Abstract
本研究旨有利用樹脂含浸法（esin lmpregnation ）加工製作技術, 以碳纖維為補強材料, 酚醛樹脂為基材, 加工製作預浸材料, 再以熱壓成型法將預浸材加工製成酚醛樹脂╱碳纖維複合材料（Phenolic╱Carbon Composites ）, 作為製作碳╱碳複合材料的前驅體（Precursor）,本研究之目的即在探討此前驅體之加工參數及特性。研究範圍包括樹脂硬化溫度、硬化時間及樹脂黏度、加工壓力對前驅體中樹脂含量、空孔率的影響，並探討樹脂硬化反應之動力學參數，並以不同的後硬化溫度及後硬化時間處理，探討最適當之後硬化溫度與時間。對製得之前驅體並進行機械性能評估。在加工程序中並觀察添加填充劑在加工上之可行性，探討填充劑含量對前驅體及碳化後之碳╱碳複合材料在機械強度的影響程度。本研究中並以SEM 觀察前驅體及碳╱碳複合材料之表面形態與其經抗折破壞後之界面情形。本研究中使用n －order model來分析酚醛樹脂的硬化動力學常數, 探討n －ordermodel 對此酚醛樹脂的適用範圍, 實驗結果顯示, 當升溫速率在4?8℃╱min.之間時，n －order model有穩定之總反應級數（n ）, 其值約為1.45。酚醛樹脂╱碳纖維複合材料前驅體以150 ℃作後硬化處理經30小時後, 材料可得到最佳的抗折強度, 其值約1100 MPa。而升溫速率與碳化溫度對前驅體之碳化程度及機械性能有重要的影響, 綜合機械性能、IR及SEM 觀察結果發現, 樹脂基材轉化為碳結構的溫度約在1000℃。在此溫度碳化製得之碳╱碳複合材料，其抗折強度為34.07 MPa。而酚醛樹脂在1000℃之碳含率約為53 wt.％，適合製作碳╱碳複合材料。添加填充劑可以降低材料的空孔率，增強機械性能。本研究結果發現當填充劑含量為5 wt.％ 時，酚醛樹脂╱碳纖維複合材料前驅體及碳╱碳複合材料有最佳之機械強度。再者，本研究另以聚醯亞胺樹脂（BMI ）為基材, 製作碳╱碳複合材料的前驅體，其中除探討樹脂本身之特性外，並就加工程序之參數，材料之機械性能等與酚醛樹脂╱碳纖維複合材料作比較，以做為後續研究進行之參考。本研究結果發現以BMI 樹脂為基材所製得之前驅體, 經1000℃碳化所得之碳╱碳複合材料有較高的抗折強度，其值為65.90MPa。