塑钢门窗的性能、特点

     1．    保温节能性

      塑钢型材多腔式结构，具有良好的隔热性能，传热系数极低，仅为钢衬的1/4.5，铝材的1/8，其经济效益和社会效益都是巨大的。

      2．    气密性

      塑钢门窗在安装时所有缝隙处均装有橡塑密封条和毛条，所以其气密性远远高于铝合金门窗。而塑钢平开窗的气密性又高于推拉窗的气密性，一般情况下，平开窗的气密性可达四级，推拉窗可达三级。

      3．    水密性

      因塑钢型材具有独特的多腔式结构，均有独立的排水腔，无论是框还是扇的积水都能有效排出。塑钢平开窗的水密性又远高于推拉窗，一般情况下，平开窗的水密性可达到五级，推拉窗可达到三级至四级。

      4．    抗风压性

      在独立的塑钢型腔内，可填加1.2—3mm厚的钢衬，可根据当地的风压值、建筑物的高度、洞口大小、窗型设计来选择加强筋的厚度及型材系列，以保证建筑对门窗的要求。一般高层建筑可选择大断面推拉面推拉窗或内平开窗，抗风压强度可达六度以上，低层建筑可选用外平开窗或小断面推拉窗，抗风压强度一般在三级。

      5．    隔音性

      塑钢型材本身具有良好的隔音效果，如采用双玻结构其隔音效果更理想，特别适用于闹市区噪音干扰严重的场所，如医院、学校、宾馆、写字楼等。

      6．    耐腐蚀性

      塑钢异型材具有独特的配方，具有良好的耐腐蚀性，因此塑钢门窗的耐腐蚀性能主要取决于五金件的选择，如选防腐五金件，不锈钢材钢，其使用寿命是钢窗的10倍左右。

      7．    耐候性

      塑钢异型材采用独特的配方，提高了其耐寒性。塑钢门窗可长期使用于温差较大的环境中（-50℃～70℃），烈日暴晒、潮湿都不会使其出现变质、老化、脆化等现象，最早的塑钢门窗已使用30年，其材质完好如初，按此推算，正常条件下塑钢门窗使用寿命可达50年以上。

      8．    防火性

      塑钢门窗不易燃、不助燃、能自熄，安全可靠，经辽宁省消防器材产品质量监督检验站检测氧指数为42.3，符合GB8814—1988《门窗框用硬聚氯乙烯（U—PVC）型材》中规定的氧指数不低于38度的要求。

      9．    绝缘性

      塑钢门窗物使用的塑钢型材为优良的电绝缘材钢，不导电，安全系数高。

      10．    成品尺寸精度高，不变形

       塑钢型材格质均匀、表面光洁，无需进行表面特殊处理，易加工、易切割，焊接加工后成品长、宽及对角线公差均能控制在2mm以内；加工精度高，焊角强度可达3000N以上，同时焊接处经清角除去焊瘤，型材焊接处表面平整、美观。

      11．    容易防护

      塑钢门窗的优点有：①保温节能：节约能源是全球性的问题，也是我国的一项重要的基本国策，因此目前我国大力推广塑钢门窗；②隔声性好：目前城市噪声巳受到广大市民的强烈反感，采用塑钢门窗可减缓城市噪声污染；③密封性好：防尘、防水；④加工容易：可加工成各种形状的门窗；⑤表观好：洁白如玉，质感好。但塑钢门窗也存在一些缺点，主要有：①耐热性还有待提高：因为夏季最高温度越来越高，加上太阳直射，在夏天的北京, 门窗表面最高温度可达60℃以上，这已接近UPVC的软化温度，在外力作用下，易产生变形；②刚性有待提高：UPVC型材的弯曲弹性模量在2000MPa左右，这一刚性不能满足日益苛刻的要求。刚性不足易产生变形，对塑钢门窗的使用带来很大的坏处，如：开关不便、密封性变坏、耐热性变坏、外观变坏等；③抗风压性有待提高：抗风压性实际上与型材的强度、刚性、壁厚等有关，强度高、刚性大、壁厚大，则抗风压性提高(此外也与型材结构有关)。因此从材料本身来讲，提高强度和刚性是全面提高塑钢门窗抗风压性能的有效途径； ④硬度低，表面易划伤，静电高，易脏，易粘灰尘，不易清洁。 

