ETFE薄膜在高低温环境下的材料性能.pdf

第九届全国现代结构工程学术研讨会 ETFE薄膜在高低温环境下的材料性能 慕仝吴明儿 (同济大学建筑工程系，上海2000192) 提要：ETFE薄膜以其高透光性能受到广泛关注，并已在大型体育场以及商业设施中得到应用。但是作为一种高分子材料， 屈服强度、弹性模量、抗拉强度等性能参数，研究了温度对其性能的影响。 关键词：ETFE薄膜，高低温，拉伸试验，材料性能 一、引言 TetraFluoro ETFE是Ethylene IIm，250u 挤压成型等方法加工而成。用于建筑屋面或墙面的ETFE薄膜的厚度通常为50 m，抗拉强度约 ETFE薄膜凭借其优异的透光性能分别以张拉膜和气枕的形式应用于国家体育馆和国家游泳中心的建设。而 借由奥运场馆的巨大成功，ETFE薄膜亦受到建设者们越来越多的青睐。鉴于国内对ETFE薄膜材料性能缺 乏了解，笔者等对ETFE薄膜在常温下的性能做了细致的研究【1)；考察了应变速度对ETFE薄膜性能的影响， 并给出了拟合公式以计算不同应变速度下的材料性能圆；通过循环拉伸试验和徐变试验研究了ETFE薄膜的 变形性能【3)。但是作为一种高分子材料，ETFE薄膜的性能会受到温度的巨大影响【4)。本文在一20℃、0℃、 20℃和40℃四个温度下，对ETFE薄膜进行拉伸试验，得到了屈服强度、弹性模量、抗拉强度等材性数据， 观察温度对ETFE薄膜材料性能的影响。 二、拉伸I一压-T,验短 一、沮1甲 本试验参考国家标准《塑料薄膜拉伸性能试验方法》【5)进行。 (一)ETFE薄膜试样 u 试验选取250 向(TD)的试件。受高低温箱容积限制，本文采用了较小尺寸的试样进行试验，比较材料参数随温度的变 提高，为保证牢固夹持，试样中部宽度取6mm，并对夹持端进行加宽加强。所有试样的标距均为25mm， 试样采用冲刀冲制。 (二)试验方法 在每个温度下，进行一组五根试件的拉伸试验。试验拉伸速度为25mm／m．n，采用夹具问位移计算 应变。试验中试验机自动记录荷载和变形数据，而后经过计算得到ETFE薄膜的应力应变曲线。应力计算 中使用试样变形前的截面积，未考虑变形后的截面缩小。试验环境温度由高低温箱控制，误差范围为±1 ℃。根据试验得到的应力应变曲线，计算得到各个温度下ETFE薄膜的抗拉强度、屈服强度、切线弹性模 量以及割线弹性模量(1)。 三、实验结果 402 工业建筑2009增刊 第九届全国现代结构工程学术研讨会 按照以上试验方法进行拉伸试验，得到ETFE薄膜在不同温度下的拉伸曲线。图1为各温度条件下的 应力应变曲线。ETFE薄膜材料性能随温度变化的趋势如图2所示。 ∞ ∞ ∞ 50 ∞ 40 日 鱼 ∞ ＼∞ 穴 ∞垦＼R邋 ∞ 翻20 佃 10