一些高分子材料在光作用下可发生降解作用。其中，高分子在光的照射下吸收了光能而自行分解，称光分解；高分子在光和氧或空气的存在下发生氧化称光氧化。

利用高分子的光分解和光氧化作用，可制取可光降解的高分子材料，以解决大量废弃的塑料包装材料和农用护根薄膜造成的固体环境污染问题。采取的措施有两种，一是改变高分子的分子结构，如利用烯烃与一氧化碳或取代不饱和酮共聚；二是改变高分子材料的组成，如把具有光敏作用的添加剂加入到高分子材料中。

1.光降解高分子材料的种类和降解原理

一些高分子物质受到300nm以下的短波长光的照射时，显示出光降解性，但在300nm以上的近紫外光到可见光范围内光降解却比较少。太阳光约含10％的紫外光（<400nm )，所以，将在300nm以上的光下降解性好的高分子看作是光降解型高分子。典型的光降解型高分子的种类和降解原理分述如下。

(1)聚酮类酮基是能够强烈吸收300nm左右光波的基团，含酮基的高分子容易吸收紫外线而导致光降解。

①乙烯-氧化碳共聚物含0.01～0.09mol CO的乙烯-氧化碳共聚物是最简单的聚酮，这种共聚物在紫外光照射下可按Norrish I型和Norrish Ⅱ型反应进行光降解：

Norrish I型反应是与羰基相邻的C-C键断裂的自由基反应，Norrish Ⅱ型反应是羰基的γ位上有氢原子的高分子的非自由基分子断裂反应。后者是通过六元环过渡状态脱去羰基γ位的氢而发生断裂的，反应式为：

在通常温度下主要发生Norrish Ⅱ型反应。

苯乙烯、氯乙烯及丙烯酸酯等与一氧化碳的共聚体也发生上述光降解反应。

②聚甲基乙烯酮聚甲基乙烯酮以比较高的量子效率发生Norrish型光降解反应。甲基乙烯基酮（百分之几）与乙烯、苯乙烯、氯乙烯的共聚物在阳光下也显示相当好的光降解性。

其他聚酮如聚乙烯苯基酮直到400nm附近仍有光吸收，量子效率也很高。乙烯苯基酮与其他单体共聚也显示出有效的光降解性。此外，甲基异丙烯基酮、乙基乙烯基酮等同样也可用作共聚合组分。

(2)聚砜与其他光降解型高分子聚砜能吸收波长为320～340nm的光而发生光降解。一些耐热性高分子如聚酰胺在370～380nm紫外光下显示光降解性。含有双键的高分子如聚丁二烯、聚异戊二烯等在阳光和氧的作用下能迅速分解。

2.光降解高分子材料的生产

(1)合成光降解型高分子共聚是合成光降解型高分子最常用的方法。通过共聚在大分子中引入感光基团，如酮基等，并根据需要引入不同的数量以控制聚合物的寿命。如商品名为“Ecolyte PE"和“Ecolyte PP”的光降解高分子分别是乙烯、丙烯与乙烯基酮的共聚物，这些共聚物有足够的室内稳定性及可控制的室外寿命。

在聚酯等缩聚物中，必须要用含有酮基的双官能团单体来制备。

通过大分子的化学反应在分子链上引入感光基团是制备光降解型高分子的又一种方法。用辐射接枝法将含有酮基的单体直接接在塑料上，例如用苯乙酮衍生物在乙烯-乙烯醇(5％）共聚物上接枝共聚的方法制得了可光降解的聚乙烯。

聚烯烃热分解是借助于大分子反应合成含双键高分子的方法。在热分解过程中，由于生成自由基的不对称变化形成了双键，如下式所示：

若反应在热辊或挤压机中进行，特别是原料中加入分解催化剂（如二丁基锡化合物Bu₂Sn=O等）时，则反应在较低的温度下也能顺利进行。

此外，在脱氢催化剂存在时对高分子进行加热处理是生成双键的有效途径，反应式如下：

(2）掺入光敏添加剂许多无机和有机化合物能诱导和促进聚合物光降解反应。如光敏剂被光激发后将其激发态的能量转移给聚合物分子或转移给氧分子而形成单线态氧，这时聚合物可发生降解。光敏剂主要有以下几类：

①过渡金属化合物过渡金属的乙酰丙酮化合物、二硫代氨基甲酸盐、肟、硬脂酸盐等是有效的光敏添加剂。当聚烯烃含有少量过渡金属的乙酰丙酮化合物时会发生显著的敏化作用，敏化活性顺序为Cu>Fe>Zn。二硫代氨基甲酸铁、二硫代氨基甲酸铜、铁肟、硬脂酸铁、三氯化铁也都是有效的光敏剂。研究表明，添加少量上述化合物后，聚烯烃的光氧化时间就大大缩短。

②羰基化合物这类化合物中最重要的光敏剂是二苯甲酮。它吸收日光后激发，并从聚合物中夺取氢原子，使聚合物产生大分子自由基，进而发生氧化降解。醒类化合物对聚丙烯、聚苯乙烯的光降解也有促进作用。

③其他化合物多环芳香化合物诸如葸、菲、芘可敏化聚烯烃的光降解。

上述光敏剂都可直接用于工业聚合物而不改变原来的生产过程。通过改变光敏剂与聚合物的比例可使曝晒于日光下的塑料寿命从数年减至数月甚至几天。但是这些低分子物由于扩散会从聚合物表面析出并有向与聚合接触的物质迁移的倾向，会降低分解效果。若添加剂对人体有害，则不适于包装食品或制造容器。因此有人研究了与聚烯烃有足够相溶性的聚合物型光敏剂，如烯烃和含有酮基的单体的共聚物，它作为母料使用，以引发无羰基的纯聚烯烃的光降解。

在塑料的光老化时分别使用一种光敏剂效果不太理想，而两种光敏剂的组合，由于协同作用使光降解大大增强。例如，4-氯代二苯甲酮和戊二酮铁敏化聚乙烯的光降解速率是单独使用前者的10倍左右。

农用PVC膜浸于卤化羰基化合物的丙酮溶液中再用光照射，发生光氧化促进效应。如果再加入少量三氯化铁则其效果会增大。

光降解材料主要可应用于两个方面，一是包装材料，二是农用薄膜。现有的包装材料中大约80％是聚烯烃，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯，此外还有聚酯等。聚烯烃薄膜还被广泛作为农业用覆盖薄膜以保墒、提高土壤温度及抑制杂草生长，但使用后很难从地里清除掉，所以可用光降解聚烯烃作包装材料和农用地膜，废弃后即可被日光降解成碎片。当聚烯烃的相对分子质量降到500以下时，就容易受微生物破坏，从而进入自然界的生物循环。