       传统塑钢门窗使用的基本原料为：①PVC： 5型树脂，K值68左右；②钛白粉：金红石型，如DuPontR960，德国Kranos 2220、杜邦公司的R902等；③抗冲改性剂：CPE、ACR等，可提高冲击强度，但是可使拉伸强度、弯曲强度、刚性、耐热性、硬度大大下降； ④稳定剂：铅盐（有机铅、复合铅等）、稀土稳定剂、有机锡稳定剂等；⑤填料：碳酸钙(有轻质碳酸钙、重质碳酸钙，重质碳酸钙在1000目左右，轻质在325目左右).使用碳酸钙可增加刚性，减少成型收缩率，降低成本，但降低冲击强度。添加量多时，除冲击强度大大下降外，也使拉伸强度、弯曲强度大大下降；⑥润滑剂：内外润滑体系（如高级脂肪酸及其酯等)。 
 

       目前使用的门窗异型材配方的根本缺点是刚性和韧性不能兼顾。要增加刚性， 就必须减少增韧剂的用量和加大碳酸钙的用量，而这时冲击强度要大大下降；与此相反，要增加冲击强度，就要多加增韧剂，而这时强度、刚性、耐热性、硬度就要大大下降。 
 

       采用纳米无机粒子可对UPVC实现同时增韧增强。而要体现纳米效应的关键是使纳米无机粒子以纳米状态分散到高分子基体中，即：粒径在100nm以下的无机纳米粒子分散于塑料基体中。要使纳米粒子在高分子基体中达到良好分散不是容易的事情，这正是材料研究者目前面临的重大问题。由于纳米粒子尺寸特别小，表面积非常大，表面能非常高，故很容易团聚，不易形成单个纳米粒子分散体系。因此要使纳米粒子以纳米状态分散在塑料基体中，必须使用特殊方法。常用的方法有：①Sol-gel法：采用溶胶-凝胶法制备纳米无机粒子有机高分子复合材料，但局限性大，工艺复杂，成本高，不易推广；②插层法：先将层状无机土 （如蒙脱土）阳离子化，然后将单体分散于层状无机土的层与层之间，引发聚合，使无机土的层与层之间达到纳米级。中科院化学所在此方面进行了大量研究，并已取得一定的成果，如纳米尼龙等；③熔融共混法：对纳米粒子进行偶联处理或活化处理，然后加入到高分子材料中，利用双螺杆挤出机等高效混合分散设备进行混合。许多试验表明，这一方法不易使纳米无机粒子达到纳米分散。 

       采用无机纳米粒子存在下的原位聚合，合成含有纳米粒子的具有核-壳结构的纳米复合粒子是新近发展的方法，该方法所制备的纳米刚性冲击改性剂具有三层结构，即：纳米核层-中间层-壳层，最外层的壳主要有MMA及其它丙烯酸酯类的聚合物或共聚物，与PVC。的相容性好，从而保证了纳米粒子在PVC。中的纳米分散；中间层为丙烯酸丁酯聚合物，并部分交联形成弹性体，可大大提高PVC的韧性。将制备的纳米刚性冲击改性剂在PVC型材上进行使用，达到了同时增韧增强的效果，大幅度提高冲击强度（特别是低温冲击强度）， 同时也提高了弯曲强度、模量、硬度和耐热性，解决了强度、刚性和韧性不能兼顾的问题。具体实验结果见表所示。

表 纳米刚性冲击改性剂对UPVC的增韧增强效果 

     由表可以看出，利用纳米刚性冲击改性剂可以大幅度地提高UPVC门窗异型材的性能，具有增强增韧的效果，这说明纳米刚性冲击改性剂能以纳米状态分散在PVC基体中， 从而体现纳米效应。 
 

     采用传统的弹性体（如CPR)增韧UPVC时，其增韧机理是银纹-剪切带机理，而无机纳米粒子增韧机理是冷拉机理，纳米粒子的存在使材料发生脆-韧转变点提前。图是两者低温冲击断面的SEM图。 

     从图可以看出，传统CPE增韧的UPVC体系，其冲击断面的SEM呈现典型的韧性断裂特征，说明达到了增韧效果。在纳米刚性冲击改性剂对UPVC改性后，其冲击断面出现超大变形的拉丝结构，并出现了网化效应，这种超大变形的网化结构吸收了大量能量，从而使其冲击韧性大幅度提高，使其断裂行为发展为超韧性断裂，冲击强度比CPE增韧体系大得多，增韧效果十分显著。在提高冲击韧性的同时，也使拉伸强度、弯曲强度、耐热性、硬度、刚性得到很大的提高。

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