ETFE膜材料介绍

ETFE膜材料介绍

ETFE（F-40）氟塑料来源于美国杜邦公司和日本旭硝子公司，主要应用于防腐蚀衬里。该材料具有聚四氟乙烯的耐腐蚀特性，同时又有对金属特有的较强粘着特性，克服了聚四氟乙烯对金属的不粘合性缺陷，加之其平均线膨胀系数接近碳钢的线膨胀系数，使ETFE（F-40）成为和金属的理想复合材料，具有极优良的耐负压特性。

ETFE的中文名为乙烯-四氟乙烯共聚物。ETFE膜材的厚度通常小于0.20mm，是一种透明膜材。 2008年北京奥运会国家体育馆及国家游泳中心等场馆中将采用这种膜材料。

ETFE膜材常做成气垫应用于膜结构中。最早的ETFE工程已有20余年的历史，而最著名的要数英国的伊甸园了。

ETFE膜是透明建筑结构中品质优越的替代材料，多年来在许多工程中以其众多优点被证明为可信赖且经济实用的屋顶材料。该膜是由人工高强度氟聚合物（ETFE）制成，其特有抗粘着表面使其具有高抗污，易清洗的特点。通常雨水即可清除主要污垢。

ETFE膜使用寿命至少为25-35年，是用于永久性多层可移动屋顶结构的理想材料。该膜材料多用于跨距为4米的两层或三层充气支撑结构，也可根据特殊工程的几何和气候条件，增大膜跨距。膜长度以易安装为标准，一般为15-30米。小跨度的单层结构也可用较小规格。

ETFE膜达到B1、DIN4102防火等级标准，燃烧时也不会滴落。且该膜质量很轻，每平方米只有0.15-0.35公斤。这种特点使其即使在由于烟、火引起的膜融化情况下也具有相当的优势。

根据位置和表面印刷的情况，ETFE膜的透光率可高达95%。该材料不阻挡紫外线等光的透射，以保证建筑内部自然光线。通过表面印刷，该材料的半透明度可进一步降低到50%。根据几何条件及膜的层数，其K值可高达2.0W/m2K。耗能指数以一个三层印刷的膜为例可达到0.77。

由于其优秀品质，ETFE膜几乎不需日常保养。可对其由于机械损坏的屋顶进行简单检查（一年一次为宜），并根据需要就地维修。同时也可检查通风系统，更换过滤装置。

ETFE膜完全为可再循环利用材料，可再次利用生产新的膜材料，或者分离杂质后生产其它ETFE产品。

ETFE 是英文Ethylene TetraFluoro Ethylene的缩写, 中文名称为乙烯- 四氟乙烯共聚物。ETFE 是一种无色、透明的颗粒状结晶体,具有极好的耐擦伤性和耐磨性,耐高温、耐腐蚀,绝缘性能好,可用作电缆护套或管道护衬。用于建筑工程上的ETFE 膜材是由其生料加工而成的薄膜,厚度通常为0105～0125 mm ,非常坚固、耐用,并具有极高的透光性。

1 ETFE薄膜的材料性能

111 ETFE 膜材的基本力学性能

1) 厚度和质量

ETFE 膜材的厚度通常在0.105～0.125 mm。随着厚度的增加,膜材将更硬更脆,难以加工。ETFE 的密度约为1.175 g/ cm3 。以0.120 mm厚的ETFE 膜材为例,其质量约350 g/ m2 。

2) 抗拉强度

ETFE 膜材的抗拉强度大于40 MPa。

3) 应力- 应变关系

常温下张拉应力在20 MPa 以下时,ETFE 膜材呈完全弹性性质,张拉模量达800～1 000 MPa ;当张拉应力在25 MPa 附近会出现屈服点,此后进入塑性强化阶段,直至破断。

4) 破断伸长率

3ETFE 膜材的破断伸长率达300 %以上。

112 ETFE 膜材的其他性能

1) 耐久性

ETFE 膜材具有极佳的抗老化能力,使用年限达25 年以上。

2) 颜色及透光率

ETFE 膜材通常为无色透明状,也可以做成白色。根据需要可在透明或白色膜材上印制各种图

案。以0120 mm 厚的ETFE 膜材为例,单层透明膜材的透光率高达95 % ,白色膜材为50 %～55 %。利

用白色膜材或在透明膜材上印制不同的颜色和图案,可调节进入建筑物内的光线。

3) 防火性能

ETFE 为阻燃材料。即使在火焰中, ETFE 膜材热熔后会收缩,但无滴落物。由于ETFE 膜材很

薄很轻,万一发生火灾,其危害性较小。

4) 自洁性能

ETFE 膜材表面非常光滑,具有极佳的自洁性能。在用ETFE 膜材建造的膜结构上,灰尘及污迹会随雨水冲刷而除去。外表的人工清洗一般4 年才一次。

5) 气候适应性能

ETFE 膜材的工作温度范围为- 200～150 ℃;材料熔点为275 ℃左右。ETFE 膜材具有极好的稳定性和气候适应性。实践表明,暴露在恶劣气候条件中15 年以上的ETFE 膜材,其力学和光学性能并没有改变。在多雹地区,即使玻璃屋面被冰雹砸碎了,ETFE 膜材屋面上也仅留下一些小小的凹痕。

