotodegradacja może powodować zmiany koloru i zmniejszenie przezroczystości PEF, odzwierciedlając pogorszenie jego właściwości fizycznych.
Na szybkość fotodegradacji wpływa wiele czynników, w tym:
Intensywność źródła światła i długość fali: Różne długości fal promieniowania UV mają różny wpływ na degradację PEF, a pasmo UV-C (200–280 nm) ma na ogół największy wpływ na degradację.
Warunki środowiskowe: Czynniki środowiskowe, takie jak temperatura, wilgotność i stężenie tlenu, mogą wpływać na proces degradacji. Na przykład wysoka wilgotność może sprzyjać hydrolizie, jeszcze bardziej przyspieszając degradację.
Dodatki: Do PEF można dodać pewne stabilizatory światła i przeciwutleniacze, aby poprawić jego odporność na działanie światła i spowolnić tempo degradacji.