Procesy starzeniowe oraz degradacyjne są spowodowane przede wszystkim promieniowaniem ultrafioletowym, ponieważ energia fotonów światła widzialnego i promieniowania o wysokich długościach fali jest zbyt niska do rozerwania molekuły polimeru. W zależności od struktury chemicznej, polimer jest wrażliwy na promieniowanie o specyficznej długości fali, które powoduje jego destrukcję fotochemiczną. Długości fal promieniowania, na które jest wrażliwy określony polimer wynoszą odpowiednio: polietylen - 300 nanometrów, polipropylen - 370 nanometrów, polistyren - 318 nanometrów.
Poliolefiny są odporne na warunki atmosferyczne, natomiast oksydegradowalne poliolefiny mogą stać się kruche i rozpadać się w środowisku naturalnym do produktów asymilowanych przez bakterie zaledwie w ciągu kilku miesięcy, a nawet tygodni. Oksydegradowalne polimery to "aktywowane" - kompatybilnymi dodatkami lub jednostkami strukturalnymi uwrażliwiającymi i aktywującymi - konwencjonalne poliolefiny.
Mechanizm oksydegradacji
Prawdopodobny przebieg procesów foto- i termodegradacji polimerów został opisany w wielu publikacjach. Mechanizmy fotodegradacji są podobne do reakcji termooksydacyjnych. Inicjatorami reakcji fotochemicznych mogą być wodoronadtlenki ROOH, grupy karbonylowe C=O, wolne rodniki R˙, RO˙, HO˙, pozostałości katalizatora lub inne zanieczyszczenia.
W przypadku oksydegradacji inicjatorem reakcji jest bardzo reaktywny tlen singletowy. Podstawowa różnica pomiędzy termooksydacyjną destrukcją i fotodegradacją występuje w etapie początkowym, a mianowicie reakcję fotodegradacji inicjują fotony. Przyłączanie tlenu prowadzi do powstawania wodoronadtlenków i w konsekwencji utleniającej degradacji poliolefin poprzez rozpad wodoronadtlenków oraz powstawanie związków karbonylowych i alkoholi. Rozkład wodoronadtlenków katalizowany jest przez prodegradant (sól metalu przejściowego). W obecności cząsteczek (lub makrocząsteczek) z grupami karbonylowymi zachodzą reakcje fotochemiczne Norrisha, prowadzące do degradacji łańcucha polimerowego.
Procesy fotochemiczne zachodzące w polimerach są złożone i mogą przebiegać w różnych kierunkach w zależności od rodzaju atmosfery: w próżni oraz w atmosferze azotu zachodzą reakcje redukcji łańcucha lub reakcje sieciowania, natomiast w atmosferze zawierającej tlen zachodzą reakcje utleniania (głównie w warstwie powierzchniowej wyrobu) objawiające się tworzeniem grup karbonylowych, a ponadto w niewielkim stopniu procesy sieciowania.
Kontrola czasu życia następuje w wyniku regulowania zawartości prodegradantu i antyoksydantu. Dodatki przyspieszające oksydegradację mogą być stosowane w najpopularniejszych opakowaniach tworzywowych: elastycznych i półsztywnych oraz surowcach używanych do produkcji pianek poliolefinowych. Tymczasem tworzywa kompostowalne nie dają tak szerokich możliwości zastosowania, ponieważ należy je produkować każdorazowo, czyli zużywać surowce i energię, również na transport. Wiele zastrzeżeń budzi również fakt, jak energochłonne jest wytwarzanie biopolimerów.
Oksydegradowalne poliolefiny mogą być przetwarzane na tych samych urządzeniach, co konwencjonalne tworzywa. Zachowują cechy i zalety typowe dla wyrobów wytwarzanych z bazowego tworzywa sztucznego, a czas ich degradacji można określić już na etapie produkcji. Podczas rozkładu tworzywa oksydegradowalnego nie wydziela się metan, który należy do grupy gazów cieplarnianych i jest groźniejszy w skutkach niż ditlenek węgla.
Czynniki atmosferyczne powodują efekty destrukcyjne objawiające się zmianą wyglądu zewnętrznego i właściwości fizykomechanicznych wyrobów wykonanych z tworzyw sztucznych. Chociaż od długiego czasu usiłuje się przeciwdziałać tym niekorzystnym zjawiskom, to niedawno uświadomiono sobie, że można je wykorzystać w zależności od przeznaczenia wyrobu i jego sposobu użytkowania.
