臺灣博碩士論文加值系統

本研究首先將完全未表面處理的玄武岩纖維(Basalt Fiber)以不同濃度的A-174矽烷偶合劑進行表面處理，然後烘乾，接著用織物設計打樣機將玄武岩纖維織造成為編紗束(Woven Roving)。再以手工積層方法將玄武岩纖維編紗束和不飽和聚酯樹脂混合製作成為板狀複合材料；然後探討偶合劑濃度和纖維細度對此板狀複合材料之抗拉強度、抗衝擊強度及彎曲強度等機械性質的影響，並以電子顯微鏡觀察其界面破壞情形。
實驗結果顯示，當偶合劑濃度增加時，玄武岩纖維編紗束板狀複合材料之抗拉強度隨著偶合劑濃度增加而增加；而偶合劑濃度對板狀複合材料抗衝擊強度及彎曲強度的影響與抗拉強度相同。另外，吾人亦發現玄武岩纖維細度較細時，其所製成的玄武岩纖維編紗束板狀複合材料之抗拉強度、抗衝擊強度及彎曲強度等機械性質較佳。而用電子顯微鏡的觀察玄武岩纖維強化不飽和聚酯樹脂複合材料的界面偶合劑效應，吾人發現纖維未經偶合劑處理者，從基材中被拉出的纖維表面較為乾淨且沒有黏附樹脂；而經過A-174偶合劑處理者，被拉出的纖維表面會有黏附樹脂。

This study, first, the basalt fibers have carried on the surface treatment by the A-174 silane coupling agent of different concentration, then drying, and that into the woven roving of plain structure prepared by weaving with using the fabric design proofer. The woven roving of basalt textile fiber mixed with the unsaturated polyester resin and formed the basalt fiber reinforced plastics（FRP） of plate-type. Then, we discussed that the relation of tensile strength, the impact strength and the bending strength of GFRP with the coupling agent concentration and the fineness of basalt fiber, and also observed its interfacial failure structure by the scanning electronic microscope.
The experimental results showed that when the coupling agent concentration increases, the tensile strength of basalt fiber reinforced plastics（FRP） of plate-type also increases. Another, we found that the influence of coupling agent concentration to the impact strength and bending strength of FRP is the same as that of tensile strength. Moreover, we also found that when the fineness of basalt fiber is smaller, the tensile strength, the impact strength and the bending strength of its FRP of plate-type is better. A fiber-matrix coupling effect can be observed in which the interfacial fracture of basalt fiber reinforced unsaturated polyester resin by scanning electron microscope. We found that the fiber surface of without coupling agent treatment which have pulled out is clean and there is not resin adhesion. After that of treatment with A-174 coupling agent, the absence of clear fiber surface impressions in the matrix.

中文摘要……………………………………………………………………i
英文摘要………………………………………………………………….ii
誌 謝………………………………………………………………….iv
目 錄………………………………………………………………….vi
表 目 錄…………………………………………………………………..x
圖 目 錄………………………………………………………………….xi
第一章 前言…………………………………………………………….1
1.1複合材料的定義……………………………………………………….3
1.1.1纖維強化材的功能與種類………………………………………..6
1.1.2基材（Matrix）的功用與種類………………………………….11
1.1.3複合材料的應用…………………………………………………..13
1.2玄武岩的定義………………………………………………………..14
1.2.1玄武岩的主要分布………………………………………………..15
1.2.2玄武岩纖維的演進………………………………………………..16
1.2.3玄武岩纖維的製程………………………………………………..17
1.2.4玄武岩纖維的特性………………………………………………..22
1.2.5玄武岩纖維的應用………………………………………………..24
1.3 不飽和聚酯樹脂…………………………………………………….25
1.3.1 不飽和聚酯樹脂硬化反應……………………………………..27
1.3.2 不飽和聚酯樹脂常用之硬化劑與促進劑……………………..28
1.4偶合劑的功能………………………………………………………..30
1.5玄武岩纖維複合材料的發展與應用………………………………..31
1.6研究目的……………………………………………………………..39
第二章 理論……………………………………………………………..40
2.1界面接著理論………………………………………………………..40
2.2偶合劑的分類與適用性……………………………………………..44
2.2.1矽烷偶合劑（Silane Coupling Agent）的化學構式………45
2.2.2偶合劑與無機物之界面結合作用……………………………….46
2.2.3偶合劑與有機基材之界面結合作用…………………………….48
第三章 實驗…………………………………………………………….53
3.1實驗流程圖………………………………………………………….53
3.2實驗藥品…………………………………………………………….54
3.3實驗設備與儀器…………………………………………………….57
3.3.1矽烷偶合劑的配比……………………………………………….57
3.3.2表面處理機……………………………………………………….57
3.3.3元素分析………………………………………………………….58
3.3.4烘箱……………………………………………………………...58
3.3.5織物設計打樣機………………………………………………….59
3.3.6複合板材製備…………………………………………………….59
3.4 熱重損失分析儀……………………………………………………60
3.5 熱示差掃描卡量計…………………………………………………60
3.6抗拉強度測試……………………………………………………….61
3.7抗衝擊強度測試…………………………………………………….61
3.8抗曲強度測試……………………………………………………….61
3.9掃描式電子顯微鏡………………………………………………….62
第四章 結果與討論…………………………………………………….63
4.1玄武岩纖維的外觀形態觀察……………………………………….63
4.2玄武岩纖維與ECR（Electrical Glass Corrosion Resistant）玻璃纖維的元素分析…………………………………………………………...........65
4.3熱重損失分析……………………………………………………….67
4.4熱示差掃描分析…………………………………………………...69
4.5玄武岩纖維複合板材抗拉強度的探討…………………………….70
4.5.1偶合劑含量對玄武岩纖維複合板材的影響…………………….70
4.5.2纖維細度對玄武岩纖維複合板材的影響……………………...72
4.6玄武岩纖維複合板材抗衝擊強度的探討…………………….....74
4.6.1偶合劑含量對玄武岩纖維複合板材的影響…………………….75
4.6.2纖維細度對玄武岩纖維複合板材的影響……………………...77
4.7玄武岩纖維複合板材抗曲強度的探討……………………………..78
4.7.1偶合劑含量對玄武岩纖維複合板材的影響……………………..78
4.7.2纖維細度對玄武岩纖維複合板材的影響……………………....80
4.8玄武岩纖維強化複合材料的界面觀察……………………………..81
4.8.1玄武岩纖維強化複合板材抗拉強度的界面觀察………………..81
4.8.2玄武岩纖維強化複合板材抗衝擊強度的界面觀察……………..83
4.8.3玄武岩纖維強化複合板材抗曲強度的界面觀察………………..85
第五章 結論……………………………………………………………..87
參考文獻…………………………………………………………………..89

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