膜结构膜材料的分类及特性

时间 :2019-09-18

膜结构膜材的组成不同,按照是否具有织物基层可分为两大类:带织物基层和不带织物基层的膜材。前者是由织物基层、涂层和面层复合而成,基层由各种织物纤维编织而成,决定膜材的结构力学特性,涂层和面层保护基层,且具有自洁、抗污染、耐久等作用:后者则没有基层,是直接由无色透明的颗粒状结晶体直接挤压成型的膜材。常用的涂层织物类膜材有外涂聚氯乙烯的聚酯纤维类膜材PVC膜材和外涂聚四氟乙烯的玻璃纤维膜材PTFE膜材,而ETFE(乙烯一聚四氟乙烯共聚物)膜材没有织物基层,直接由材料热塑化合成膜。

(1)PVC膜材的特性

PVC(聚氯乙烯)膜材,是表面涂覆聚氯乙烯树脂(PVC),以聚酯纤维为基层的膜材。PVC是在建筑中应用最早的膜材,自重轻的特点使膜结构具有较好的抗震性,而较好的柔韧性使其易与其他构件连接。同时,由于聚酯纤维基层材料容易受日照老化,使得膜材的强度与弹性等力学性能降低;较差的抗紫外线性能,使其在太阳光的长期照射下,易发生化学变化,造成灰尘、油渍的附着,且不易清洗。因此,PVC膜材存在强度低、弹性大、徐变大、易老化、自洁性差的材料局限性。随着聚酯纤维的研制开发,通过在PVC涂层外敷设化学性能更好的面层,如PVDF(聚二氟乙烯)、PVF(聚偏氟乙烯)等,使膜材的寿命得到提升,耐用年限可增加7~10年,达到15年左右,同时膜材的强度和自洁性能也有较大提高。

(2)PTFE膜材的特性

PTFE(聚四氟乙烯)膜材,是表面涂覆聚四氟乙烯树脂(PTFE),以玻璃纤维织物为基层的膜材。PTFE高性能特种涂料商品名叫特氟隆(Teflon),其树脂含量大于90%,具有耐久性、防火性、防污性高的特点。具体而言:PTFE膜材强度高,中等强度的PTFE膜材厚度仅为0.8mm,但它的拉伸强度已达到钢材的水平;弹性模量较低,有利于膜材形成复杂的曲面造型;使用温度范围广,能够在-70℃~+230℃的温度范围内使用;具有独特的光学性能,入射光线变成自然光射入,光线分布均匀,不会刺目及产生阴影;紫外线几乎不能透过膜材,防止了内部装饰材料和设备的褪色;防污自洁性能好,利用自然降雨就可以冲刷掉膜材表面的附着物;具有较高的透光率,达到13%,对热能的反射率为73%,可以减少室内热量的损失;具有较长的使用寿命,一般在25年以上,可作为 性建筑材料使用在建筑中。但与此同时,相比PVC膜材,PTFE膜材也具有材料及加工费用高,柔韧性低的局限性,因此在施工上为避免玻璃纤维被折断,须有专用的工具和施工技术。

(3)ETFE膜材的特性

ETFE(乙烯—聚四氟乙烯共聚物)膜材料,是由一种无色透明的颗粒状结晶体,即没有基层,直接由ETFE生料挤压成型的膜材,是一种非织物类膜材。其特点包括:具有高透光性,可见光透光率达到95%,可见光反射率不超过8%,具体透光率因ETFE膜材的厚度、颜色、表面印刷图案而异;温度使用范围广,能够在-200~+150℃的温度中长期使用,短时可达230℃;具有良好的自洁性,特有的抗粘着表面使其具有高抗污、易清洗的特点,通过雨水冲刷即可清除主要污垢,保持膜面光洁:防火性能好,属难燃材料,达到了B1级防火等级标准,燃烧时也不会融滴,使其即使在由于烟、火引起的膜材融化情况下也具有相当的优势;质量轻,膜材厚度一般为0.05~0.25mm,每平方米的重量一般在0.15~0.35kg之间;ETFE膜材为可循环利用材料,可再次利用生产新的膜材料,或者分离其它杂质后生产另外的ETFE产品:具有较强的耐腐蚀性,同时又有对金属特有的强粘着特性,克服了PTFE膜材对金属不粘合性的缺陷,加之其平均线膨胀系数接近碳钢的线膨胀系数,使其成为金属的理想复合材料,具有极优良的耐负压特性;耐候性 ,直接暴露于阳光、雨水或废气中没有损耗或变形,长时间暴露于室外力学性能并无改变,使用寿命较长,可达到25年以上。