Mécanisme de photodégradation du PEF

Polyéthylène 2,5-furandicarboxylate (PEF) , en tant que polymère biosourcé émergent, a attiré une large attention en raison de ses propriétés respectueuses de l'environnement. Le mécanisme de photodégradation est l’une des voies importantes de dégradation du PEF, qui déclenche principalement des réactions chimiques par rayonnement lumineux, entraînant des modifications des propriétés physiques et chimiques du matériau.
La photodégradation du PEF est principalement due à l’action du rayonnement ultraviolet (UV). L'énergie de la lumière ultraviolette est suffisamment élevée pour rompre les liaisons chimiques de la chaîne moléculaire du PEF, en particulier les liaisons ester. Cette réaction de clivage produit des radicaux libres, qui déclenchent en outre une série de réactions en chaîne. Le processus de photodégradation peut être divisé en les étapes suivantes :
Absorption de la lumière : lorsque le PEF est exposé au rayonnement UV, des liaisons chimiques spécifiques dans la molécule absorbent l'énergie lumineuse et sont excitées vers un état énergétique plus élevé.
Scission de chaîne : L'énergie absorbée provoque la rupture des liaisons esters de la chaîne moléculaire, formant ainsi des composés de faible poids moléculaire et des radicaux libres.
Réaction d'oxydation : les radicaux libres générés réagissent avec les molécules d'oxygène environnantes pour former des peroxydes, qui favorisent davantage les réactions de scission de chaîne et de réticulation.
Produits de photodégradation
Les produits de photodégradation du PEF comprennent principalement des polymères à chaîne courte et de la matière organique à petites molécules. La formation de ces produits de dégradation affectera les propriétés mécaniques et optiques du matériau. Des études ont montré que la photodégradation peut provoquer des changements de couleur et une diminution de la transparence du PEF, reflétant la détérioration de ses propriétés physiques.
Le taux de photodégradation est affecté par divers facteurs, notamment :
Intensité et longueur d'onde de la source lumineuse : différentes longueurs d'onde du rayonnement UV ont des effets différents sur la dégradation du PEF, et la bande UV-C (200-280 nm) a généralement le plus grand impact sur la dégradation.
Conditions environnementales : Des facteurs environnementaux tels que la température, l’humidité et la concentration en oxygène peuvent affecter le processus de dégradation. Par exemple, une humidité élevée peut favoriser l’hydrolyse, accélérant ainsi encore la dégradation.
Additifs : Certains stabilisants à la lumière et antioxydants peuvent être ajoutés au PEF pour améliorer sa stabilité à la lumière et ralentir le taux de dégradation.