多功能紫外吸收OA-CDs@SiO2 复合材料的制备及其在涂料中的应用研究

为解决传统有机紫外吸收剂(UV absorber)易降解、分散性差等问题，研究人员通过将油溶性碳点(OA-CDs)与二氧化硅(SiO2 )复合，开发出兼具广谱紫外吸收、油溶性和磷光特性的多功能复合材料。该材料应用于环氧树脂涂料后显著提升耐候性，在酸碱盐环境中性能媲美商用UV-531，同时其磷光特性为户外标识涂料提供了新功能。

　　

紫外线（UV）辐射对人类健康和材料耐久性构成严峻挑战。太阳光中的UVA（315-400 nm）和UVB（280-315 nm）不仅加速皮肤光老化，还会导致涂料、塑料等材料发生光氧化降解，表现为褪色、脆化等问题。传统有机紫外吸收剂如UV-531虽广泛应用，但存在光稳定性不足、与油性涂料相容性差等缺陷。近年来，碳点（Carbon dots, CDs）因其独特的光学特性成为新型紫外吸收剂候选，但如何将其与涂料基体有效结合仍是难题。

广东技术师范大学的研究团队在《Sustainable Materials and Technologies》发表研究，创新性地将油酸修饰碳点（OA-CDs）与二氧化硅复合，开发出多功能OA-CDs@SiO₂
复合材料。该材料通过调控硅烷水解速率实现OA-CDs的嵌入，表面修饰的长碳链赋予其优异油溶性，使其能均匀分散于环氧树脂涂料中。研究采用St?ber法制备SiO₂
载体，通过FT-IR、XPS等技术确认复合结构，并系统评估了其在涂料中的性能表现。

Results and discussion

1. 结构表征证实OA-CDs成功嵌入SiO₂
   基质，表面油酸长链形成改性层，使复合材料在环氧树脂中实现纳米级分散。
2. 紫外吸收测试显示该材料对UVA/UVB的屏蔽效率达90%以上，优于传统有机吸收剂。
3. 加速老化实验表明，添加1 wt%复合材料的环氧涂料经500小时UV照射后，色差（ΔE）仅为对照组的1/3，证实其优异的光稳定性。
4. 力学性能测试显示复合材料的加入使涂料硬度提升20%，玻璃化转变温度（T_g
   ）提高15℃，同时保持良好柔韧性。
5. 酸碱盐腐蚀实验中，改性涂料的耐化学性达到商用UV-531水平，且首次观察到材料在黑暗环境下的绿色磷光现象，为夜间标识应用提供可能。

Conclusion
该研究通过精准调控硅烷水解-缩合过程，成功构建了兼具紫外吸收与磷光功能的纳米复合材料。其创新点在于：①首次实现碳点在SiO₂
基质中的均匀固载，解决了纳米粒子团聚难题；②表面油酸修饰使亲水性的SiO₂
转变为油溶性，突破其在环氧树脂中的应用瓶颈；③发现的磷光特性拓展了材料在应急标识等场景的应用价值。这项研究为开发新一代多功能涂料添加剂提供了新思路，对延长户外设施使用寿命具有重要意义。