Meccanismo di fotodegradazione del PEF

Polietilene 2,5-furandicarbossilato (PEF) , in quanto polimero emergente a base biologica, ha attirato l'attenzione diffusa grazie alle sue proprietà rispettose dell'ambiente. Il meccanismo di fotodegradazione è uno dei percorsi importanti per la degradazione del PEF, che innesca principalmente reazioni chimiche attraverso la radiazione luminosa, con conseguenti cambiamenti nelle proprietà fisiche e chimiche del materiale.
La fotodegradazione del PEF è dovuta principalmente all'azione delle radiazioni ultraviolette (UV). L'energia della luce ultravioletta è sufficientemente elevata da rompere i legami chimici nella catena molecolare del PEF, in particolare i legami esterei. Questa reazione di scissione produce radicali liberi, che innescano ulteriormente una serie di reazioni a catena. Il processo di fotodegradazione può essere suddiviso nelle seguenti fasi:
Assorbimento della luce: quando il PEF è esposto alla radiazione UV, specifici legami chimici nella molecola assorbono l'energia luminosa e vengono eccitati in uno stato energetico più elevato.
Scissione della catena: l'energia assorbita provoca la rottura dei legami esterei nella catena molecolare, formando composti a basso peso molecolare e radicali liberi.
Reazione di ossidazione: i radicali liberi generati reagiscono con le molecole di ossigeno circostanti per formare perossidi, che promuovono ulteriormente la scissione della catena e le reazioni di reticolazione.
Prodotti di fotodegradazione
I prodotti di fotodegradazione del PEF comprendono principalmente polimeri a catena corta e piccola materia organica molecolare. La formazione di questi prodotti di degradazione influenzerà le proprietà meccaniche e le proprietà ottiche del materiale. Gli studi hanno dimostrato che la fotodegradazione può causare cambiamenti di colore e una diminuzione della trasparenza del PEF, riflettendo il deterioramento delle sue proprietà fisiche.
La velocità di fotodegradazione è influenzata da una varietà di fattori, tra cui:
Intensità e lunghezza d'onda della sorgente luminosa: diverse lunghezze d'onda della radiazione UV hanno effetti diversi sulla degradazione del PEF e la banda UV-C (200-280 nm) generalmente ha l'impatto maggiore sulla degradazione.
Condizioni ambientali: fattori ambientali come temperatura, umidità e concentrazione di ossigeno possono influenzare il processo di degradazione. Ad esempio, un’elevata umidità può favorire l’idrolisi, accelerando ulteriormente la degradazione.
Additivi: alcuni stabilizzanti alla luce e antiossidanti possono essere aggiunti al PEF per migliorarne la stabilità alla luce e rallentare il tasso di degradazione.