综述：天然纤维复合材料（NFCs）的加速老化、制备方法、工业应用、挑战与未来方向概述

【编辑推荐】本综述系统阐述了天然纤维复合材料（NFCs）在加速老化条件下的性能演变规律，涵盖生物降解性界面改性、湿热耦合降解机制等核心问题，重点分析了熔融共混（Melt Blending）和溶液浇铸（Solution Casting）等制备工艺对材料耐候性的影响，为汽车轻量化（Lightweighting）和可持续包装（Sustainable Packaging）领域提供理论支撑。

　　

天然纤维复合材料（NFCs）的加速老化行为

植物纤维（如黄麻、亚麻）与聚合物基体（如PLA、PP）的界面相容性是影响NFCs老化速率的关键因素。紫外线辐射会引发纤维素链断裂，导致拉伸强度下降30-50%（200小时QUV测试数据），而湿热循环（85°C/85%RH）则通过水解作用加剧纤维-基体脱粘。

制备工艺的优化策略

• 熔融共混（Melt Blending）：螺杆转速>400rpm时可使纤维分散均匀度提升40%

• 溶液浇铸（Solution Casting）：添加5wt%硅烷偶联剂（KH550）能使界面剪切强度提高2.3倍

• 新兴技术：等离子体处理（Plasma Treatment）可在纤维表面引入含氧极性基团，使水接触角降低至65°

工业应用中的挑战

汽车门板应用面临的主要问题是120°C高温环境下弯曲模量衰减达60%，目前解决方案包括：

1. 1.

   纳米粘土（Nanoclay）插层改性

2. 2.

   多层共挤出（Co-extrusion）屏障层设计

3. 3.

   紫外线吸收剂（Tinuvin 292）复配体系

未来发展方向

1. 1.

   开发基于机器学习的老化预测模型（输入参数包括纤维长径比、结晶度X_c等）

2. 2.

   探索真菌降解（Aspergillus niger）与光氧化的协同效应

3. 3.

   建立适用于热带气候（Tropical Climate）的耐久性评价标准