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何謂複合材料?

答: 複合材料顧名思義是由兩種以上的材質所組合而成,一般來講,是由基材(matrix)及補強材(reinforcements)所構成。基材是材料組成裏 連續的材質,而補強材則為其中不連續的材質。通常補強材的機械強度要比基材高,才能夠補強基材,使合成的複合材料得到較佳的機械強度。然而,複合材料的性 質並不同於其構成的任一材料,而是呈現另一種新的材料性質。

 

什麼是高分子?
答: 高分子是將分子量較低的液態有機物,經聚合反應形成高分子量的固體,一般稱為塑膠。塑膠有兩大類,一為熱塑性塑膠,一為熱固性塑膠。

 

何謂纖維高分子複合材料?
答: 高分子複合材料是以高分子塑膠為基材,纖維為補強材所製成的材料,其中纖維可以不同的型式均勻的散佈在高分子塑膠中,用來增加材料的機械性質。

 

熱塑性塑膠與熱固性塑膠有何不同?
答: 熱塑性塑膠的分子成線性,彼此沒有交鏈,加熱後可融解成液態,冷卻後又回恢復固態,如電腦機殼的ABS材料。熱固性塑膠的分子交鏈成立體結構,加熱後不可融解,如輪胎的橡膠。

 

常用於複合材料的纖維有那些?
答: 纖維有不同的材料及形式,常用的有玻璃纖維、碳纖維、Kevlar纖維、硼纖維、及碳化矽纖維幾種,形式上有短纖、連續長纖、編織纖維、及粉狀纖維等。


常用的高分子複材製造方法有那些?
答: 常用的高分子複材製造方法有預浸材疊層、樹脂轉注成形、模壓成形、纏繞成型、拉擠成型、熱壓成型、射出成型等。


什麼是玻璃纖維?
答: 玻璃纖維與普通的玻璃成份類似,主要組成的成份為SiO2及其它無機氧化物。其製造過程可分為三個步驟,原料熔解、纖維抽絲、及纖維加工,熔解是將玻璃的 原料依一定的比例配料,經混合後放入窯爐內熔解,熔解後玻璃直接流入拉絲盤內,拉成纖維絲。拉絲盤內有許多微細紡嘴,融熔的玻璃由紡嘴流下,成為纖維狀, 經噴水急速冷卻後,進行上漿(sizing) 處理,然後由導絲片將單絲纖維集束成股 (strand),再經捲取器 (collect) 將纖維捲取成絲球 (cake) 。絲球進一步烘乾後,即可進行下一段加工。一般玻璃纖維股之粗細,可以TEX數來表示,1 TEX 為 1000 m 長纖維股的重量 (g)。

什麼是碳纖維?
答: 碳纖維的良好性能,主要是由於其石墨的結晶結構,碳元子形成平面六角的共價鍵結合,此平面的碳層互相疊合並捲曲成長柱形,而形成碳纖維‧因此碳纖維在纖維的方向,由於共價鍵的緣故,具有較高的強度,而在橫向方面,每一碳層間,則是靠較弱的凡得瓦力來結合。

 

什麼是Kevlar纖維?
答: 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。


什麼是預浸材疊層?
答: 預浸材疊層的方法所使用的材料為各種預浸材,預浸材為長纖維及樹脂的混合物,通常是將樹脂均勻的塗包在長纖維上,而長纖維可是單向的,或是雙向編織的。在 室溫下,此一材料通常具有一些黏性,並且樹脂容易產生化學反應,因此,都儲存在低溫的環境中,直到疊層完畢後,再加溫使樹脂反應固化。預浸材常見的商業產 品,有單向或雙向編織的玻璃或碳纖維,而含浸的樹脂則以環氧樹脂為主。於複合材料的成型上,是將預浸材依設計上纖維的方向,加以裁減,然後一層一層貼在模 具上,並加上包裝後,即可進行固化。


什麼是樹脂轉注成形?
答: 樹脂轉注成形法(resin transfer molding, RTM),乃是將纖維先預置(preplace)於模具中,再以混合硬化劑後的樹脂注入模具中,接著加熱讓樹脂反應而成化。在製造上,可先將纖維製成預形 (preform),再將其置入模具中,並將模具預熱,再注入樹脂。


什麼是模壓成形?
答: 模壓成形包括片狀模造法(sheet molding compound, SMC)、塊狀模造法(bulk molding compound)、及射出模造法(kneaded molding compound)等數種。強化塑膠片狀預浸成形材料,乃以塑脂、填充料、硬化劑與改質劑之糊狀混合物,含浸於玻璃蓆或剪斷的玻璃紗束中,這種片狀預浸材 料在常溫可保持三個月左右,SMC材料成形法,是在上下鋼模內疊放數層SMC材料,將模具加熱加壓,使樹脂軟化流動充滿於模具硬化。數分鐘後開啟模具,可 得製品。

什麼是纏繞成型?
答: 快速的將連續性的纖維補強物纏繞在已設計好的模型是纏繞成型法最基本的概念, 基本上是一種在旋轉的心軸上, 纏繞沾滿樹酯的紗束或由大麻、亞麻作成的纖維的一種製造過程。


什麼是拉擠成型?
答: 拉擠成型分為兩類,其一是將多股纖維束並排,導入置有樹脂的容器,使纖維含浸樹脂,然後經一刮片將多餘樹脂刮除,並由模具一端導入模具中,使纖維的截面塑 造成模具截面的形狀,經模具加熱固化後,由模具另一端導出,待一定長度後加以截斷。另一法則採用預浸樹脂的纖維,經預熱後於模具中直接加熱固化,再導出模 具。至於熱塑性塑膠的拉擠成型,都採用預浸纖維,經模具加熱成形後,必須冷卻至一定溫度後才可導出模具。

 

什麼是熱壓成型?
答: 熱塑性塑膠預浸材經加熱後,因塑膠軟化熔解,而可以採用加壓成形的方式,將加熱的預浸材置於模具上,加壓後使材料貼附模具,而形成模具表面的形狀,此一方法類似板金成形,唯纖維預浸材在受壓時,呈現與今屬不同的反應。

 

什麼是射出成型?
答: 熱塑性塑膠加熱熔解後,可以混入極短的纖維,然後經由射出成型機將材料注入模具後成形。與傳統的射出成型相同,只是在塑膠材料中均勻混入不同比例的短纖。
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