กลไกการย่อยสลายด้วยแสงของ PEF

โพลีเอทิลีน 2,5-ฟูรันดิคาร์บอกซิเลต (PEF) ในฐานะโพลีเมอร์ชีวภาพที่เกิดขึ้นใหม่ ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางเนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม กลไกการย่อยสลายด้วยแสงเป็นหนึ่งในวิถีทางที่สำคัญของการย่อยสลาย PEF ซึ่งส่วนใหญ่จะกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาเคมีผ่านการแผ่รังสีแสง ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของวัสดุ
การย่อยสลายด้วยแสงของ PEF สาเหตุหลักมาจากการกระทำของรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) พลังงานของแสงอัลตราไวโอเลตสูงพอที่จะทำลายพันธะเคมีในสายโซ่โมเลกุล PEF โดยเฉพาะพันธะเอสเตอร์ ปฏิกิริยาการแตกแยกนี้ก่อให้เกิดอนุมูลอิสระ ซึ่งกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ตามมาอีก กระบวนการย่อยสลายด้วยแสงสามารถแบ่งออกเป็นขั้นตอนต่อไปนี้:
การดูดกลืนแสง: เมื่อ PEF สัมผัสกับรังสียูวี พันธะเคมีจำเพาะในโมเลกุลจะดูดซับพลังงานแสงและตื่นเต้นกับสถานะพลังงานที่สูงขึ้น
การแยกสายโซ่: พลังงานที่ดูดซับทำให้พันธะเอสเทอร์ในสายโซ่โมเลกุลแตกตัว ทำให้เกิดสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำและอนุมูลอิสระ
ปฏิกิริยาออกซิเดชัน: อนุมูลอิสระที่เกิดขึ้นจะทำปฏิกิริยากับโมเลกุลออกซิเจนที่อยู่รอบๆ ให้เกิดเปอร์ออกไซด์ ซึ่งส่งเสริมปฏิกิริยาลูกโซ่และปฏิกิริยาการเชื่อมโยงข้ามเพิ่มเติม
ผลิตภัณฑ์ย่อยสลายด้วยแสง
ผลิตภัณฑ์ย่อยสลายด้วยแสงของ PEF ส่วนใหญ่ประกอบด้วยโพลีเมอร์สายสั้นและอินทรียวัตถุโมเลกุลขนาดเล็ก การก่อตัวของผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายเหล่านี้จะส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลและคุณสมบัติทางแสงของวัสดุ ผลการศึกษาพบว่าการย่อยสลายด้วยแสงอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสีและความโปร่งใสของ PEF ลดลง ซึ่งสะท้อนถึงการเสื่อมสภาพของคุณสมบัติทางกายภาพของ PEF
อัตราการย่อยสลายด้วยแสงได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลายประการ ได้แก่:
ความเข้มและความยาวคลื่นของแหล่งกำเนิดแสง: ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของรังสียูวีมีผลกระทบต่อการย่อยสลาย PEF ที่แตกต่างกัน และโดยทั่วไปแล้วแถบ UV-C (200-280 นาโนเมตร) จะมีผลกระทบต่อการย่อยสลายมากที่สุด
สภาพแวดล้อม: ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ ความชื้น และความเข้มข้นของออกซิเจน อาจส่งผลต่อกระบวนการย่อยสลายได้ ตัวอย่างเช่น ความชื้นสูงสามารถส่งเสริมไฮโดรไลซิส และเร่งการย่อยสลายเพิ่มเติม
สารเติมแต่ง: สารเพิ่มความคงตัวของแสงและสารต้านอนุมูลอิสระบางชนิดสามารถเติมลงใน PEF ได้เพื่อปรับปรุงความเสถียรของแสงและชะลออัตราการย่อยสลาย