안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
플라스틱은 탄소 원자가 길게 이어진 고분자 사슬이에요. 햇빛 속 자외선 중 파장 300nm 근처 광자는 1몰당 약 400kJ의 에너지를 가지는데, 이는 탄소-탄소 결합(약 350kJ/mol)이나 탄소-수소 결합을 끊기에 충분해요. 제조 때 생긴 미량의 카보닐기나 촉매 잔여물이 자외선을 흡수해 결합이 끊기면 짝 없는 전자를 가진 라디칼이 생겨요.
이 라디칼이 공기 중 산소와 만나면 과산화 라디칼이 되고, 이웃 사슬의 수소를 빼앗아 그 사슬에 다시 라디칼을 만들어요. 한 번 시작되면 스스로 이어지는 연쇄 반응이라 손상이 시간이 갈수록 빠르게 번져요. 이 과정에서 긴 사슬이 군데군데 끊겨 짧아지면 플라스틱은 유연성을 잃고 잘 부서져요. 반응은 자외선과 산소가 닿는 표면 수십 μm에서 주로 일어나서, 겉층만 수축하며 잔금이 가고 하얗게 가루가 묻어나는 백화가 생겨요.
산화로 생긴 카보닐기와 이중 결합이 이어진 구조는 파란빛을 흡수해 플라스틱을 누렇게 만들고, 안료나 염료 분자는 자외선에 분해돼 색이 바래요 :)