综述：强太阳辐射下纤维增强聚合物老化的挑战与机遇

本综述聚焦于纤维增强聚合物（FRP）在户外强太阳辐射下的老化问题，系统阐述了紫外线（UV）和热量引发的光降解与热降解机制，及其导致的黄化、脆化等性能衰退，并探讨了防护策略与力学性能调控途径，为材料耐久性研究提供重要参考。

　　

ABSTRACT

户外应用中的纤维增强聚合物（FRP）复合材料在强太阳辐射作用下可能出现使用寿命缩短的问题。太阳光中的紫外线（UV）及所携带的大量热能会引发聚合物发生光降解与热降解反应，导致聚合物化学结构中分子键的断裂（chain scission）与重组（交联，crosslinking）。这一降解过程进而引发材料外观和力学性能的衰退，具体表现为黄化、表面开裂、脆性增加以及机械强度下降。本综述从工程角度出发，系统探讨了聚合物材料的主要降解机制、纯聚合物与FRP复合材料力学性能的调控方式，以及抵抗强太阳辐射的防护措施。

降解机制：光与热的主导作用

太阳辐射中紫外线波段（UV）是导致FRP老化的主要因素之一。UV光子能量较高，可直接破坏聚合物分子主链或侧基的化学键，引发光氧化反应。与此同时，红外部分的热辐射也使材料温度升高，加速分子热运动，促进氧化反应及链段重排。这两种效应往往协同作用，显著加剧材料性能的损失。

在化学层面，降解主要表现为两种相反且竞争的过程：一是分子链断裂，造成平均分子量下降，材料变软或粉化；二是交联反应，使分子链之间形成新的化学键，导致材料脆化与收缩。实际老化过程中何者占主导，取决于聚合物本身的化学结构、所含助剂以及环境条件。

力学性能的演变与调控

随着老化过程的推进，FRP复合材料的宏观力学性能发生显著变化。常见的现象包括拉伸强度、弯曲模量与冲击韧性的下降。其中，界面性能的退化尤为关键：由于纤维与基体之间的相容性受到破坏，应力传递效率降低，从而导致层间剪切强度下降。

对于纯聚合物而言，可通过引入紫外线吸收剂、光稳定剂或抗氧化剂延缓老化；而在FRP中，还可通过优化纤维排布、采用表面涂层或增加防紫外层合结构等方式提升耐候性。此外，一些新型纳米填料（如纳米二氧化钛、氧化锌）也被证明可有效屏蔽UV并反射热辐射，从而保护基体聚合物。

防护策略与未来展望

为提升FRP在户外高强度辐射环境中的耐久性，目前主要采取材料改性与结构设计两条路径。材料层面包括开发新型耐紫外树脂体系、添加功能性稳定剂；结构层面则涵盖防老化涂层、多层复合设计与遮阳散热构造等。

未来研究可进一步聚焦于多因素耦合老化机制的解析，如辐射?湿热?应力共同作用下的长期性能演变，以及开发智能响应型防护材料，实现老化过程的实时监测与自修复。

Conflicts of Interest

作者声明无利益冲突。