亚克力材料在建筑中的应用与研究

本科毕业设计（论文）题目：亚克力材料在建筑中的应用与研究学生姓名：董龑君摘 要亚克力，俗称有机玻璃，是一种开发较早的重要可塑性高分子材料，具有较好的透明性、化学稳定性和耐候性、易染色、易加工、外观优美，在建筑业中有着广泛的应用。近年来随着各大城市饭店、宾馆及高级住宅的兴建，我国建筑采光体发展迅速，用亚克力挤出板制成的采光体具有整体结构强度高、自重轻、透光率高、安全性能高、美观度强等优点。本文从亚克力材料的特点出发，通过研究几个实际的应用案例，阐述亚克力材料在建筑中广泛的应用空间关键词：亚克力材料； 特性； 应用； 目 录第一章 亚克力材料的介绍 .11.1 亚克力材料的简介 .11.2 亚克力材料的发展历史 .21.3 亚克力材料的主要用途应用 .3第二章 亚克力材料的特性和工艺特点 .12.1 亚克力的特点 .12.2 亚克力的属性 .12.3 亚克力的工艺特性 .22.4 亚克力材料的加工工艺和粘接方法 .32.4.1 亚克力材料的加工工艺 .32.4.2 亚克力粘接方法 .5第三章 亚克力材料在建筑中的应用 .73.1 房间墙壁护板 .73.2 卫生洁具 .73.3 透明家具 .83.4 建筑采光体 .8第四章 亚克力作为建筑材料的一些案例 .104.1 亚克力材料在建筑物中的应用案 .104.1.1 冲绳美丽海水族馆 .104.1.2 中山公园音乐堂 .114.2 亚克力作为建筑材料在西班牙巴达霍斯会议中心的应用 .124.3 亚克力作为建筑材料在上海世博会英国馆的应用案例 .14参考文献 .17致 谢 .18天津大学网络教育学院本科毕业设计（论文）1第一章 亚克力材料的介绍1.1 亚克力材料的简介亚克力，俗称有机玻璃，又叫 PMMA 或亚加力，源自英文 acrylic（丙烯酸塑料） 。化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯，是一种开发较早的重要可塑性高分子材料，具有较好的透明性、化学稳定性和耐候性、易染色、易加工、外观优美，在建筑业中有着广泛的应用。用 500 万伏的粒子加速器轰击亚克力板，在亚克力板中创造出如同冰雕一样的闪电奇观。这些亚克力板上的图案，就好像闪电被突然冻结一样，美国伊利诺伊州雕刻家波特赫克曼称这一过程为“捕捉闪电” 。他请物理学家托德约翰逊帮忙，在亚克力板内雕刻一条很狭窄的路径，使大量电子突然涌入“捷径” （和闪电释放电子的原理相同） ，逃离的电荷在亚克力板中先是创造出微型闪电风暴，然后就形成各式各样的图案。而早在 1777 年，德国物理学家利希滕贝格就首创了这种自制闪电奇观，因此这些图案也被冠以“利希滕贝格图样”之名。 图 1-1-1 美国雕刻家利用亚克力板制作的艺术品这说明了亚克力作为一种材料，具有充分的可塑性。这种可塑性指的不但是一种物理性能，也是可充分利用其丰富的透光性能特点，来塑造出形态各异、天津大学网络教育学院本科毕业设计（论文）2炫目多人的艺术品。而在生活和建筑领域，亚克力也是用途广泛的一种材料。1.2 亚克力材料的发展历史亚克力的研究开发，距今已有一百多年的历史。1872 年，丙烯酸的聚合性被发现；1880 年，甲基丙烯酸的聚合性为人知晓；1901 年，丙烯聚丙酸脂的合成法研究完成；1927 年，德国罗姆哈斯公司的化学家在两块玻璃板之间将丙烯酸酯加热，丙烯酸酯发生聚合反应，生成了粘性的橡胶状夹层，可用作防破碎的安全玻璃。当他们用同样的方法使甲基丙烯酸甲酯聚合时，得到了透明度既好，其他性能也良好的有机玻璃（亚克力）板，它就是后来为大家所熟知的亚克力材料（聚甲基丙烯酸甲酯） 。因亚克力具有优异的强韧性及透光性，1931 年，罗姆哈斯公司建厂生产亚克力（聚甲基丙烯酸甲酯） ，首先在飞机工业得到应用，取代了赛璐珞塑料（硝化纤维塑料） ，用作飞机座舱罩和挡风玻璃。1937 年甲基酸酯工业制造开发成功，由此亚克力进入规模性生产。二战期间，亚克力材料多被应用于飞机的挡风玻璃和坦克司机驾驶室的视野镜。我国的亚克力工业自 1950 年代起步，1955 年在锦西化工厂建立了 230 吨年产规模的航空有机玻璃（亚克力）生产装置，同年，上海珊瑚化工厂、苏州安利化工厂也开始研制生产亚克力材料，于 1957 年投产，拉开了我国亚克力工业生产的序幕。1980 年代佛山、顺德、苏州、北京、沈阳、哈尔滨等几条挤压板生产线也相继上马，尤其是改革开放以来，我国亚克力工业发展迅速，一些外商的独资企业、合资企业、集体企业和个体企业应运而生，星罗棋布分散在全国各地，目前年产量达 25 万吨以上，并逐年迅速增长。 