A PEF fotodegradációs mechanizmusa

Polietilén 2,5-furándikarboxilát (PEF) , mint feltörekvő bioalapú polimer, környezetbarát tulajdonságai miatt széles körben felkeltette a figyelmet. A fotodegradációs mechanizmus a PEF lebomlásának egyik fontos útja, amely főként fénysugárzáson keresztül kémiai reakciókat vált ki, ami az anyag fizikai és kémiai tulajdonságainak megváltozását eredményezi.
A PEF fotodegradációja elsősorban az ultraibolya (UV) sugárzás hatására következik be. Az ultraibolya fény energiája elég magas ahhoz, hogy megszakítsa a PEF molekulalánc kémiai kötéseit, különösen az észterkötéseket. Ez a hasítási reakció szabad gyököket termel, amelyek további láncreakciókat indítanak el. A fotodegradációs folyamat a következő szakaszokra osztható:
Fényelnyelés: Amikor a PEF UV-sugárzásnak van kitéve, a molekulában lévő specifikus kémiai kötések elnyelik a fényenergiát, és magasabb energiájú állapotba gerjesztődnek.
Láncszakadás: Az elnyelt energia hatására a molekulaláncban lévő észterkötések megszakadnak, kis molekulatömegű vegyületeket és szabad gyököket képezve.
Oxidációs reakció: A keletkező szabad gyökök reakcióba lépnek a környező oxigénmolekulákkal peroxidokat képezve, amelyek tovább elősegítik a láncszakadást és a térhálósodási reakciókat.
Fotodegradációs termékek
A PEF fotodegradációs termékei főként rövid szénláncú polimereket és kis molekulájú szerves anyagokat tartalmaznak. Ezeknek a bomlástermékeknek a kialakulása befolyásolja az anyag mechanikai és optikai tulajdonságait. Tanulmányok kimutatták, hogy a fotodegradáció színváltozásokat és a PEF átlátszóságának csökkenését okozhatja, ami a fizikai tulajdonságainak romlását tükrözi.
A fotodegradáció sebességét számos tényező befolyásolja, többek között:
Fényforrás intenzitása és hullámhossza: A különböző hullámhosszú UV-sugárzás eltérő hatással van a PEF lebomlására, és általában az UV-C sáv (200-280 nm) van a legnagyobb hatással a degradációra.
Környezeti feltételek: A környezeti tényezők, például a hőmérséklet, a páratartalom és az oxigénkoncentráció befolyásolhatják a lebomlási folyamatot. Például a magas páratartalom elősegítheti a hidrolízist, tovább gyorsítva a degradációt.
Adalékok: Bizonyos fénystabilizátorok és antioxidánsok adhatók a PEF-hez a fénystabilitás javítása és a lebomlási sebesség lassítása érdekében.