第四章 複合材料之基材

99-2 高分子複合材料作業解答 1. 試述複合材料的意義。

2. 高分子複合材料常用的基材有那幾種。

第四章 複合材料之基材

基材的分類

熱塑型基材

(塑膠, 熱可塑彈性體)

熱固型基材 (樹酯, 橡膠)

泛用基材 (PP, PE, PVC) 工程基材

(PET, PBT, Nylon, PC, POM, PPS, PES, PSU, PEEK, PI)

泛用基材

(PF, EP, UP, PU, MF)

工程基材 (PI, PAI, SI, BT)

3. 高分子複合材料常用的強化材有那幾種。

Š 玻璃纖維

Š 碳素纖維

Š 全芳香族聚醯胺纖維

Š 硼纖維

Š 碳化矽纖維

5. 試說明碳素纖維、玻璃纖維、克拉(Kevlar)纖維、硼纖維、及超高分子量聚乙烯纖維的特性。

Kevlar纖維

Kevlar為商業化的芳香聚醯銨纖維，為人造的有機纖維。

具低密度、高強度、及低成本。一般而言與高分子基材 的相容性不佳，因此製成的複合材料抗壓強度較低。常 用的有 Kevlar 29 及 Kevlar 49。

UHMWPE 物理性質

Š 融點為136 ℃

Š 密度為0.935kgf/cm3.

Š 負重撓曲溫度(4.6Kgf/cm2)為85 ℃

Š 動摩擦系數為0.10~0.22

Š 衝擊強度為140Kgf/cm

UHMWPE 優點

Š （1）良好的耐熱性和耐寒性，使用溫度可達100℃

Š （2）耐磨性好，自潤性佳。

Š （3）介電性能優良（絕緣材料）。

Š （4）化學穩定性良好，室溫下不溶於任何有機溶劑，耐酸、鹼、鹽。

Š （5）吸水性和水蒸汽透過率很低（包裝材料）。

UHMWPE 缺點

Š （1）耐老化性能（熱氧老化）

Š （2）在受力作用下，熱變形溫度很低。

Š （3）成型不易

硼纖維

幾乎所有的硼纖維都用來製作硼/環氧樹脂複合材料，硼 纖維是用化學氣相沉積法將硼沉積於鎢絲上，鎢絲表面 和硼反應後其直徑約17.5 mm，而硼纖維的直徑約 100 mm，如下圖所示。因為硼纖維的製作成本遠高於碳纖維，

因此在高分子複材方面，幾乎為碳纖維所取代。

6. 舉例說明塑膠的分類。

7. 說明環氧樹脂(epoxy resins)的種類及特性。

3.環氧樹酯(Epoxy resin, EP)

8. 說明不飽和聚酯樹脂的組成及特性。

2.不飽和聚酯樹酯(Unsaturated Polyester, UP)

9. 一般常見的界面接著強度評估法有那些。

10. 寫出下列材料之密度。

(a) epoxy resin (b) PET (c) E-glass (d) Kevlar (e) HM carbon (f) HS carbon (i) PP (j) PE (k) Al (l) Mg

11. 中碳鋼 (mild steel) 的線膨脹係數(coefficient of thermal expansion， CTE)為 17 (10^-6K^-1)，

今有一長 20 m 的鋼材，當溫度由 0^oC 增加至 50^oC 時，此鋼材的長度增加了多少 mm。 

12.  試寫出下列名詞的英文： 

    (a)  高分子複合材料： 

    (b)  複合材料：   

    (c)  強化相：   

    (d)  基材： 

    (e)  纖維強化塑膠：   

    (f)  碳纖維：   

    (g)  石墨纖維： 

    (h)  克拉纖維：   

    (i)  玻璃纖維：   

    (j)  環氧樹脂：