利用二氧化钛纳米颗粒改善竹基纤维复合材料的机械性能和抗紫外线老化性能

《Polymer Composites》：Improving the Mechanical Properties and Ultraviolet Aging Resistance of Bamboo-Based Fiber Composites Using Titanium Dioxide Nanoparticles

竹纤维复合材料（BFCs）通过添加KH560和十六烷基三甲氧基硅烷修饰的TiO?纳米颗粒改性，显著提升机械性能和耐候性，拉伸强度提高511.17%，弯曲强度提高219.52%，水接触角增大185.71%，热稳定性提高5.38°C，紫外线老化后颜色稳定性降至7.55，适用于户外建筑如墙板和地板。

　　

摘要

基于竹子的纤维复合材料（BFCs）具有轻质和可再生等优异特性；然而，它们对水分吸收和光老化的敏感性限制了其更广泛的应用。通过使用硅烷偶联剂KH560和十六烷基三甲氧基硅烷的组合对二氧化钛纳米颗粒（TiO₂ NPs）进行改性，以对竹纤维进行功能化处理。环氧树脂作为粘合剂，通过热压致密化工艺制备了新型BFCs。实验结果表明，改性的TiO₂ NPs通过构建纳米级粗糙表面并形成有机硅网络，显著提升了BFCs的综合性能。当添加2%重量的改性TiO₂ NPs时，BFCs的拉伸强度和弯曲强度分别提高了511.17%和219.52%，最终达到336.45 MPa和491.81 MPa。其水接触角为104°，比天然竹子提高了185.71%。BFCs的热稳定性也比天然竹子高5.38°C。经过紫外线老化后，BFCs的颜色稳定性下降至7.55。这些结果表明，这种改性策略显著增强了BFCs的机械性能和耐候性，使其在户外建筑应用（如墙板和地板）中具有广阔的潜力。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。