Chapter 10 工程材料—塑膠、陶瓷與複合材料
本章架構 10.1 前言 10.2 塑膠分類 10.3 塑膠之生產 10.4 塑膠之類型 10.5 成形加工技術 10.6 陶瓷材料 10.7 複合材料 10.8 複合材料的展望
10.1 前言 塑膠為一聚合物質，衍自石油，被譽為20世紀劃時代的一種合成品，係由有機化合物構造單體與重複單體所組成。 特性 優點 為高分子有機化合物 常以液體、固體、膠體、熔液等形態存在，如油漆，接合劑，膠水 可以成形，應用於射出成形等加工成品 其由不同之單體組成不同性質的塑膠種類繁多、種類繁多、 可由不同的加工方法處理，產品多樣化，用途廣泛。 優點 重量輕、強度強、物理性質好、化學耐蝕力佳 容易造型 外觀美好，質感亦佳 著色範圍寬廣 適宜大量生產，物廉價美。
10.2 塑膠分類
10.2 塑膠分類 10.2.1 熱塑性塑膠 10.2.2 熱固性塑膠
10.2.1 熱塑性塑膠 熱塑性塑膠（thermoplastic plastics）的分子結構多為直鍊型（linear）。 圖10.2 為聚氯乙烯（polyethyl chloride，檢稱PVC）的化學結構圖。
熱塑性塑膠 纖維質類 聚苯乙烯 聚乙烯 聚丙烯 ABS樹脂及AS樹脂 乙烯酸 丙烯酸樹脂 尼龍 聚碳酸脂 碳氟化合物
10.2.2 熱固性塑膠（1/3） 熱固性塑膠（thermosetting plastics）的分子初為鏈狀結構，加熱後軟化成流動性，惟此時分子間引起反應，稱為架橋反應（cross-linking），使分子變成三度空間之結構。
熱固性塑膠（2/3） 此種變化在化學上俗稱為「成熟」（curing）。 第一階段：樹脂加熱→第二階段：樹脂形成膠化（gelatin）或軟化（softening）現象。 第二階段：樹脂加熱→第三階段：樹脂形成固化（solidification）。 第三階段：樹脂加熱→無變化。
熱固性塑膠（3/3） 苯酚樹脂類 氨基樹脂 環氧樹脂 矽樹脂
10.3 塑膠之生產
10.3 塑膠之生產 聚合（polymerization）是塑膠製造生產中最常採行的程序，由於聚合條件的不同或聚合度之差異，而製造出各式各樣不同性質與用途的塑膠。
10.4 塑膠之類型
10.4 塑膠之類型 10.4.1 成形料 10.4.2 鑄塑用樹脂 10.4.3 固態結構 10.4.4 塗料 10.4.5 接著劑 10.4.6 發泡塑膠 10.4.7 積層材料 10.4.8 合成纖維
10.5 成形加工技術
10.5 成形加工技術 10.5.1 壓縮成形法 10.5.2 吹氣製模法 10.5.3 射出成形法
10.5.1 壓縮成形法（1/2） 壓縮成形原理 加熱乾燥粉、粒或預成形的圓盤狀之塑膠料，以提高溫度至接近硬化範圍。 將加熱乾燥塑膠料直接加入模型中，模型溫度依所加工之塑膠一般維持在300~400度。 將模型部份閉合，因加熱及加壓的關係使塑膠液化，並開始向模型凹部流動。 將模型完全閉合，使塑膠完成流動與硬化。 當硬化後，將模型打開，把成形品剔退出來。
壓縮成形法（2/2）
10.5.2 吹氣製模法 吹氣製模法（ blow molding）以熱塑性塑膠為原料，是製造薄壁中空容器的快速方法
10.5.3 射出成形法（1/2） 射出成形法（injection molding）類似壓鑄法（die casting），是將熔融塑料在射出成形機，以高壓射入模穴，然後使其固化的成形加工法。
射出成形法（2/2） 柱塞式(plunger)射出成形機 柱塞預塑式射出成形機 螺桿預塑式射出成形機 螺桿往復式射出成形機
10.6 陶瓷材料
10.6 陶瓷材料 10.6.1 陶瓷材料的特性 10.6.2 陶瓷電容器 10.6.3 壓電陶瓷
10.6.1 陶瓷材料的特性 硬度高 耐高溫 耐磨耗 重量輕 未來研發重點 微粉末合成技術 精密成形技術 均質緻密化之燒結技術 精密加工技術 應用設計技術 評估技術
10.6.2 陶瓷電容器 主要功能是儲存電能，及阻止直流電而讓交流電通過等作用。 一般電容之基本結構的唯一介電材料是兩端鍍上金屬電極。
10.6.3 壓電陶瓷 壓電陶瓷是具有壓電效應的陶瓷體。 壓電效應係指當物體受到壓力時，會產生電荷（或電壓）及正壓電效應；或者相反的，當物體受外加電壓時，會產生變形及逆電壓效應。 應用 電能轉換成機械能 機械能轉換成電能 電能轉換成機械能再轉換成電能
10.7 複合材料
10.7 複合材料
10.7 複合材料 10.7.1 強力塑膠的特性 10.7.2 玻璃纖維與其纖維製品 10.7.3 玻璃細紗之用途 10.7.4 強力塑膠的成形法
10.8 複合材料的展望
10.8 複合材料的展望（1/2） 高分子系複合材料 金屬系複合材料 陶瓷系複合材料 由氧化樹脂、氟樹脂、工程塑膠系及超級工程塑膠系為基料，與強化材料如碳纖維、陶瓷纖維、硼纖維及金屬纖維 金屬系複合材料 鋁、銅、鎂、鈦及鎳等金屬為基料，與強化材料如陶瓷纖維、硼纖維及金屬纖維等 陶瓷系複合材料 鋁、氮化矽及碳化矽等為基料，與強化材料如陶瓷纖維、金屬纖維等
複合材料的展望（2/2） 為強化材料與基料之發展 安定與改良強化材料與基料介面的各種特性。 強化材料排列構造設計。 強化材料與基料的最佳組合方法 應力與負載強度分布分析 成形性、加工技術與品質、可靠性評估技術等。
Q & A