一、膜材料的力学性能

    膜结构所用的膜材料为具有高强、阻燃、耐久、自洁等特性的高强复合材料，一般由基布和涂层二部分组成。基布主要采用高强聚脂纤维或玻璃纤维丝编织而成，有平织和绞织等多种编织方法，不同的编织方法影响着膜材料的经纬向力学性能指标，提供膜的抗拉强度和抗撕裂强度等；涂层材料主要有聚四氟乙烯和聚氯乙烯，在一定程度上提高了膜材料各项强度指标，为提高膜材料的耐久、自洁等特性，表面往往有一层氟涂层或硅涂层，提供膜材料的耐火、耐久及防水、自洁等性能，决定着膜材料的物理特性。

    膜材料是一种高强柔软的织物，具有较高的抗拉强度，有一定的抗撕裂强度，但其平面内的抗压、抗弯强度几乎为零，抗剪强度也很低，并具有一定的各向异性和材料几何非线性性质，使用时又易发生应力松弛和徐变，因而在膜结构分析计算中如何正确地确定膜材料的各项力学参数及本构关系将是一项极其繁琐而又必不可少的事情。

    在实际工程应用时，随着膜材料品种的不同，膜中预应力一般在1～8kN/m，即使在最不利荷载工况下，膜中应力值也只是其抗拉强度的1/4～1/8，为简便设计计算，一般可假定膜材料为正交异性的线弹性材料，由弹性力学理论可知，平面应力正交异性弹性材料的本构关系。 

      二、膜材料的物理性能

    随着膜结构分析理论和设计施工经验的不断成熟和完善，膜结构已从众多的现代建筑形式中异军突起，越发地受到人们的青睐，吸引着众多的建筑、结构工程师们来设计建造现代大中小型永久性或半永久性的膜结构建筑。同时也对膜材料的物理性能提出了更多的要求。

    1.高强度

    膜材料是一种柔性织物，织物内部只有存在一定的应力场，才能获得一定的刚度。因此，对于膜结构而言，任何情况下不允许膜中有无应力状态。在高应力状态下，膜材料的抗拉强度越高，越不易发生徐变和老化；其次，在大跨度膜结构中，膜中应力往往较大，且对膜的安全度要求较高，一般在长期荷载作用下，安全系数取６～８，在短期荷载作用下，安全系数取４。安全系数考虑了以下几种不利因素：膜材料本身的强度和弹性常数有较大的变异性；膜结构计算假定及计算结果的不精确性；膜材料双向应力测试与实际情况的差异；紫外线照射下膜材的老化；动静力下膜材的疲劳；膜材制作和施工过程中的划伤和折叠等。因此，膜结构建筑中的膜材料必须具有较高的抗拉强度及抗撕裂强度。

    2.阻燃

    膜建筑作为永久性或半永久性建筑，膜材本身必须应完全满足有关建筑材料防火指标的要求。以日本膜结构大国为例：他们早在20世纪80年代就已把膜结构成功地应用于诸多大型公共建筑中，并且玻璃纤维布基涂敷聚四氟乙烯膜材料（PTFE材料）也早已通过了国家防火测试试验，但至今仍没把膜材料作为不燃材料列入国家建筑标准，只是要求针对每个建筑单体膜材通过防火测试，满足要求即可。一般认为PTFE材料是不可燃材料，PVC材料是阻燃材料。

3.耐久

    膜材的耐久性不仅与其布基所用材料本身的性质有关，而且不同的涂层种类，对布基的保护程度各不相同，也影响着膜材的使用寿命。膜材老化的主要因素有：紫外线照射下，聚合物自身的化学不稳定；从膜的边缘或划伤处由于毛细虹吸水存在微生物的滋生而引起的发霉变质导致材料性质的退化。一般来说，PTFE材料的质保期在25年以上，PVC材料质保期在10年～15年，但到目前为止，PTFE材料工程有的已超过25年，PVC材料工程有的已超过20年，而继续正常使用。

    4.自洁

    自洁性就是膜材料本身的防污自洁性能。由于PVC材料对紫外线的化学不稳定性，尤其在夏日里阳光下，PVC涂层易离析发粘，粘附尘埃，且不易被雨水冲掉，影响观瞻，减少使用寿命。因此，一般建筑用PVC膜材料，在PVC涂层外，再加一层PVF（聚氟乙烯）或PVDF（聚二氟乙烯）或有机硅面层，能有效地改善其自洁性。PTFE膜材料自身则具有很好的防污自洁性能，不需要添加任何面层材料。

