Mekanisme fotodegradasi PEF

Polietilen 2,5-furandikarboksilat (PEF) , sebagai polimer berbasis bio yang sedang berkembang, telah menarik perhatian luas karena sifatnya yang ramah lingkungan. Mekanisme fotodegradasi merupakan salah satu jalur penting degradasi PEF, yang terutama memicu reaksi kimia melalui radiasi cahaya, sehingga mengakibatkan perubahan sifat fisik dan kimia material.
Fotodegradasi PEF terutama disebabkan oleh aksi radiasi ultraviolet (UV). Energi sinar ultraviolet cukup tinggi untuk memutus ikatan kimia pada rantai molekul PEF, khususnya ikatan ester. Reaksi pembelahan ini menghasilkan radikal bebas, yang selanjutnya memicu serangkaian reaksi berantai. Proses fotodegradasi dapat dibagi menjadi beberapa tahap berikut:
Penyerapan cahaya: Ketika PEF terkena radiasi UV, ikatan kimia spesifik dalam molekul menyerap energi cahaya dan tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi.
Pemotongan rantai: Energi yang diserap menyebabkan ikatan ester dalam rantai molekul putus, membentuk senyawa dengan berat molekul rendah dan radikal bebas.
Reaksi oksidasi: Radikal bebas yang dihasilkan bereaksi dengan molekul oksigen di sekitarnya untuk membentuk peroksida, yang selanjutnya mendorong pemotongan rantai dan reaksi ikatan silang.
Produk fotodegradasi
Produk fotodegradasi PEF terutama mencakup polimer rantai pendek dan bahan organik molekul kecil. Terbentuknya produk degradasi tersebut akan mempengaruhi sifat mekanik dan sifat optik material. Penelitian telah menunjukkan bahwa fotodegradasi dapat menyebabkan perubahan warna dan penurunan transparansi PEF, yang mencerminkan penurunan sifat fisiknya.
Laju fotodegradasi dipengaruhi oleh berbagai faktor, antara lain:
Intensitas dan panjang gelombang sumber cahaya: Panjang gelombang radiasi UV yang berbeda memiliki efek berbeda terhadap degradasi PEF, dan pita UV-C (200-280 nm) umumnya memiliki dampak terbesar terhadap degradasi.
Kondisi lingkungan: Faktor lingkungan seperti suhu, kelembaban, dan konsentrasi oksigen dapat mempengaruhi proses degradasi. Misalnya, kelembapan yang tinggi dapat mendorong hidrolisis, sehingga semakin mempercepat degradasi.
Aditif: Penstabil cahaya dan antioksidan tertentu dapat ditambahkan ke PEF untuk meningkatkan stabilitas cahaya dan memperlambat laju degradasi.