Mechanizmus fotodegradácie PEF

Polyetylén 2,5-furandikarboxylát (PEF) , ako vznikajúci polymér na biologickej báze, pritiahol širokú pozornosť vďaka svojim ekologickým vlastnostiam. Mechanizmus fotodegradácie je jednou z dôležitých ciest degradácie PEF, ktorá spúšťa najmä chemické reakcie prostredníctvom svetelného žiarenia, ktorých výsledkom sú zmeny fyzikálnych a chemických vlastností materiálu.
Fotodegradácia PEF je spôsobená najmä pôsobením ultrafialového (UV) žiarenia. Energia ultrafialového svetla je dostatočne vysoká na to, aby prerušila chemické väzby v molekulovom reťazci PEF, najmä esterové väzby. Táto štiepna reakcia produkuje voľné radikály, ktoré ďalej spúšťajú sériu reťazových reakcií. Proces fotodegradácie možno rozdeliť do nasledujúcich etáp:
Absorpcia svetla: Keď je PEF vystavený UV žiareniu, špecifické chemické väzby v molekule absorbujú svetelnú energiu a sú excitované do stavu vyššej energie.
Štiepenie reťazca: Absorbovaná energia spôsobuje prerušenie esterových väzieb v molekulárnom reťazci, čím vznikajú zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou a voľné radikály.
Oxidačná reakcia: Vzniknuté voľné radikály reagujú s okolitými molekulami kyslíka za vzniku peroxidov, ktoré ďalej podporujú štiepenie reťazca a zosieťovacie reakcie.
Produkty fotodegradácie
Medzi produkty fotodegradácie PEF patria najmä polyméry s krátkym reťazcom a organické látky s malými molekulami. Tvorba týchto degradačných produktov ovplyvní mechanické vlastnosti a optické vlastnosti materiálu. Štúdie ukázali, že fotodegradácia môže spôsobiť farebné zmeny a zníženú transparentnosť PEF, čo odráža zhoršenie jeho fyzikálnych vlastností.
Rýchlosť fotodegradácie je ovplyvnená rôznymi faktormi, vrátane:
Intenzita a vlnová dĺžka svetelného zdroja: Rôzne vlnové dĺžky UV žiarenia majú rôzne účinky na degradáciu PEF a UV-C pásmo (200-280 nm) má vo všeobecnosti najväčší vplyv na degradáciu.
Podmienky prostredia: Faktory prostredia, ako je teplota, vlhkosť a koncentrácia kyslíka, môžu ovplyvniť proces degradácie. Napríklad vysoká vlhkosť môže podporovať hydrolýzu, čím ďalej urýchľuje degradáciu.
Prísady: Do PEF možno pridať určité stabilizátory svetla a antioxidanty, aby sa zlepšila jeho stabilita voči svetlu a spomalila sa rýchlosť degradácie.