纺织材料在建筑领域的应用与发展

江西服装学院， 江西 南昌 330201

1980年，美国亚特兰大机场首次使用改性聚丙烯腈纤维非织造材料做成的覆盖墙壁，其具有比其他材质更优异的特点。此后，一些西方国家开始使用和开发建筑用纺织材料。接着，日本加入这一队伍，研发建筑用纺织材料，而且其发展速度较快。韩国受日本的影响，也逐渐使用和发展建筑用纺织材料。

我国在 20世纪90年代末开始应用并发展建筑用纺织材料。进入21世纪，由于社会经济和科技的快速发展、社会公共设施的大量兴建，以及居民生活水平的不断提高，人们的生活需求日益增多，对房屋建造及其装修的热情持续高涨，导致建筑工程行业发展繁荣，推动了建筑用纺织材料的应用和推广，为建筑用纺织材料的发展带来了无限可能。

1 建筑用纺织材料应用现状

建筑用纺织材料分为不同的种类，其各具功能，应用在建筑业的不同方面。相较于其他普通纺织材料，建筑用纺织材料在某些性能方面具有一定优势：防水性、耐磨性、挡风性好；抗机械损伤，不易降解，受自然环境的影响小，不易变形、变质；透光性、耐撕裂性好。与普通建筑材料相比，建筑用纺织材料更容易清理。根据建筑用纺织材料的用途分，主要有建筑用膜结构材料、建筑用防水材料、建筑用隔声隔热材料、建筑用增强材料、建筑用帆布材料和建筑用装饰材料六类。

1.1 建筑用膜结构材料

膜结构材料是一种复合材料。建筑用膜结构材料采用强度较高的纤维或者织物作为基础材料，其表面覆盖高性能涂料，具有质量轻、阻燃性和耐用性较好及容易清洁等优点。建筑用膜结构材料广泛应用于体育、交通、休闲、广告标识等领域。

建筑用膜结构材料一般分为两类：一类采用涤纶织物为基础材料，其表面覆盖聚氯乙烯(PVDF)涂料；另一类采用玻璃纤维织物作为基础材料，其表面覆盖聚四氟乙烯(PTFE)涂料。前者的使用寿命在15年以内，用于临时性或半永久性建筑；后者的使用寿命在15年以上，用于永久性建筑。PVDF涂料和PTFE涂料都是惰性材料，具有能抵御紫外线、比较耐用、容易清洗、表面平滑等优良性能。图1和图2所示分别为PTFE膜结构材料的截面和传热示意[1]。

图1 PTFE膜结构材料的截面

1.2 建筑用防水材料

以前使用的防水材料大多是沥青油毡，其有很多缺点，比如易渗漏、易受自然环境影响、使用寿命较短等。随着技术的发展，一种以聚酯纺黏非织造布为胎基的防水材料出现，它的优点是防水效果较好，缺点是材料成本价格偏高[2]。现在主要使用以玻璃纤维和聚酯短纤维针刺非织造布为胎基的改性沥青防水卷材，它是采用热塑弹性体树脂或合成橡胶，把经过改性的沥青材料涂覆到胎基上，胎基表面再覆盖聚乙烯膜和板岩等材料而形成的。

当前，改性沥青防水卷材因绿色环保、防水时间长，正在被大力推广、开发，其在美国和欧洲的使用率分别为45%～50%和80%，但在我国的使用率却很低(5%以下)[3]。

1.3 建筑用隔声隔热材料

隔声材料的作用是提高可听度，保持局部环境内声音的真实性，可以应用于装饰性的布帘、纺织墙布等，减少声音的回响时间和提高声音的清晰度。生活中常见的如电影院中的幕布，其具有很好的吸声效果。隔热材料用来包裹房屋的周围，阻隔外部湿润空气进入而达到隔热效果[4]，这样可以减少一定的制暖和制冷花费。我国在建筑用隔声隔热材料的使用和研发方面与发达国家间存在很大差距，国外的相关技术和产品都更加成熟。我国需加大开发力度，解决建筑用隔声隔热材料生产中的技术问题，使研制的建筑用隔声隔热材料适合在国内广泛使用和推广。

1.4 建筑用增强材料

建筑用增强材料主要包括纤维增强混凝土和纤维增强水泥材料两种。与传统水泥基体和混凝土基体相比，加入纺织纤维的增强材料用于建筑工程可以减少总体质量，还能够改善建筑物的抗压和抗弯等性能。20世纪80年代，日本就开始设想能否将碳纤维增强水泥运用在大型建筑物的建造中。对于沥青基碳纤维增强水泥混凝土，其中只添加少量碳纤维，其延伸性能、韧性及抗疲劳性能均大幅提高。就环保性而言，采用纤维增强材料代替传统的建筑材料，能够缓解资源短缺问题，同时减少环境污染。图3所示为聚丙烯纤维增强混凝土与常规混凝土的应力-应变曲线，可以看出聚丙烯纤维增强混凝土能够承受的断裂应变大于常规混凝土，前者的力学性能更好[5]。

