Synthetic polymers which have no functional groups like polyethylene are very stable to photooxidation or to microbial decomposition and when they are accumulated as refuse, it will be an important pollution.
The photodegradation of polystyrene and polyethylene were studied utilizing several additives to promote photooxidation. Polymer films with small amount of additives were irradiated with ultraviolet lamps of Rayonet Photochemical Reactor.
The progress of photodegradation was followed by measuring the intensities of carbonyl and hydroxyl stretching bands in infrared spectra as well as the viscosity changes.
It was found that the increase of carbonyl of hydroxyl peaks was proportional to the decrease of the molecular weight of polymers under study. Iron(II, III) complexes of dithiocarbamate and their analogs showed good results.
Effective additives have intense chare-transfer bands between 350nm and 700nm in their ultraviolet spectra.
When the polymers were exposed to sunlight in open air, similar results were obtained even though the rate of degradation was much slower. The results are very encouraging to apply these additives to practical use by varying the concentration of the additives.
포장재 등으로 많이 쓰이는 폴리에틸렌 같은 고분자 물질의 소비는 날로 증가하여, 머지 않은 장래에 이들의 폐기물에 의한 쓰레기 공해 문제에 직면하게 될 것이다. 이들은 작용기를 갖고 있지 않으므로 대기중에 버려 졌을 때 산화 되거나 미생물에 의해 공격받아 분해되려면 수 년 이상의 오랜 기간이 필요하다.
본 연구는 적당한 첨가제를 소량 넣음으로써 고분자 물질의 분해를 빨리하고자 하였다. 첨가제로는 구하기 쉽고 햇빛의 자외선 부분을 잘 흡수하는 금속의 착물을 사용 하였다. 첨가제는 햇빛의 자외선에 의해 들뜬 상태가 되어 공기중의 산소를 들뜬 단일상태로 만들어준다. 들뜬 산소는 고분자의 골격에 카르보닐기나 히드록실기와 같은 작용기를 만들어 주며 동시에 골격을 끊어준다. 이러한 작용기는 미생물에 의해 공격받기 쉬우므로 고분자 물질은 점점 저분자 물질로 되어 분해된다. 적외선 스펙트럼으로 이러한 기들의 생성을 측정하였으며, 점성도의 측정과 비교하여 이러한 기들의 생성이 분자량의 감소와 비례함을 알았다. 첨가제의 종류를 바꾸어 가며 그 효과를 비교 함으로써 350 nm-400 nm 의 자외선을 잘 흡수하는 금속착물이 효과가 좋으며, 특히 철의 디리오 카르밤산 착물과 그와 유사한 구조의 착물이 좋은 효과를 보여주었다.
실험은 편의상 폴리 스티렌으로 행하였으나 폴리에틸렌도 같은 결과를 보여줌을 확인하였으며, 실험실에서 사용한 자외선 램프와 대기중에서 직접 햇빛에 노출한 결과를 비교함으로써, 첨가제의 농도에 따른 효과의 비교와 더불어 실용화에 대비하였다.
