Abstract
聚胺基甲酸酯熱塑性彈性體(Thermoplastic Polyurethane Elastomer, TPU) 具有優良的耐磨耗性、彈性、耐撕裂性、抗油性等特性, 本研究旨在探討利用纏繞法(Filament Winding)以碳纖維、玻璃纖維為補強材料, TPU 為基材加工成預浸材料, 再以熱壓成型法將預浸材料二次加工制成產品之可行性,以提高聚胺基甲酸酯彈性體的韌性(Stiffness)和機械性質, 並開擴共應用領域。合成聚胺基甲酸酯彈性體之原料, 二異氰酸酯(diisocynate), 其反應性極高, 加工時間(pot life)極短, 反應物黏度上升極快, 不易使纖維得到充分含浸, 本研究為克服此困難, 選用三種不同的樹脂系統, 包括溶劑型(聚醚基及聚酯基)、水性、杜塞型(blocked type)聚胺基甲酸酯為基材, 探討製作預浸材料之可行性其複合材料以電子顯微鏡觀察, 研究結果顯示上述樹脂均能與纖維有極佳的含浸效果, 證明這三種樹脂系統加工可行性(feasibility)極佳。本研究對複合材料物性測試結果顯示, 溶劑型、水性聚胺基甲酸酯複合材料, 抗張強度、抗折強度、抗折模數、耐衝擊強度隨著變維體積含量的增加而增加, 對於同種樹脂基材的碳纖維複合材料的抗張強度、抗折強度、抗折模數均大於玻璃纖維複合材料。再者, 溶劑型聚胺基甲酸酯基材的分子量比水性聚胺基甲酸酯高使其抗張強度, 硬度皆大於水性聚胺基甲酸酯基材, 而玻璃纖維複合材料的耐衝擊強度高於碳纖維復合材料。溶劑型聚胺基甲酸酯複合材料在相同纖維種類及纖維體積含量時, 其抗張強度、抗折強度、抗折模數均高於水性聚胺基甲酸酯複合材料, 但耐衝擊強度低於水性聚胺基甲酸酯複合材料。相同的纖維程類及含量時, 以聚酯型TPU 複合材料之層間剪切強度(Interlaminar Shear Strength.ILSS)為最大, 其次為聚醚型TPU 複合材料, 最水為水性PU複合材料。同種樹脂, 其複合材料之ILSS隨纖維體積含量變化有一最佳的的值。本研究所改變之加工條件為纏繞張力, 結果顯示纏繞張力越大, 纖維體積含量越高。相同纏繞張力時, 聚酯PU複合材料的纖維體積含量高於聚醚PU複合材料, 水性PU複合材料的纖維體積含量為最低。