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一、薄膜材料的材料性能
薄膜材料一般由兩部分組成:基布(編織物)和涂層。材料的強度和彈性性能主要取決于基布,而進一步的性能如防火、防水、抗紫外線侵蝕以及對機械、化學等因素的不敏感性都必須依靠涂層來加強。
1. 基布材料
大部分基布的編織方向呈直角,亦可有所偏移,屬于各向異性材料。在編織過程中,經線拉得較緊,柔性較緯線差?;疾牧现饕芯埘0?、聚酯纖維、玻璃纖維、芳酰胺纖維。
a. 聚酰胺
聚酰胺一般稱為尼龍,其耐磨性、強度較高,能耐低濃度酸,耐強堿,但易吸濕,其電性質和機械性能會受到吸濕的影響而降低。如果溫度較高,可能發生氧化而變黃、變脆。此外,聚酰胺抗紫外線能力較弱,強烈的陽光照射會降低它的強度。
b.聚酯纖維
聚酯纖維一般稱為滌綸,與聚酰胺相比,其抗拉強度較低,抗紫外線能力稍強,不易吸濕,因此尺度穩定性好,價格較便宜,應用較廣泛,可用于一般性的膜結構建筑物中。
c. 玻璃纖維
玻璃纖維由各種金屬氧化物的硅酸鹽類經熔融后抽絲制成。用于制造復合材料的特殊玻璃纖維,如高強型和高模量玻璃纖維,成分中不含硼的氧化物,稱為鋁鎂硅酸鹽系玻璃纖維。玻璃纖維拉伸強度高,耐水,耐腐蝕,化學穩定性好。但一般玻璃纖維耐酸性好,耐堿性卻較差。依據玻璃成分的改變可以制得有各種特殊性能的玻璃纖維,如耐高溫、優良電性能、耐酸堿、抗拉強度高和剛性大以及吸收有害射線耐老化等。玻璃纖維也有一些不足之處,如易脆裂,在荷載條件下伸縮性很小,裁剪精確度要求很高,其強度因表面缺陷而削弱,因此在加工使用過程中需采取保護性措施。由玻璃纖維制成的膜材通常用于永久性建筑中。
d.芳酰胺纖維
芳酰胺纖維是一種優良的有機纖維,比玻璃纖維質量更輕、剛性更大、強度更高,密度小,有良好的電性能和絕熱性能,更能吸收機械振動和聲音的振動。具有低的蠕變性和高的抗沖擊性,極低的缺口敏感性和優良的抗蠕變斷裂性。由于此類纖維價格很貴,目前僅限于軍事工業、航空航天工業和某些特殊需要的場合。但隨著科學技術的發展以及原材料來源的擴大,可以預見這種纖維在建筑材料方面的應用也會不斷地增多。
2 .涂層材料
a. 有機硅樹脂
有機硅樹脂是高分子量的半有機聚合物,具有優異的耐高溫、耐低溫、憎水、防潮、電絕緣、耐輻射、氧化穩定等特性,常用作玻璃纖維的涂層,其抗拉強度和彈性模量較高,具有很好的透光性。
b.聚氨酯樹脂
聚氨酯樹脂是一種較新的聚合物,具有良好的粘合性,涂層光澤度高,耐磨、耐候性好。有良好的耐化學性、電絕緣性質,彈性好,透氣性低。但是由于其耐水解、蒸汽和高溫性不良且價格較貴,所以采用不多。
c.合成橡膠涂層。
合成橡膠(如丁腈橡膠、氯丁橡膠)韌性好,對陽光、臭氧、熱老化穩定,且具有突出的耐磨損性、耐化學性和阻燃性,可達到半透明狀態,但由于容易發黃,故一般用于深色涂層。
d.聚氯乙烯(PVC)
于原料豐富、價格便宜,機械性能和耐腐蝕性好,加工方便,顏色多樣化且透明度高,所以在歐洲90%以上的合成織物(聚酰胺、聚酯纖維)均采用聚氯乙烯(PVC)作涂層。
e. 聚四氟乙烯(Teflon)
聚四氟乙烯觸摸起來像蠟一樣光滑,一般采用粉末冶金的加工技術,依據加工條件通常呈白色或帶藍灰花紋璉點。由于其使用溫度范圍很寬(-100~300OC)而且耐老化、耐化學侵蝕性能優于現在的任何其他有機聚合物,再加上優良的電絕緣性能以及低的摩擦系數,使其成為各工業部門都十分感興趣的材料。涂聚四氟乙烯的玻璃纖維膜材是一種性能十分優良的建筑材料,在國外應用較多,但由于價格昂貴,大量采用還受到限制。
3 .常用建筑膜材
a.涂聚氯乙烯(PVC)的織物
尼龍織物、聚酯織物通常以聚氯乙烯(PVC)為涂層,這種PVC涂層織物的造價相對較低,抗折性能好,運輸方便,顏色多樣化,但抗腐蝕能力較差,易老化,使用壽命短,自潔能力差,可用于一次性投資不高的建筑,當薄膜污染破壞后可修補或重新更換。也有以PVC為涂層的玻璃纖維織物,1970年日本大阪國際博覽會美國館首次采用該膜材,取得了很好的效果。通常規定PVC涂層在織物經緯線交點上的厚度不能少于0.2mm,但若涂層太厚,在價格及膜材重量上都是不經濟的。若PVC色淡透明,則宜加0.5%紫外線吸收劑(如Tinuvin或Uvinul晶牌的紫外線吸收劑);若涂層的顏色較深(可加碳黑),那么可提高膜材的抗老化能力和耐久性。如果需要,還可在涂層上面加一層極薄的金屬薄膜或噴射鋁霧,用云母或石英來防止表面發粘和污染,防止PVC涂層褪色,這種表面平滑有光澤,可減少污染,有利于排水。
b.涂聚四氟乙烯的玻璃纖維膜材
由于聚四氟乙烯涂層和玻璃纖維基布的優良性能,其膜材是目前建筑薄膜材料中綜合性能最優的膜材。它的優點是抗拉強c
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