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Chapter 10 工程材料—塑膠、陶瓷與複合材料
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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
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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。
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10.2 塑膠分類
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10.2 塑膠分類 熱塑性塑膠 熱固性塑膠
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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。
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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
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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。
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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。
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熱固性塑膠（3/3） 苯酚樹脂類 氨基樹脂 環氧樹脂 矽樹脂
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10.3 塑膠之生產
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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。
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10.4 塑膠之類型
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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
發泡塑膠 積層材料 合成纖維
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10.5 成形加工技術
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10.5 成形加工技術 壓縮成形法 吹氣製模法 射出成形法
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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。
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壓縮成形法（2/2）
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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
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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。
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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
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10.6 陶瓷材料
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10.6 陶瓷材料 陶瓷材料的特性 陶瓷電容器 壓電陶瓷
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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
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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。
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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
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10.7 複合材料
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10.7 複合材料
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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
強力塑膠的成形法
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10.8 複合材料的展望
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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
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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。
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