Mehanizam fotodegradacije PEF-a

Polietilen 2,5-furandikarboksilat (PEF) , kao biopolimer u nastajanju, privukao je široku pozornost zbog svojih ekološki prihvatljivih svojstava. Mehanizam fotodegradacije jedan je od važnih puteva za razgradnju PEF-a, koji uglavnom pokreće kemijske reakcije kroz svjetlosno zračenje, što rezultira promjenama u fizičkim i kemijskim svojstvima materijala.
Fotodegradacija PEF-a uglavnom je posljedica djelovanja ultraljubičastog (UV) zračenja. Energija ultraljubičastog svjetla je dovoljno visoka da prekine kemijske veze u PEF molekularnom lancu, posebno esterske veze. Ova reakcija cijepanja proizvodi slobodne radikale, koji dalje pokreću niz lančanih reakcija. Proces fotodegradacije može se podijeliti u sljedeće faze:
Apsorpcija svjetla: Kada je PEF izložen UV zračenju, specifične kemijske veze u molekuli apsorbiraju svjetlosnu energiju i pobuđuju se u više energetsko stanje.
Raskidanje lanca: Apsorbirana energija uzrokuje kidanje esterskih veza u molekularnom lancu, stvarajući spojeve niske molekularne težine i slobodne radikale.
Reakcija oksidacije: Stvoreni slobodni radikali reagiraju s okolnim molekulama kisika i stvaraju perokside, koji dodatno potiču reakcije kidanja lanca i umrežavanja.
Proizvodi za fotodegradaciju
Produkti fotodegradacije PEF-a uglavnom uključuju kratkolančane polimere i male molekularne organske tvari. Stvaranje ovih proizvoda razgradnje utjecat će na mehanička svojstva i optička svojstva materijala. Studije su pokazale da fotodegradacija može uzrokovati promjene boje i smanjenu prozirnost PEF-a, odražavajući pogoršanje njegovih fizičkih svojstava.
Na stopu fotodegradacije utječu različiti čimbenici, uključujući:
Intenzitet i valna duljina izvora svjetlosti: Različite valne duljine UV zračenja imaju različite učinke na razgradnju PEF-a, a UV-C pojas (200-280 nm) općenito ima najveći utjecaj na razgradnju.
Uvjeti okoliša: Čimbenici okoliša poput temperature, vlažnosti i koncentracije kisika mogu utjecati na proces razgradnje. Na primjer, visoka vlažnost može pospješiti hidrolizu, dodatno ubrzavajući razgradnju.
Aditivi: PEF-u se mogu dodati određeni svjetlosni stabilizatori i antioksidansi kako bi se poboljšala njegova svjetlosna stabilnost i usporila stopa razgradnje.