meta-芳香族聚酰胺（PMIA）因其高拉伸强度和模量、轻质、优异的热稳定性和阻燃性而被广泛应用于航空航天、高温过滤和防护服装等先进纺织领域[[1], [2], [3], [4], [5]]。PMIA的分子链至少含有85%的酰胺基团，这些酰胺基团与苯环相连。这一结构特征促进了苯环的密集堆叠和强氢键相互作用，从而具有高结晶度和玻璃化转变温度[6,7]。因此，使用传统方法对PMIA进行染色非常困难[[8], [9], [10], [11], [12]]。此外，PMIA中的大量酰胺键和苯环对UV光敏感，尤其是280-400纳米的波长范围[13]。UV暴露可能导致酰胺键断裂和苯环氧化，从而导致黄变和性能下降[[14], [15], [16], [17], [18]]。PMIA较差的UV耐受性、加工性和可染性严重限制了其更广泛的应用。
目前，已经开展了大量研究来提高PMIA的可染性[[19], [20], [21], [22]]。在工业上，通常通过载体染色来提高PMIA的染料吸收率。然而，载体由于其高毒性和难以回收而带来显著的环境和健康问题[23,24]。为了解决这些问题，人们探索了各种表面改性方法来提高PMIA的染色性能[25,26]。Kim等人[27]使用连续UV辐照将二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺和苯甲酮接枝到meta-芳纶织物上，从而增加了反应位点，便于吸收具有良好耐光性的活性染料。除了表面改性外，共聚也被证明是一种有效的策略，可以直接将反应位点引入芳纶骨架。Li等人[28]将磺化胺单体引入分子链，获得了具有高可染性和机械性能的改性芳纶。尽管取得了这些进展，但上述后染色过程不仅增加了额外的步骤，还常常导致纤维强度降低和耐光性不理想。因此，人们开发了一种替代方法，通过共聚直接将有色单体引入聚合物链，从而获得具有优异耐光性的内在发色性PMIA。Trigo-López等人[29]设计了一种蓝色芳香胺单体，并将其引入分子链，获得了具有出色洗色和摩擦牢度的蓝色PMIA。
由于PMIA的UV耐受性较差，许多研究集中在通过在纤维或织物表面接枝或涂覆UV抗性剂来提高其UV稳定性[[30], [31], [32]]。具有良好粘附性的无毒有机UV抗性剂，如多巴胺，已被广泛应用。Cai等人[33]通过在CeO2上依次构建纳米涡轮状氮化硼层和聚多巴胺（PDA）壳层，合成了一种新型双壳层结构混合UV吸收剂，并将其接枝到对位芳纶纤维上。经过UV老化后，改性芳纶的拉伸强度保留率达到了90.5%，比未改性的芳纶高出18.1%。此外，无机UV抗性剂也因其优异的光反射或折射能力、安全性、非刺激性以及高化学和热稳定性而被广泛用作PMIA改性剂，包括GO、SiO2和金属氧化物。Park等人[34]在芳纶纤维表面涂覆了TiO2和TiCl3，在600 W光照24小时后，强度保留率仍高达80%。然而，由于芳纶表面的惰性，涂层与基底之间的强界面粘附仍然是一个挑战，同时涂层可能对芳纶的热稳定性和机械性能产生不利影响[35]。
密度泛函理论（DFT）计算用于研究聚合物的微观结构，这可以进一步阐明聚合物的UV耐受性机制。Chen等人[36]使用改进的原子层沉积（ALD）方法在芳纶纤维表面涂覆了Al2O3-TiO2涂层，该涂层具有优异的UV稳定性和洗涤耐久性。自旋极化密度泛函理论（DFT）计算显示，Al(CH3)3分子在纤维内部的吸附能量约为-6.17至-6.55 eV，低于表面，表明它倾向于渗透到纤维内部，其中酰胺键断裂并形成了-Al-键，为ALD反应创造了活性位点。除了计算键能外，DFT还常用于计算静电势（ESP）和前线轨道。El Mageed等人[37]合成了聚（丙烯酸-共-丙烯酰胺）-接枝-聚苯胺，并计算出接枝反应的表观活化能为48.7753 kJ/mol，同时计算了ESP和分子轨道，表明接枝聚合物具有较小的能量间隙，因此是优良的非线性光学材料候选者。基于以上研究，可以通过DFT计算发色性PMIA的UV耐受性机制。
值得注意的是，在许多先进应用中，包括军用防护装备、热防护服装、户外高性能纺织品和先进电子绝缘材料中，同时需要优异的可染性和UV稳定性。因此，本文设计并制备了具有增强UV耐受性的内在发色性PMIA，具有很大的工程和实用价值。蒽醌结构作为重要的发色团，其取代基可以调节其颜色和性能。因此，我们分别将1,4-二氨基蒽醌（1,4-DA）和2,3-二氯-1,4-二氨基蒽醌（2,3-DC）引入PMIA的分子链，获得了具有内在发色性和UV抗性的meta-芳纶聚合物（PMIA-DA和PMIA-DC）。此外，系统研究了聚合物薄膜的分子结构、微观形态、机械性能、热稳定性、阻燃性、颜色特性和光学性能。通过UV、荧光和EPR光谱、热红外成像以及DFT计算，彻底研究了PMIA-DA和PMIA-DC中UV抗性行为与分子结构之间的关系。
