Fotodegradatiemechanisme van PEF

Polyethyleen 2,5-furaandicarboxylaat (PEF) , als opkomend biogebaseerd polymeer, heeft brede aandacht getrokken vanwege zijn milieuvriendelijke eigenschappen. Het fotodegradatiemechanisme is een van de belangrijke routes voor PEF-degradatie, dat voornamelijk chemische reacties veroorzaakt door lichtstraling, wat resulteert in veranderingen in de fysische en chemische eigenschappen van het materiaal.
De fotodegradatie van PEF is voornamelijk te wijten aan de werking van ultraviolette (UV) straling. De energie van ultraviolet licht is hoog genoeg om de chemische bindingen in de PEF-molecuulketen te verbreken, vooral de esterbindingen. Deze splitsingsreactie produceert vrije radicalen, die een reeks kettingreacties verder veroorzaken. Het fotodegradatieproces kan in de volgende fasen worden verdeeld:
Lichtabsorptie: Wanneer PEF wordt blootgesteld aan UV-straling, absorberen specifieke chemische bindingen in het molecuul lichtenergie en worden ze opgewonden naar een hogere energietoestand.
Ketensplitsing: De geabsorbeerde energie zorgt ervoor dat de esterbindingen in de moleculaire keten breken, waardoor verbindingen met een laag molecuulgewicht en vrije radicalen worden gevormd.
Oxidatiereactie: De gegenereerde vrije radicalen reageren met de omringende zuurstofmoleculen om peroxiden te vormen, die ketensplitsing en verknopingsreacties verder bevorderen.
Producten voor fotodegradatie
De fotodegradatieproducten van PEF omvatten voornamelijk polymeren met een korte keten en klein moleculair organisch materiaal. De vorming van deze afbraakproducten zal de mechanische eigenschappen en optische eigenschappen van het materiaal beïnvloeden. Studies hebben aangetoond dat afbraak door licht kleurveranderingen en een verminderde transparantie van PEF kan veroorzaken, wat de verslechtering van de fysieke eigenschappen ervan weerspiegelt.
De snelheid van fotodegradatie wordt beïnvloed door verschillende factoren, waaronder:
Lichtbronintensiteit en golflengte: Verschillende golflengten van UV-straling hebben verschillende effecten op de afbraak van PEF, en de UV-C-band (200-280 nm) heeft over het algemeen de grootste impact op de afbraak.
Omgevingsomstandigheden: Omgevingsfactoren zoals temperatuur, vochtigheid en zuurstofconcentratie kunnen het afbraakproces beïnvloeden. Een hoge luchtvochtigheid kan bijvoorbeeld hydrolyse bevorderen, waardoor de afbraak verder wordt versneld.
Additieven: Bepaalde lichtstabilisatoren en antioxidanten kunnen aan PEF worden toegevoegd om de lichtstabiliteit te verbeteren en de afbraaksnelheid te vertragen.