[2017年整理]常用的高分子基材.docVIP

?常用的高分子基材 基材(matrix)在纤维复合材料中的主要功能是传送应力，保护并固定纤维，使其避免直接的模擦及侵蚀。通常基材的选择关系到复合材料将使用的温度、所需的电气特性、及使用环境侵蚀作用的大小等因素。常用的高分子基材依其化学特性可分为 HYPERLINK .tw/~young/pccl/ch1.html \l plastic 热塑性塑料(thermoplastic)及 HYPERLINK .tw/~young/pccl/ch1.html \l set 热固性塑料(thermoset)两大类，本文仅就一般常用之高分子基材做介绍。　 热固性塑料 　不饱和聚酯树脂(Unsaturated Polyester) ? 不饱和聚酯树脂价格低，有良好的机械及电气性质，能够抗酸腐蚀。不饱和聚酯树脂之聚合反应，需加硬化剂，经硬化剂之分解产生自由基而促使树脂进行连结，而形成共聚合体。一般硬化剂的种类不同，其硬化程序可在室温或高温下进行，而其反应温度则与硬化剂之分解温度有关。　 室温硬化： 一般硬化反应在室温下进行，可以省去加热装置，使大型对象制作上更为容易。但为便于储存，硬化剂之分解温度都较室温为高，在室温下不易进行分解，因此短时间内反应不易完成。此时可加入促进剂来加速反应。促进剂需加于树脂中，经混合后再加入硬化剂，直接与硬化剂混合易造成过速反应，甚至导致爆炸。常用硬化剂有MEKP。 　 高温硬化： 树脂与硬化剂混合后即进行加工，有些加工程序耗时较久，为防止树脂在加工完前硬化，可使用高温硬化之硬化剂，待加工最后阶段再加温促使反应进行，而完成硬化程序。常用硬化剂有BPO、TBPO。 　 使用上经常加入一些添加物，以达成不同的特性。 摇变剂(Thixotropy) ? 加入摇变剂后，于静止状态下树脂黏度增加，以防止加工时树脂流失，经搅拌后树脂黏度可暂时下降以利纤维含浸树脂。因此加工时，先搅拌树脂使黏度下降，然后使将纤维含浸树脂，而树脂含浸于纤维内后，黏度增加，以防止流失。 防火剂 ? 氢氧化铝可增加防火性，但使树脂黏度增加。 Low profile additives(LPA) ? 加入塑性塑料粉，可以减少收缩，以改善材料表面平整度。常用的有聚乙烯、聚苯乙烯及聚酯类等。 增稠剂(thickening) ? 使用氢氧化物或钙镁氧化物以增加树脂黏度，便利材料的传递，常用于模造成形如SMC及BMC。 　 环氧树脂(Epoxy) ? 环氧树脂中含有多个环氧乙烷基，环氧乙烷基是由一个氧及两个碳所形成之环。常见的环氧树脂有以下几型： 　 BPA型的环氧树脂是在碱性钠的环境下，将丙二酚A(BPA)与环氧-1-2-绿-3-丙烷(EPI)反应所合成。由BPA/EPI之不同比例，可制出不同分子量和环氧当量的液态或固态的BPA环氧树脂。此型树脂广泛的使用在涂料、土木建筑、电气材料、及接着剂等。 酚醛型环氧树脂(novolac)系将phenolic novolac 或 cresol novolac聚合而形成的树脂，俱耐热及耐药品的特性，常用于IC封装及积层板之改质剂。 氢化BPA型的环氧树脂是将BPA型环氧树脂，去除苯环之双键后获得，因此其耐候性良好。 溴化型环氧树脂系指分子结构中的苯环含有溴，其他分子结构与BPA型相同，除具有BPA型之优良物性及电气特性外，本身有耐燃性，因此广泛的使用在积层板的制作上。 氨型环氧树脂(amine type)具有四个环氧基，因此硬化后之架桥密度高，所以具有优良的机械性质。广泛的使用在纤维强化复合材料的基材。 　 环氧树脂的硬化剂有氨类、酸干类、甲醛类等，由于机械性质优良，广泛的使用在高分子复合材料的基材中。 　 酚树脂(Phenolic) 酚类和甲醛反应形成酚树脂或称酚醛树脂，反应时以酸或碱当作催化剂，聚合物的化学组成跟所使用的催化剂及反应物的比例有关。酚醛树脂具有良好的耐热及耐腐蚀的特性，其安定性佳，低可燃性及吸湿性，并有优良的黏着性质。酚醛树脂可制成预浸布，以制作迭层板。 　 Bismaleimide(BMI) ? BMI的工作环境约在177到230°C，较环氧树脂为高，具有良好的机械强度及劲度，但比环氧树脂性脆，缩收率也较大。因耐热性佳，在高性能战机上应用逐渐显著。 　 热塑性塑料 ? 热塑性塑料在飞机上的使用已有一段时间，主要是在内装及其他非结构性零组件。一般常用于复合材料基材的热塑性塑料以机械强度较佳为主，这类塑料统称为工程塑料，工程塑料有较高的熔点，其使用的温度可从121°C到200°C。热塑性塑料为基材的复合材料其耐湿性佳，有良好的耐撞击性质。而相对于热固性塑料的主要优点为成形速度快，及可回收再利用。一般热塑性塑料先以热熔胶法或溶剂法将塑料均匀散布于纤维之间，以形成预浸布，尔后再经其他加工法加工成所需的形状。 ?