紫外稳定型聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）复合纤维/织物的制备及其在空气净化与声学衰减中的应用研究

本研究创新性地通过原位异相成核生长策略，将三维金属有机框架（MOF, UiO-66）与羧基功能化二维氧化石墨烯（GO-COOH）或一维碳纳米管（CNT-COOH）复合，同步锚定于羧化PBO纤维/织物表面，显著提升其表面能（提升70.96%-85.93%）、界面剪切强度（IFSS）及抗紫外老化性能（96-144小时照射后仍保持顶尖水平），同时赋予材料优异的颗粒物（PM）去除和声学衰减功能，为开发耐候性多功能纤维材料提供新范式。

　　

Highlight

本研究开创性地通过精心设计的组合策略——将反应组分在PBO-COOH纤维/织物表面的预组装（由配位键、阳离子-π、π-π堆叠等多重相互作用驱动）与一锅法溶剂热反应相结合，首次成功实现了三维UiO-66纳米晶体与二维GO-COOH或一维CNT-COOH的异相成核生长及同步固定，形成具有理想表面修饰效果的复合体系。

Results and discussion

材料设计（以羧化PBO纤维/织物和GO-COOH/CNT-COOH为基底与模板）与制备方案的双重创新，使得UG（UiO-66@GO-COOH）和UT（UiO-66@CNT-COOH）涂层能连续、致密且牢固地附着于PBO表面。理论计算证实，预组装过程受-COOH与ZrCl₄的强配位亲和力主导，协同π-π堆叠等作用力，确保涂层均匀性。

Conclusions

该工作通过预组装-溶剂热协同策略，成功构建了具有核壳结构的PBO@MOF@CMs复合纤维。其中PUT纤维/织物因最优涂层质量展现出全面性能优势：抗紫外老化性能达文献报道顶尖水平（144小时UV照射后强度保留率超85%），PM_2.5过滤效率提升40%，噪声衰减系数提高至0.95，为航天透波复合材料、智能防护纺织品等领域的应用奠定基础。