与玻璃相比,大多数塑料材料的透光性能较差(Oreski等,2010)。若暴露于高温和太阳辐射光谱的紫外线下,塑料会发生降解而缩短其使用寿命:与玻璃的几十年使用期相比,许多塑料只能使用几年。尽管存在这些缺点,考虑到由于塑料材料密度较小、力学强度高而带来的较低投资成本和运行成本,塑料材料在实际应用中仍具有优势。聚乙烯塑料薄膜已被广泛使用,特别是在园艺中,其暴露于典型的天气条件下寿命短至约1年,适用于园艺防护的季节性覆盖层。含氟化合物的聚合物具有透光的特性,其长波滞留性和抗老化性都优于聚乙烯薄膜。聚酰胺、聚苯乙烯、丙烯酸树脂和聚碳酸酯已经被研究应用于太阳能工程(例如作为平板集热器的盖板)。各种塑料机械性能的详细数据都可从文献中查到(Harper,1975),对太阳能应用工程有一定的适用性(Blaga,1978)。塑料薄膜在降解过程中打断了通常由几千个单体单元构成的长聚合链。塑料薄膜的强度和弹性取决于聚合链的长度:聚合链越长,材料的脆性越弱。
降解过程有:
1)热降解;
2)光降解,热降解和光降解都涉及氢原子的迁移和自由基的形成,通常会导致解聚;
3)氧化作用也会导致解聚,特别是在支链处;(www.xing528.com)
4)通过撕裂、表面刮擦和反复弯曲机械破坏聚合链(Grassie,1972;Ranby和Rabek,1975)。
塑料的老化易受气候的影响,持续的高湿、高温和太阳辐射会加速其老化过程,即使这样,一个试验仍需要几年的时间来完成。为加速老化,样品被置于人工加速的气候环境中几百个小时,例如将样品长期暴露于强光下以模拟太阳辐射,或对其进行周期性的喷水以模拟降雨的影响(Ranby和Rabek,1975)。寿命模拟已成功应用于研究聚碳酸酯的老化行为(Kahlen等,2010a,b)。通常暴露于外界会降低塑料薄膜的透光性。老化后,断裂强度会降低,塑料薄膜会变得更脆(Kimball和Munir,1978)。断裂强度随环境温度的升高而降低,但断裂伸长率却随环境温度的升高而变大。因此,在较高温度下,塑料薄膜的强度较弱但延展性会更好。于是,温室塑料覆盖层在寒冷的冬季月份会更容易发生撕裂,这不仅是因为风力的破坏,也因为塑料材料在较低温环境下会变得更脆。透光性降低约80%是源于热效应(Cheng和Bannerot,1983)。暴露于太阳辐射引起的降解对特定的“紫外线抑制”样品的影响十分有限,而风、雨和尘埃仅对其有略微显著的影响(Cheng和Bannerot,1983)。同时受这三个因素影响所造成的降解与仅受热效应影响的情况相比,几乎没有差异。太阳辐射的吸收和前向散射都受到类似的影响。在长期高强度日照下,使塑料发生弱化的化学降解作用会增强。
热致性塑料材料已被试用作采光口盖板,其在高温可能损坏塑料集热器之前会变得不透明(Wallner等,2008)
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