PEF'in fotodegradasyon mekanizması

Polietilen 2,5-furandikarboksilat (PEF) Yeni ortaya çıkan biyo bazlı bir polimer olarak çevre dostu özelliklerinden dolayı yaygın ilgi görmüştür. Fotodegradasyon mekanizması, esas olarak ışık radyasyonu yoluyla kimyasal reaksiyonları tetikleyen ve malzemenin fiziksel ve kimyasal özelliklerinde değişikliklere neden olan PEF bozunmasının önemli yollarından biridir.
PEF'in fotodegradasyonu esas olarak ultraviyole (UV) radyasyonun etkisinden kaynaklanmaktadır. Ultraviyole ışığın enerjisi, PEF moleküler zincirindeki kimyasal bağları, özellikle de ester bağlarını kıracak kadar yüksektir. Bu bölünme reaksiyonu, bir dizi zincirleme reaksiyonu daha da tetikleyen serbest radikaller üretir. Fotodegradasyon süreci aşağıdaki aşamalara ayrılabilir:
Işık emilimi: PEF UV radyasyonuna maruz kaldığında moleküldeki belirli kimyasal bağlar ışık enerjisini emer ve daha yüksek bir enerji durumuna uyarılır.
Zincirin kesilmesi: Emilen enerji, moleküler zincirdeki ester bağlarının kopmasına, düşük molekül ağırlıklı bileşiklerin ve serbest radikallerin oluşmasına neden olur.
Oksidasyon reaksiyonu: Üretilen serbest radikaller, çevredeki oksijen molekülleri ile reaksiyona girerek peroksitler oluşturur, bu da zincir bölünmesini ve çapraz bağlanma reaksiyonlarını daha da teşvik eder.
Fotodegradasyon ürünleri
PEF'in fotodegradasyon ürünleri esas olarak kısa zincirli polimerleri ve küçük moleküler organik maddeleri içerir. Bu bozunma ürünlerinin oluşumu malzemenin mekanik özelliklerini ve optik özelliklerini etkileyecektir. Çalışmalar, fotodegradasyonun, PEF'in fiziksel özelliklerindeki bozulmayı yansıtacak şekilde renk değişikliklerine ve şeffaflığının azalmasına neden olabileceğini göstermiştir.
Fotodegradasyon hızı aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli faktörlerden etkilenir:
Işık kaynağı yoğunluğu ve dalga boyu: UV radyasyonunun farklı dalga boylarının PEF bozulması üzerinde farklı etkileri vardır ve UV-C bandı (200-280 nm) genellikle bozulma üzerinde en büyük etkiye sahiptir.
Çevresel koşullar: Sıcaklık, nem ve oksijen konsantrasyonu gibi çevresel faktörler bozunma sürecini etkileyebilir. Örneğin, yüksek nem hidrolizi destekleyerek bozunmayı daha da hızlandırabilir.
Katkı maddeleri: Işık stabilitesini artırmak ve bozulma hızını yavaşlatmak için PEF'e belirli ışık stabilizatörleri ve antioksidanlar eklenebilir.