Abstract
纖維補強高分子複合材料具有質輕、比強度高及耐腐蝕等優良性質，因 此近年來在航太、交通、電子、資訊與國防工業等有廣泛的應用。高分子複 合材料的組成一般分為補強材（Reinforcement）及基材（Matrix）兩部份， 其中補強材主要以纖維類為主，其功能在於承受基材所傳遞之外加負荷 （Loading），目前常用的補強纖維有玻璃纖維、碳纖維和有機纖維（如Kevlar） 等。而高分子基材依據其成形機構可分為熱固性樹脂（Thermoset）及熱塑性 樹脂（Thermoplastics）兩種。熱固性樹脂在加工過程中形成交連結構，故具有優異的機械性質及耐熱性，但經成形後即無法循環回收使用；反之，熱塑性 塑膠雖然操作溫度及耐熱性均較熱固性樹脂為低，但可以反覆加工成形，因此 具有循環回收利用之特性。依據資源再利用及環保方面的考量，採用熱塑性塑 膠作為複合材料的基材，已成為當前高分子系複合材料發展的趨勢。 非連續纖維補強熱塑性複合材料的機械性質與纖維和樹脂基材的性質、纖 維與樹脂間的界面強度、纖維含量及加工的方式有關，而材料中纖維的長度及 配向分佈與機械性質亦息息相關。當材料中纖維長度及配向能夠控制或掌握時 ，方可由材料機械性質的分析，瞭解材料的結構特性與組成份的關係。傳統的 射出成形法，材料於填充模具時，受到融熔樹脂流動的影響，位於模具內壁及末端區域與中心部位的纖維配向會有所不同，因此以射出成形所製備的材料試 片，其纖維長度、配向及分佈較難控制，不易亦不適合作為探討材料基本結構 特性的元件材料。有鑑於此，本研究乃以特定的加工方式，製備長纖維補強熱 塑性複合材料，其纖維長度能達到長纖維定義範圍，且纖維配向亦保有相當程 度的順向性，以此材料作為探討長纖維補強複合材料的結構特性與組成份關係 的元件材料。探討內容包括纖維長度及分佈、配向分佈、抗張性質及潛變性質 等測試及分析，並試圖建立此長纖維補強複合材料的結構特性與理論模式。長 纖維補強複合材料結構特性與理論模式若能建立，則往後對加工條件所造成的性質影響，方有依據的理論或資料加以分析比較，而在實際應用上，也才有遵 循方向及資料庫可供設計及分析結構。