结晶相结构调控的电化学合成TiO2 纳米材料对不饱和聚酯树脂紫外防护性能的影响机制研究

　　为解决不饱和聚酯树脂(UPR)户外应用中的紫外(UV)降解问题，研究人员通过电化学合成不同晶相（锐钛矿、板钛矿、金红石）的TiO2 纳米颗粒(e-TiO2 )，系统研究其对UPR复合材料UV防护性能的影响。结果表明，锐钛矿相e-TiO2 使UPR的UV防护性能提升72.2%，其优异性能源于15-20 nm粒径与适度光催化活性的平衡。该研究为开发耐候型聚合物复合材料提供了理论依据和工业应用方案。

　　

在建筑和复合材料领域，不饱和聚酯树脂(UPR)因其优异的机械性能和可加工性广受青睐，但它的"阿喀琉斯之踵"在于脆弱的紫外(UV)抵抗能力。当暴露在阳光下，UPR分子链中的不饱和双键会像多米诺骨牌般断裂，导致材料黄变、脆化，最终失去使用价值。传统解决方案如有机紫外吸收剂存在环境毒性，而结构改性又常以牺牲机械性能为代价。于是，科学家们将目光投向了无机纳米材料——特别是具有"紫外盾牌"之称的二氧化钛(TiO₂
)。然而TiO₂
本身是把双刃剑：既能吸收紫外线，又可能通过光催化作用加速聚合物降解。这个矛盾的解决关键，就藏在TiO₂
的晶体结构中。

为破解这一难题，Vicostone股份有限公司与A&A Green Phoenix集团的研究团队在《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》发表了一项突破性研究。他们采用电化学法合成三种晶相(e-TiO₂
)纳米颗粒，通过高温煅烧精准控制锐钛矿(450°C)、板钛矿(550°C)和金红石(800°C)相的形成，并将其融入UPR基质。研究团队运用SEM观察形貌、XRD分析晶相、UV-Vis测试光学性能，并通过1000小时加速老化实验评估防护效果，最终发现锐钛矿相以72.2%的UV防护提升率脱颖而出。

关键实验方法
通过恒压阳极腐蚀钛电极制备e-TiO₂
乳液，经干燥后在不同温度煅烧获得三种晶相。采用原位聚合法将e-TiO₂
分散于UPR前驱体丙二醇(PG)中，通过超声搅拌实现均匀分散。通过甲基蓝降解实验量化光催化活性，使用色差仪(ΔE)和力学测试评价老化性能。

Morphology and size of e-TiO₂
crystalline nanomaterials
SEM显示三种晶相呈现显著形貌差异：板钛矿相为不规则颗粒，锐钛矿相形成15-20 nm均匀颗粒，而金红石相因高温再结晶生长至100 nm。这种尺寸差异直接影响纳米颗粒的比表面积和分散性。

Conclusions
锐钛矿相e-TiO₂
凭借最优的粒径控制(15-20 nm)和平衡的光催化活性，使UPR复合材料在人工石英石应用中展现卓越耐候性。该研究不仅阐明晶相结构-性能关系，更开创了电化学合成TiO₂
的工业化应用路径。

重要意义
这项研究首次系统揭示TiO₂
晶相对UPR紫外防护的调控规律：锐钛矿>板钛矿(49.2%)>金红石(33.7%)。其创新价值在于：1) 开发可规模化的电化学合成工艺；2) 提出"适度光催化活性"理论，打破高UV吸收必伴随高降解的认知；3) 为工程石英石等户外建材提供解决方案。正如研究者Quang-Thuc Dong所述，这项成果"打开了耐候型UPR材料工业化应用的新维度"。