    5.隔音

    通常膜结构建筑位于市区内，有的建造在最繁华的闹市区，特别是用于音乐、娱乐等大型文化活动场所，人们即不希望外部噪音传入室内，干扰室内活动，也不希望室内声音扩散出去，为此对建筑的隔音提出较高的要求。单层膜隔音仅有10dB左右，因此，单层膜结构建筑往往用于对隔音要求不是太高的活动场所，或者通常用巧妙的设计、构造等手段来提高其隔音性能。目前有人提出增加膜材料的质量可提高其隔音性能，但真正能达到令人满意的性能指标，尚需待以时日。

    6.保温隔热

    单层膜材料的保温性能大致相当于夹层玻璃，如果某建筑物对保温性能要求较高，就不得不考虑采用双层或多层膜，但双层或多层膜又损害了建筑物的透光性能，一般来说双层膜的透光率在4%～8%左右。透光性是膜建筑很吸引人的一个特点，有时很难让人在二者之间作出选择。为使上述矛盾达到协调统一，针对某个建筑物就必须寻求一种特定的方法，如寻求一种透光性好的内层膜材料等。一般来说，就同类膜材料而言，其透光性越高，强度就越低。

    三、材料的分类

    用于膜结构建筑中的膜材料种类繁多，且不同的国家对膜材料的要求也不尽相同。但按材质的不同可分为PTFE类和PVC类两大类：

    1．PTFE类膜材料

    PTFE膜材料商品名叫特氟隆（Teflon），是在玻璃纤维布基上敷聚四氟乙烯树脂（polytetrafluoroethylene,简写PTFE），且这种树脂的含量大于90%，并满足以下条件：

    (1)玻璃纤维布基自重不小于150g/m2；

    (2)树脂涂层的重量应大于400g/m2，小于1100g/m2；

    (3)膜材料厚度大于0.5mm。

    2．PVC类膜材料

    PVC类膜材料布基织物为聚脂或聚胺脂等，涂层为PVC树脂，或氯丁橡胶类物质，一般另加有聚氟乙烯（PVF）或聚二氟乙烯（PVDF）类面层。且满足以下条件：

    (1)合成纤维织物自重大于100g/m2；

    (2)涂层材料重量大于400g/m2，小于1100g/m2；

    (3)膜材料厚度大于0.5mm；

    (4)膜材料须通过阻燃2级试验。

    四、关于PVC类膜材料的性能分析

    PVC类膜材料由于其明显的价格优势，目前在国内受到普遍青睐。在使用这类材料时有一些值得注意的问题。PVC类膜材料涂层对紫外线有化学不稳定性，所以此类材料的敷面层起着至关重要的作用。PVC类材料的敷面层很大程度上决定了材料本身的使用寿命、自洁程度、抗老化年限以及材料价格等。

    1．敷面面层材料的种类

    (1)100%PVDF（聚偏二氟乙烯）+ACRYLIC（丙烯酸）

    材料顶面敷着聚偏二氟乙烯，材料底面敷着丙烯酸。此类材料偏重于材料顶面的保护，对材料底面的保护较差。

    (2)100%PVF（聚氟乙烯，商品名叫TEDLAR）+ACRYLIC（丙烯酸）

    材料顶面敷着聚氟乙烯，材料底面敷着丙烯酸。此类材料偏重于材料顶面的保护，对材料底面的保护较差。但由于PVF面层是用一种粘合剂粘着在膜材料表面，因此TEDLAR膜材显得硬一些。TEDLAR与PVDF的其他各项性能均近似，从使用效果上看，TEDLAR的自洁效果略优于PVDF。

