熱塑複合材料

一、簡介 朱政崑—複合材料概論

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ＯＨ－５８Ｄ戰搜直昇機 OＨ－58D AH－1Ｗ

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A380 朱政崑—複合材料概論

背景 所謂複合材料：以兩種或以上之材料結合而成 性質同時兼具其組成之成分材料的優點，而避免組成之成分材料的缺點。 高分子複合材料與傳統金屬材料的機械性質比較，二者可互有優缺點。 高分子基纖維強化複合材料有質量輕、單位重量之強度與剛性均高，韌性佳，且能耐天候、耐腐蝕， 耐疲勞等性質則明顯較金屬優越 其機械性質的設計自由度高。 朱政崑—複合材料概論

二、纖維增強複合材料 （一）纖維特性 纖維增強時會具有較高的抗拉強度 纖維複合材料的基材相可能是金屬、高分子或陶瓷。 使用纖維增強複合材料之優點，效果上纖維比塊狀材料佳 複合材料之機械特性與纖維材料的長度、取向、濃度和材質間有關

纖維間的排列，纖維的密度和分佈，對複合材料的強度和其他性質都具重要影響。纖維分布均勻時會具有較佳的複合性質 纖維長度要長，通常纖維材料必須是連續的 纖維間的排列，纖維的密度和分佈，對複合材料的強度和其他性質都具重要影響。纖維分布均勻時會具有較佳的複合性質 金屬和高分子大多用做基材，主要是延展性的考量；陶瓷基複合材料，則改善破裂韌性為主要考量 朱政崑—複合材料概論

（二）高分子－基材複合材料 高分子基材複合材料包含一高分子樹脂做為基材，並以纖維當做為補強材。這些材料應用於不同的複合物。常見的：玻璃、環氧樹脂、乙烯酯和聚亞酸胺樹脂內添加纖維。 朱政崑—複合材料概論

產品可廣泛應用於電器外殼、汽車零組件、各樣機器之零組件、運動器材等。 亦可應用於遮蔽 EMI 膠粒  產品應用 產品可廣泛應用於電器外殼、汽車零組件、各樣機器之零組件、運動器材等。 亦可應用於遮蔽 EMI 膠粒        朱政崑—複合材料概論

（三）金屬基複合材料 金屬基複合材料基材為金屬材料。這些金屬基複合材料於較高之溫度使用，可改善剛性、強度、耐磨性、潛變抵抗性、導熱性和尺寸穩定性。 比高分子基複合材料具更佳較高操作溫度，不燃性和在有機環境下較佳之分解抵抗性之優點 金屬基複合材料的製程至少包含兩步驟：固化或合成固化的技術 採用方法：鍛造、推擠、滾製等。 汽車已使用含有鋁合金及碳纖維增強的鋁合金複合材料作為引擎組件；此種材料為質輕，耐磨及耐熱之材料。 航空結構亦使用先進的鋁合金金屬基複合材料；硼纖維為太空梭增強材料，而連續石墨纖維亦用於哈柏望遠鏡上。 朱政崑—複合材料概論

（四）陶瓷基複合材料 陶瓷材料在高溫具有抗氧化性及耐破壞性， 如材料其破裂韌性值相當低。為改善此缺點，可使用特殊陶瓷物的顆粒、纖維或鬚晶植入另一陶瓷基材內。 改善破斷性質：由於材料破壞是源自裂紋和相質點間之交互作用分散。 裂縫是在基材相內形成，恩此改善裂縫的傳播可以受顆粒、纖維或鬚晶加以阻礙而改善 朱政崑—複合材料概論

（五）碳基複合材料 碳纖維增強碳基材複合材料，為補強材和基材均為碳。 這些材料相當新穎且昂貴，具有高強度模數和拉伸強度、耐高溫並可耐潛變和具相當大的破斷韌性值。 應用於火箭發射器，飛機和汽車的高功能磨耗材、飛機渦輪引擎組件熱壓模及太空梭載具之罩體等 朱政崑—複合材料概論

複合材料製程介紹 與金屬構件製程不同的地方：複合材料製程除了要賦予形狀外，尚需控制強化材在基材內部之分佈及走向 製造金屬構件的原料已有標準成分及標準的機械性質，製造商通常只負賦型，接合和組裝等 複材構件， 採買的原料卻往往非成品的材料， 而是成品材料的前驅物 製造複材構件不單要加工出構件的形狀，還要製造出成品的材料 因為還要製造出成品，複材構件的性質表現有更大的設計彈性 朱政崑—複合材料概論

複材組成成分 複合材料最少包括兩個主要部份：即基材(Matrix)及強化材(Reinforcement) 。 強化材之功用主要在使成品具有高剛性及高強度 基材之功能： 包括賦型，將負荷分散傳遞至強化纖維 對強化纖維提供側向支撐，阻絕外界惡劣之環境，並保護強化材以免應直接機械性接觸而導致表面被磨損。 常用的基材包括各種熱固性與熱塑性高分子材料。 朱政崑—複合材料概論

原材料 基材： PP、PBT、PET、PA6、PA6,6、PPO、PPS、PC、PC/PBT、PPO/PA均有使用 大部份產品採用PP作為基材，最大市場就是汽車零件，尤其:保險桿的樑(bumper beam) PP價格低又具有良好的耐衝擊特性。 應用:汽車外殼、保險桿(歐美)，及電氣零件(歐洲)、衛浴設備 朱政崑—複合材料概論

強化物之種類 朱政崑—複合材料概論

複材製程 手積層塗佈及噴佈法 Hand lay-up and spr ay placement technique 手積層塗佈示意圖 朱政崑—複合材料概論

強化物之強化型態 朱政崑—複合材料概論

噴佈法 朱政崑—複合材料概論

模壓成形法 (Press Molding) SMC 模壓成型--熱固性塑膠片狀模壓材料(SMC, sheet molding compound) 朱政崑—複合材料概論

朱政崑—複合材料概論

濕式纖維分散法製程 乾式纖維分散法製程 朱政崑—複合材料概論

奈米補強 朱政崑—複合材料概論

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衝壓成型製程 朱政崑—複合材料概論

真空成形及吹袋成形 (Vacuum Molding and Pr essur e Bag Molding) 朱政崑—複合材料概論

真空成形及吹袋成形 (Vacuum Molding and Pr essur e Bag Molding) 朱政崑—複合材料概論

真空壓力釜成形 (Autoclave based Method) 朱政崑—複合材料概論

                                                                                                                                                                   朱政崑—複合材料概論

汽車零件(結構件) (a)Load Floor：輕量化，耐腐蝕，剛性及耐衝擊性佳。 (b) Bumper Beam：減重40%，降低模具費用，耐衝擊性佳 (c) Underbody Shield：輕量化，耐化學品，耐衝擊性佳 (d) Battery Tray：輕量化，耐腐蝕，整合性零件降低組裝成本 朱政崑—複合材料概論

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纏繞成形 朱政崑—複合材料概論

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