1948 年世界第一只亚克力浴缸的诞生，标志着亚克力的应用进入了新的里图 1-2-1 彩色亚克力板 图 1-2-2 亚克力面板材料的内置光源标识天津大学网络教育学院本科毕业设计（论文）3程碑。现代的亚克力材料表面覆涂了高强度紫外线吸收剂，并拥有丰富多彩的颜色，夜间色彩艳丽并极具穿透力，抗日晒雨淋，使用寿命长达十年以上，是目前国际上最流行的户外标识招牌制造材料之一。在巴黎、纽约、东京等国际大都市的繁华商业区，处处可见亚克力标识产品的亮丽身影，为无数国际知名企业品牌形象增添无尽魅力。在我国，亚克力产品的使用尚属初期阶段，但随着一些示范性使用，在大城市中也已产生越来越多的亚克力面板材料的内置光源标识产品。1.3 亚克力材料的主要用途应用亚克力应用广泛，在酒店、商场、办公楼、会所、别墅、博物馆、医疗、教育、餐饮、展览展示等各个领域都有广泛的使用，在工业上的应用：仪器表面板及护盖等；在广告业应用:灯箱、招牌、指示牌、展架等；在交通工具上的应用:火车、汽车、飞机等门窗；在医学界应用:婴儿保育箱、各种手术医疗器具；在民用日常上的应用：灯罩、卫浴设施、工艺品、化妆品、支架、水族箱等。市场上的家具大多采用木质材料、金属材料、玻璃材料等传统材料制成,这类材料制成的家俱存在成本高、不环保、工艺复杂等问题。现代，由于亚克力出众的可塑性、美观性，亚克力家具悄然而生，亚克力家具最早出现在欧洲，发展于 90 年代，到 21 世纪亚克力家具才获得了长足的发展，高档酒店、别墅内都可以看到亚克力家具在家居装饰领域演绎唯美的经典。在 1941 年德国一家工艺品的设计师在设计饰品的时候突发感想，如果能亚克力作为家具的材料那肯定是很完美的事，于是设计了一款使用亚克力为材料的茶几设计图纸，并在三天后把茶几制作出来了，和他原来预想的一样外观很完美，至此亚克力家具诞生了。但是由于亚克力的生产难度大、成本高，故市场上有不少质低价廉的代用品。这些代用品也被称为“亚克力” ，其实是普通有机板或复合板（又称夹心板）。普通有机板用普通亚克力材料裂解料加色素浇铸而成，表面硬度低，易褪色，用细砂打磨后抛光效果差。复合板只有表面很薄一层亚克力，中间是 ABS 塑料，使用中受热胀冷缩影响容易脱层。真假亚克力，可从板材断面的细微色差和抛光效果中去识别。天津大学网络教育学院本科毕业设计（论文）4图 1-3-1 亚克力材料制作的生活用品图 1-3-2 亚克力材料制作的沙发天津大学网络教育学院本科毕业设计（论文）5图 1-3-3 亚克力材料制作的工艺品天津大学网络教育学院本科毕业设计（论文）1第二章 亚克力材料的特性和工艺特点亚克力具有水晶般的透明度，透光率在 92%以上，有“塑料水晶”的美誉，光线柔和、视觉清晰，透明亚克力板材具有可与玻璃比拟的透光率，但密度只有玻璃的一半，用染料着色的亚克力又有很好的展色效果。此外，它不像玻璃那么易碎，即使破坏，也不会像玻璃那样形成锋利的碎片。同时，它具有极佳的耐候性、较高的表面硬度和表面光泽，以及较好的高温性能。亚克力板的耐磨性与铝材接近，稳定性好，耐多种化学品腐蚀。它还有很好的耐燃性，不自燃但属于易燃品，不具备自熄性。亚克力板有良好的加工性能，既可采用热成型，也可以用机械加工的方式。它还有有良好的适印性和喷涂性，采用适当的印刷和喷涂工艺，可以赋予亚克力制品理想的表面装饰效果。2.1 亚克力的特点1）硬度硬度是最能体现浇注亚克力板生产工艺和技术的参数之一，是品质控制中的重要一环。硬度能反映出亚克力原料的纯度、板材耐候性以及耐高温性能等。硬度直接影响到板材是否会收缩弯曲变形，加工时表面是否会出现皲裂等情况。硬度是评判亚克力品质好坏硬性指标之一，平均达洛氏硬度值 8、9 度左右。2）厚度（亚克力公差）亚克力板材厚度存在亚克力公差，所以亚克力公差的控制是品质管理和生产技术的重要体现。亚克力的生产都有一个国际标准 ISO7823。浇注板的公差要求：公差= (0.4 + 0.1 x 厚度)挤出板的公差要求：公差= 3 mm 厚度: 5 %3）透明度/白度严格的原料配选、先进的配方跟进和现代化的生产工艺制作，确保板材极佳的透明度和纯白度，火焰抛光后晶莹剔透。2.2 亚克力的属性1）力学性能亚克力具有良好的综合力学性能，在通用塑料中居前列，拉伸、弯曲、压缩等强度均高于聚烯烃，也高于聚苯乙烯、聚氯乙烯等，冲击韧性较差，但也稍优于聚苯乙烯。浇注的亚克力材料（例如航空用有机玻璃板材）拉伸、弯曲、压缩等力学性能更高一些，可以达到聚酰胺、