1.5 建筑用帆布材料

早期的建筑用帆布材料以棉织物为主，存在明显的缺点，比如使用时间短、容易受外界环境影响而老化等。随着化学纤维材料的发展，建筑用帆布材料开始以长丝织物为主，之后演变为长丝材料和短纤维材料相结合。表面覆盖PVDF涂料的高强涤纶双轴向经编织物是当前广泛使用的建筑用帆布材料，其有许多优点，比如阻燃、质轻、透气性和防水性良好、较耐用等。

1.6 建筑用装饰材料

几千年前，人们就开始使用建筑用装饰材料建设家园。在我国古代，由于当时的生产力和科技水平低下，装饰材料的样式少，其功能性也比较单一。

当前科技快速发展，居民生活水平不断提高，这使得建筑用装饰材料的需求不断增加，市场上出现了不同种类和功能的建筑用装饰材料。在建筑工程中，室内和室外使用的装饰材料的功能性要求不同[6]。建筑物外部因受到太阳光照射和雨打风吹等外界因素作用而容易损坏，其外墙表面可采用装饰材料，用以抵御外界因素的影响，还可以对外墙装饰材料的样式和颜色进行设计，以形成良好的视觉效果。在建筑物室内使用装饰材料主要是为了美化室内环境，比如地毯、地板和瓷砖等，同时可以带来一定的舒适性[7]。

目前有一种用于建筑工程的高性能天然纤维复合材料，它采用抗拉强度大的竹纤维和麻纤维等为原料而制成，具有绿色环保、成本低、吸湿性好等特性，在地板和天花板等家居装修方面的应用率高。

2 建筑用纺织材料存在的问题、发展趋势和解决策略

纺织材料应用在建筑领域，具有一些优于传统建筑材料的性能特点，但在其使用和生产过程中也存在一些问题，使建筑用纺织材料在我国的推广与应用过程中遇到了许多困难，建筑用纺织材料的发展步伐缓慢。同时，随着社会经济水平的快速提高，对建筑业的发展提出了更高的要求，使建筑用纺织材料得到了更多关注，相关研究投入了更多的人力和物力，创新研发力度不断加大，建筑用纺织材料的发展前景一片光明。

2.1 存在的问题

在我国起步较晚的建筑用纺织材料，其发展速度也比较慢，而且在建筑材料领域所占的比例较小；当前的建筑用纺织材料大多由聚酯长丝或短纤维构成[8]，而我国的聚酯工业发展现状使得建筑用纺织材料的配套生产技术不能跟上，不能完全满足建筑工程的需求；建筑用隔声隔热材料在我国处于起步阶段，在其生产车间内，噪声大，温度也不易控制；新产品研发能力不足，我国纺织材料在资源优势方面的竞争力逐渐下降。

2.2 发展趋势和解决策略

当今，城市快速化带动建筑工程较大规模地发展，给建筑用纺织材料的发展带来了很多机遇和关注，建筑用纺织材料的前景非常广阔。但是，随着社会现代化步伐的不断加快，由此产生的环境污染问题也越来越严重，这在很大程度上影响了建筑用纺织材料的发展趋势。结合当前的大环境，建筑用纺织材料的主要发展方向是绿色环保、节约资源及传统和创新相结合。新型建筑用纺织材料如纤维涂层材料、智能水泥、纤维基混凝土及碳纤维房屋结构等，在发达地区已经推广和应用，纺织材料在环保、节能的智能建筑工程中发挥了相当大的作用。新型纺织材料不能完全取代传统纺织材料，但在建筑用纺织材料的未来发展中，新型纺织材料将成为重要的一个部分。今后，要加大建筑用纺织材料的研发力度，在传统纺织材料的基础上，使其具有更多功能，而且更多样、更美观。然而，如果仅仅依靠自主研发，我国的建筑用纺织材料可能难以持续发展，因此要适时引进国外的先进技术并借鉴他们的有益经验。

2.2.1 保证资源，引进技术

我国聚酯工业的起步较晚，使得建筑行业对建筑用纺织材料当前的需求量得不到满足。我国需要引进国外先进的生产工艺技术和生产设备装置，与我国现有的生产条件相结合，做到优势互补，达到最优的效果，也要注重生产结构和车间环境的改善，使其能够满足建筑业对建筑用纺织材料的需求，能够提高纺织材料的产量并且保证其质量，同时减少能耗。

2.2.2 开发新型天然纤维

新型天然纤维绿色环保，不会对环境造成污染，而且对人体没有化学损伤，甚至有些天然纤维具有保健功效，同时节约石油等能源，减轻相关企业在节能环保方面的生产压力，具有广阔的市场前景。高性能天然纤维中，玄武岩纤维的抗拉强度最高可达3 800 MPa、最高使用温度可达982 ℃[9]。它源于天然岩石，使用后可以回归到自然界，不会污染环境。由于玄武岩纤维具有耐高温性能，可广泛用于防火材料和增强材料。纺织材料的创新发展对纺织业及建筑业都有重要影响，加大新型天然纤维的研发力度，提高我国国产纺织材料的资源优势[10]。

3 结语

建筑业的蓬勃发展推动了建筑用纺织材料的应用，也促进其不断创新，纺织材料与建筑工程结合，不仅提高了建筑材料的性能，对环境保护也具有重要意义。建筑用纺织材料是一项值得不断开发与研究的工程。