6) 抗撕裂性能、柔韧性和可加工性

ETFE 膜材具有良好的抗撕裂性能、柔韧性和可加工性。

7) 可回收性

ETFE 膜材可以被热熔成颗粒状并重新整合。

ETFE的中文名为乙烯-四氟乙烯共聚物。ETFE膜材的厚度通常小于0.20mm，是一种透明膜材。 2008年北京奥运会国家体育馆及国家游泳中心等场馆中将采用这种膜材料。

ETFE膜材常做成气垫应用于膜结构中。最早的ETFE工程已有20余年的历史，而最著名的要数英国的伊甸园了。

ETFE膜是透明建筑结构中品质优越的替代材料，多年来在许多工程中以其众多优点被证明为可信赖且经济实用的屋顶材料。该膜是由人工高强度氟聚合物（ETFE）制成，其特有抗粘着表面使其具有高抗污，易清洗的特点。通常雨水即可清除主要污垢。

ETFE膜使用寿命至少为25-35年，是用于永久性多层可移动屋顶结构的理想材料。该膜材料多用于跨距为4米的两层或三层充气支撑结构，也可根据特殊工程的几何和气候条件，增大膜跨距。膜长度以易安装为标准，一般为15-30米。小跨度的单层结构也可用较小规格。

ETFE膜达到B1、DIN4102防火等级标准，燃烧时也不会滴落。且该膜质量很轻，每平方米只有0.15-0.35公斤。这种特点使其即使在由于烟、火引起的膜融化情况下也具有相当的优势。

根据位置和表面印刷的情况，ETFE膜的透光率可高达95%。该材料不阻挡紫外线等光的透射，以保证建筑内部自然光线。通过表面印刷，该材料的半透明度可进一步降低到50%。根据几何条件及膜的层数，其K值可高达2.0W/m2K。耗能指数以一个三层印刷的膜为例可达到0.77。

由于其优秀品质，ETFE膜几乎不需日常保养。可对其由于机械损坏的屋顶进行简单检查（一年一次为宜），并根据需要就地维修。同时也可检查通风系统，更换过滤装置。

ETFE膜完全为可再循环利用材料，可再次利用生产新的膜材料，或者分离杂质后生产其它ETFE产品。ETFE与PVC，PTFE完全不同，就像大家了解的汽车一样，欧1到欧2比较容易，而欧2到欧3就完全不同了。

初步分析，鸟巢改用PTFE有以下几点原因：

1，其膜面积至少比水立方还要大一半，这么大的面积应用，在世界上是没有的，膜结构与钢结构的衔接有很大难度；

2，其大面积开启式屋顶更增加了设计与施工难度，恐怕也是目前世界上独一无二的；

3，规避风险，两个奥运主场馆，既然水立方用ETFE，鸟巢改用PTFE也在情理之中；

4，ETFE确实有优点，但也确实有缺点，而鸟巢更需要PTFE的优点，换句话讲，PTFE更适合鸟巢，包括从结构等各个角度；

5，……

ETFE膜的出现为现代建筑提供了一个创新解决方案。由这种膜材料制成的屋面和墙体质量轻，只有同等大小的玻璃质量的1%；韧性好、抗拉强度高、不易被撕裂，延展性大于400%；耐候性和耐化学腐蚀性强，熔融温度高达200℃，并且不会自燃。

作为大型比赛场馆的建筑材料用ETFE膜，更大的优势还在于它们可以加工成任何尺寸和形状，满足大跨度的需求，节省了中间支承结构。作为一种充气后使用的材料，它可以通过控制充气量的多少，对遮光度和透光性进行调节，有效地利用自然光，节省能源，同时起到保温隔热作用。

不仅如此，这种膜还具有自清洁功能，使灰尘不易附在其表面，清洁周期大约为5年。这种材料另一大优点就是可在现场预制成薄膜气泡，方便施工和维修。另外成本合理也是其极具竞争力的另一优势，覆盖层加上结构的费用只有玻璃的一半，而使用寿命却长达25年。

ETFE膜材在世界上的应用已有二十几年的历史,但国内ETFE膜材的研究与工程应用至今仍属空白。

目前国内对ETFE这种新型薄膜材料的了解仅限于国外生产商提供的有关资料以及来自国外典型工程的直观感觉。

需要深入研究的内容包括:

ETFE薄膜的基本性能、ETFE充气枕在内压、风、雪等分布荷载(包括雪荷载非均匀分布)及人员检修集中荷载等作用下的受力性能、充气枕的热传导特性、水密性、气密性、充气枕与边缘构件的连接、边缘构件的设计及ETFE施工标准控制等。通过系统的理论分析、试验研究与应用研究,建立具有自主知识产权的ETFE薄膜材料成套应用技术,推动ETFE薄膜在国内的应用与发展。