PTFE建筑膜结构材料的生产与性能研究

摘要

建筑膜结构材料作为一种新型空间结构材料，以其轻巧美观、透光节能、安全耐用等优点，被广泛应用于体育场馆、展览馆、机场大厅、购物中心、娱乐中心等各项大型建筑工程中。建筑膜材作为一个新兴产业，有着强大的优势和广阔的市场前景。
　　 建筑膜材是指以高强纤维织物为基布，经过一定的后整理工艺，使表面涂覆高性能树脂材料而形成的柔性复合材料，主要包括PTFE建筑膜材和PVC建筑膜材。而国内对建筑膜材的研究起步较晚，研究也较少，目前国内对PVC建筑膜材防污自洁、耐老化改性等方面的研究较多，而对于PTFE建筑膜材生产方面研究较少，这严重制约了国内建筑膜结构材料及膜结构建筑的发展。基于以上，本课题主要研究以超细玻璃纤维机织平纹织物为基布，经浸渍涂层工艺整理，表面涂覆PTFE树脂而制成的PTFE建筑膜材的制取工艺及相关力学性能研究。本文分别从生产原料及基布制取，热处理基布，浸渍涂层的研究与膜材制取，力学性能测试等几方面研究，得出膜材制备过程中较优化的生产工艺参数及产品力学性能及其影响因素等。希望这些工艺参数及有用的结论对建筑膜材的产业化生产提供一定的指导。
　　 首先，分析了PTFE膜材的原料玻璃纤维及PTFE分散乳液，介绍了PTFE膜材对基布的要求很高，既要满足其较优的力学性能，还需要较高平整度及无疵点。按照要求采用较好的原料及设备，选择合适的结构参数及工艺，织造出符合PTFE建筑膜材要求的三种基布。
　　 其次，研究了膜材纱及基布热处理对其性能影响，实验表明：基布随着热处理温度的升高和时间的延长，其浸润剂残留量逐渐降低，其布面颜色逐渐变白，基布的拉伸强力逐渐降低。综合各种因素，针对不同基布确定合理的处理温度与时间，使其适合下步工艺需要。
　　 再次，研究PTFE固含量、烘焙温度、烧结温度及时间等因素对纱线粘结性的影响，通过正交设计和分析统计方法确定最优工艺参数，确定PTFE固含量及烧结时间是主要因素，而处理温度在一定范围内影响较小为次要因素。找出了膜材基布浸渍涂层加工成型的最优工艺参数，制备了三种规格的PTFE建筑膜材。
　　 然后，对三种基布和膜材进行拉伸、撕裂性能测试，均达到产品力学性能要求，通过数据分析与比较，得出膜材的力学性能主要由基布性能决定，涂层工艺和测试条件对其也有一定影响，并总结了影响其力学性能的多个因素。还分析了膜材的纱线强力利用率及拉伸各项异性及耐折性能等，为提高膜材力学性能提供一定的帮助。
　　 最后，总结本课题的一些结论，并指出了本课题研究的一些不足，为以后深入研究提出了一些建议，对以后实际生产具有参考价值。