    (3)100%PVDF（聚偏二氟乙烯）+100%PVDF（聚偏二氟乙烯）

    材料顶面及底面均敷着聚偏二氟乙烯。此类材料对膜材的底面及顶面均加以妥善保护。

    (4)ACRYLIC（丙烯酸）+ACRYLIC（丙烯酸）

    材料顶面及底面均敷着丙烯酸。此类材料对膜材的底面及顶面均无妥善保护

    洁福PVC地板同质透心系列

    特点

    执行欧盟EN649：1996的生产标准，符合法国、美国、澳洲、加拿大、德国相关规范。

    极具防火性，阻燃。

    通过国内外防火测试报告，包括欧盟prEN13501-1测试，满足ClassBf1-S1等级、满足欧盟prENISO11925-2要求。由独立测试机构，根据英国BS476：Part7测试方法，符合Class2等级；根据美国ASTME648测试，符合Class1等级；根据德国DIN4102测试，符合B1等级；根据中国GB8624-1997测试，符合B1等级等，证明洁福地板阻燃性能极高，安全可靠。（见防火检验报告）

    极高耐磨、耐刮痕和耐压性能，可全寿命使用。

    单层均质透心结构，从面到底都是耐磨层。

四色两次成型，二次成型的生产工艺使产品有超高密度，适合使用频繁的地方。高PVC含量，柔韧弱性，故抗磨性能较好。洁福符合EN649的（34-43）项规定，其耐磨性达到K5标准，最高耐磨指数达到T级。

    驱散反射光

    表面压纹处理，能将地板镜面反光减少到最低，达到柔和的视觉效果。不易褪色，色彩历久如新。根据EN20105-B02测试，色牢度数值≥6（极佳）

    抗化学物。

    能抵御大多数稀释酸、碱，不会损伤地板。

    无限制的图案设计及边花选择

    可采用电脑高压水力切割机制作各类复杂的图案，提供无限的设计意念，更可按照客户要求免费设计图案。

    PUR加强型防污涂层处理，更防污，清洁方便，保养简单。

    洁福的防污涂层是加在质地紧密（密闭型）的高品质地板表面之上，增加保护作用，耐磨性与防污性均明显增强，可延长维护周期，维护更省时，费用更低。

    有害物质限量达到国家规定标准：甲醛释放量、聚乙烯含量、挥发物、重金属含量等均符合国家标准。

    具有抗菌和防霉的功能。

    抗静电

    通过国内外专业机构测试，包括EN1815测试，符合≤2kv等级；包括EN1081测试，符合109to1010等级；证明洁福地板抗电阻性能极好，具有连续的静电耗散功能。

    特种涂层简介化纤布规格产品实样

    NO.加工类别\项目特征用途

    1湿法透气透湿涂层

    wetplastercoatwaterproofingcoating

    手感柔软、皮膜感强、湿气游移性佳，无闷湿感，耐久性佳。运动服、休闲装、羽绒服、茄克装、风衣等。

    2耐低温涂层

    Abletobearthelow-temperaturecoating手感柔软、抗低湿零下30℃耐屈折次数20-30万次。服装、迷彩牛津布、野外运动装、帐蓬等。

    3油蜡感涂层

    greasecoating柔软富弹性风格多样，耐水洗提高面料服用性能及风格。适用于短纤、交织混纺类织物用途，服装面料。

    4带色涂层

    Takethecolorcoating手感根据要求调整，水洗后能改变染色时达不到的颜色风格。牛仔服装、帆布服装灯芯绒服装等。

    5膜感涂层

    skincutiescoating仿皮膜感强，是其它涂层无法比拟的，耐水洗效果佳。

T/C布风衣，涂层面正面服装等。

    6PVC涂层

    PVCcoating手感柔软、安全无毒，对皮肤无刺激对环境无污染，耐水压高。劳动服装、雨衣、遮阳蓬、职业服装等。

    7珠光涂层

    printingcoating珍珠亮度佳，色彩多，耐水洗，织物面层可赋予亮丽，时尚的风格。雨伞、茄克、女装等。服装面料（胶面正面）

    8高耐水压涂层

    highpressurecoating耐水压高（可依要求达1000-10000mmH2）耐水洗可贴PVC胶条摩托服、帐篷、服装面料、大蓬、汽垫船等

    9鹿皮绒涂层

    DeerskinFinehaircoating涂层后有仿鹿皮绒的外观水洗牢度佳。适用于涂层面正面的各类服装

    10阻燃加工

    flame-froofprocess阻燃效果佳，不盐折，不长霉，耐水洗，可通过标准测试。童车、汽车椅、家饰用布、帐篷等

    11抗油抗水加工

    Resisttheoilandresistwatertoprocess泼水拒油度佳，防污性能好，手感佳，可挂吊。