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Long‐lasting hydrophilicity induced by ultraviolet light on surface modified hydrophobic polylactic acid

William Simon, Darius Klassen, Marie Mottoul, Simon Ponton, David Brassard, Jean-Marie Raquez, Adya Karthikeyan, Marie-Josée Dumont et Jason Robert Tavares

Article de revue (2025)

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Abstract

Surface treatments are used to tailor the wettability of compostable polymers for outdoor applications. However, imparting hydrophobicity can have direct and indirect consequences on the polymer's eventual degradation during use. In this research, a solvent-treated hydrophobic (water contact angle of 147.2° ± 0.6°) polylactic acid (PLA) substrate could be altered significantly to a wicking sample (22.5° ± 3.1°) with a single 2-h ultraviolet-C (UVC) exposure. Wicking behavior remains consistent even 1 year post-exposure, implying a long-lasting hydrophilic change to the polymer surface. UVC irradiation induced chain scission near the surface, reducing considerably the molecular weight. Reduction in molecular weight impacts properties, including lower glass transition, melting, and degradation temperatures. However, no significant chemical composition changes could be detected with X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). Infrared spectroscopy has shown a very minor oxidation with an increasing signal of the peak related to carbonyl groups at 1724 cm⁻¹ from α-cleavage. Force-distance spectroscopy confirmed the increase in polarity of the UVC-exposed solvent-treated surfaces. The increase in wettability and more precisely surface polarity relates to an orientation of polar oxygen bonds towards the surface made possible by the chain scissions.

Mots clés

Département: Département de génie chimique
Centre de recherche: CREPEC - Centre de recherche sur les systèmes polymères et composites à haute performance
Organismes subventionnaires: NSERC, PRIMA Quebec, RQRAD, CREPEC, MDB Texinov, Dubois Agrinovation
URL de PolyPublie: https://publications.polymtl.ca/64336/
Titre de la revue: Journal of Applied Polymer Science (vol. 142, no 24)
Maison d'édition: Wiley
DOI: 10.1002/app.57009
URL officielle: https://doi.org/10.1002/app.57009
Date du dépôt: 26 mars 2025 13:21
Dernière modification: 26 nov. 2025 17:50
Citer en APA 7: Simon, W., Klassen, D., Mottoul, M., Ponton, S., Brassard, D., Raquez, J.-M., Karthikeyan, A., Dumont, M.-J., & Tavares, J. R. (2025). Long‐lasting hydrophilicity induced by ultraviolet light on surface modified hydrophobic polylactic acid. Journal of Applied Polymer Science, 142(24), e57009 (13 pages). https://doi.org/10.1002/app.57009

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