第四章 實驗結果與討論
4.4 抗衝擊試驗(Impact strength )
衝擊試驗主要目的再測定材料之韌性及脆性的程度，藉由材料被 衝斷時所能吸收之能量大小稱為衝擊強度(或衝擊值)，衝擊強度愈 大，材料之韌性愈佳，反之衝擊強度愈小，則材料之韌性愈差。因此 可藉由衝擊試驗瞭解材料是否有足夠的韌性，並比較各材料韌性之大 小。測量衝擊強度的方法很多，最普遍的是利用單擊擺錘型之衝擊試 驗機，以Charpy 衝擊試驗機及 Izod 衝擊試驗機為代表，兩者之差異 為試片夾持方式、撞擊試片位置及試片尺寸不同，但其試驗原理相 同，兩種試驗方法亦雷同。而本實驗是藉由Izod 衝擊試驗方法分析，
以下將針對Izod 衝擊測試來詳盡介紹。
1. 衝擊試驗機構造
擺錘型衝擊試驗機如圖27 所示，其主要構造可分為三部份：
(1) 擺錘：已知擺錘的重量，可將放置在擺動路徑內的試片擊斷。
(2) 試片支持台及基座：試片支持台及基座應牢固，試片被撞擊時 支持台不能變形 設備亦不能震動。
(3) 指針及刻度盤：試片被擊斷後吸收能量之測定裝置。
圖27 衝擊試驗機構造示意圖。
2. 衝擊試驗原理
衝擊試驗原理依據能量不滅定律之原理，將擺錘舉高至某一高 度，則此時擺錘具有一定位能，而後使其自由落下，當擺錘到達最低 點時，位能全部轉變成動能，衝斷置於定位上之試片，試片衝斷時會 吸收一部份動能，而其剩餘能量則 促使擺錘擺至另一端的高度。因 此衝擊試驗原理主要是利用擺錘在衝擊前及衝擊後的最大位能差異 來計算試片吸收的能量，如圖28 所示。
衝擊前擺錘與試片所產生之角度為，其原有能量為 E1，當擺錘 放開衝斷試片後，擺錘與試片所產生之角度為，其剩餘能量為 E2，
衝擊過程試片吸收的能量 E=E1-E2。
圖28 試片衝斷時吸收之能量示意圖 。
原有能量 E1=WR(1-cosβ)
W：擺錘重量(kg)
R：擺錘重心至迴轉中心之距離 α：擺錘高舉與試片所產生之角度 β：衝擊試片後擺錘上升之角度
衝擊試驗除可用上述公式計算外，各公司（廠）之衝擊值試驗機 由於 W、 R、角度皆為固定值，故可做成簡單之對照表，只要知道 之角度即可由對照 表中得知該試片之吸收能。
實驗添加不同比例之增韌改質劑來增韌環氧樹脂，進行Izod 衝 擊試驗方法，根據ASTM-D256，分析數據結果整理於表 20，未改質 樹脂之衝擊值為3.5 kgf-cm/cm，10phr 改質劑衝擊值為 4 kgf-cm/cm，
20phr 為 4.9 kgf-cm/cm，30phr 為 8 kgf-cm/cm，40phr 為 18.9 kgf-cm/cm。由圖 29 曲線圖可以很明顯發現，當環氧樹脂隨著增 韌改質劑添加比例越高時，其衝擊值越高，且當增韌改質劑添加到 40%，其衝擊強度會迅速上升，比未改質環氧樹脂快速增加 5~6 倍，
綜觀上述實驗分析，我們非常認定實驗室所合成出來的增韌改質劑，
確實是有增韌環氧樹脂之效果性。
表20 抗衝擊試驗分析數據。 (kgf-cm/cm)
0 0PD20-100E 3.5 10 10PD20-90E 4 20 20PD20-80E 4.9 30 30PD20-70E 8 40 40PD20-60E 18.9
0
0PD20-100E 10PD20-90E 20PD20-80E 30PD20-70E 40PD20-60E
衝