跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(34.204.180.223) 您好!臺灣時間:2021/07/31 18:04
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:唐偉傑
研究生(外文):Tang,WeiJay
論文名稱:聚乙烯醇/醋酸乙烯-乙烯共聚合物之水性樹脂纖維複合材料研究
論文名稱(外文):Research on the fiber reinforced water dispersion polyvinyl alcohol / ethylene-vinyl acetate copolymer composites
指導教授:陳景祥陳景祥引用關係
指導教授(外文):Chen, Chin-Hsing
口試委員:陳景祥江金龍曾梨子
口試委員(外文):Chen, Chin-HsingChin-Lung ChiangTang, Muoi
口試日期:2012-06-21
學位類別:碩士
校院名稱:中國文化大學
系所名稱:化學工程與材料工程學系奈米材料碩士班
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:107
中文關鍵詞:聚乙烯醇醋酸乙烯-乙烯共聚合物纏繞法預浸料纖維複合材料三明治結構
外文關鍵詞:polyvinyl alcoholethylene-vinyl actate copolymerwinding methodprepregfibercomposite materialssandwich structure
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:222
  • 評分評分:
  • 下載下載:17
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本研究利用纏繞成型法製備纖維複合材料預浸材,以聚乙烯醇/ 醋酸乙烯-乙烯共聚合物之水性樹脂為基材,玻璃纖維與碳纖維為補強材,討論EVA/PVA應用在纏繞成型法之可行性。實驗中除了比較不同百分比填充材料的添加對纖維複合材料的影響外,還利用三明治結構製備出不同疊層角度及不同碳纖維含量的混成纖維複合材料。另外在熱壓時以不同參數二次加工,藉由機械性質(抗張強度與模數、剪切力強度、耐磨耗度和硬度)、動態機械性質(DMA)、熱性質(TGA、DSC、TMA)、物理性質及電氣性質(EMI)來探討EVA/PVA與不同纖維複合材料的特性,以及找出最佳實驗加工條件參數。
在SEM下觀察到的EVA/PVA附著在纖維上的狀況良好,尤其將黏度控制在500cp下最佳,顯示了再次加工的可行性,而在預浸材在溫度80℃維持壓力在500psi製作出來的試片擁有最佳的短樑層間剪力強度(I.L.S.S),在填充材料上添加高嶺土能增加部分機械性質與熱性質,但是添加過多,會使EVA/PVA間黏度降低,與纖維黏著情況變差,導致強度降低。碳纖維可提升高分子複合材料的結構強度。
關鍵字:聚乙烯醇/ 醋酸乙烯-乙烯共聚合物,纏繞法,預浸料,纖維,複合材料,三明治結構。

In this study, prepared by winding fiber composite prepreg material to waterborne dispersion polyvinyl acetate, for the substrate, the glass fiber and carbon fiber reinforced materials to discuss the EVA/PVA winding method used in the feasibility. In addition to comparing different experiments, the percentage of filler addition on the impact of fiber composite materials, but also use laminated sandwich structure prepared by different perspectives and different carbon fiber content of the hybrid fiber composite materials.
In addition, when the different parameters in the hot processing, by the mechanical properties, dynamic mechanical properties, thermal properties, physical properties and to investigate the electrical properties of PVA with different properties of fiber composites, and to identify optimal processing conditions parameters.
Observed in the SEM to the EVA/PVA attached to the fiber in good condition, particularly in the 500cp viscosity control under the best, show the feasibility of processing, and in the prepreg material to maintain the pressure in the temperature of 90 ℃ at 500 psi specimens produced has the best short be am Inter laminar shear strength(I.L.S.S.), add the filling material kaolin can increase the part of the mechanical and thermal properties, but adding too much viscosity will increase between EVA/PVA, and fiber adhesion conditions deteriorate, resulting in reduced strength. Carbon fiber composite materials can enhance the structural strength, The different layers and can enhance the mechanical properties.
Keywords:polyvinyl alcohol/ethylene-vinyl actate copolymer, winding method, prepreg, fiber, composite materials, sandwich structure.

目錄
致謝 I
摘要 III
ABSTRACT IV
第一章、 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究背景與動機 3
1-3 研究方向 5
第二章、文獻回顧 6
2-1. 纖維纏繞法( FILAMENT WINDING ) 6
2-1-1 纖維纏繞法發展過程 6
2-1-2 纖維纏繞法簡介 10
2-1-3 材料的選擇 11
2-1-4 張力控制 12
2-1-5 含浸過程 13
2-1-6 心軸準備 15
2-1-7 繞線的樣式 16
2-2醋酸乙烯-乙烯(ETHYLENE VINYL ACETATE COPOLYMER, EVA) 18
2-2-1發展背景26-30 18
2-2-2醋酸乙烯-乙烯(EVA)的合成 18
2-2-3特性31-35 20
第三章、實驗部份 23
3-1 實驗材料 23
3-2 實驗設備與儀器 26
3-3 實驗流程 29
3-4實驗方法11,14,48-55 30
3-4-1 纏繞變因 30
3-4-2三明治結構之製作 30
3-4-3添加物 31
3-4-3預浸材種類 31
3-5測試方法 33
3-5-1 掃描式電子顯微鏡(SEM)成像分析 33
3-5-3 硬度測試(Hardness test) 36
3-5-4 耐磨耗測試(Wear index) 37
3-5-5 抗張強度測試 (Tensile test) 38
3-5-6 短樑層間剪力強度測試 (Interlaminar shear strength , I.L.S.S. test) 41
3-5-7 密度測試 (Density test) 42
3-5-8 空孔率測試(Void content test) 42
3-5-9 接觸角 44
3-5-10 熱機械分析儀測試(Pyris diamond thermomechanical analyzer, TMA) 46
3-5-11 熱重分析(TGA) 48
3-5-12熱變形測試(HDT) 50
3-5-13 維卡軟化溫度測試(Vicat temperature) 51
3-5-14 電磁波吸收與屏蔽測試(Electromagnetic absorption 53
第四章、結果與討論 60
4-1 纏繞參數 60
4-1-1 基材黏度 60
4-1-2 縱向旋轉速度(Longitudinal rotor speed) 64
4-1-3含浸槽橫向位移(Transverse shift velocity) 65
4-1-4 X光繞射分析(XRD) 67
4-2熱壓成型加工變數 70
4-3三明治結構 73
4-4加入填充材之影響 77
4-4-1黏度的變化 77
4-4-2形態學之探討 79
4-4-3機械性質之探討 82
(1)硬度測試 82
(2)耐磨耗測試 84
(3)抗張性質測試 85
4-4-4物理性質之探討 86
(1)密度之探討 86
(2)空孔率 88
(3)接觸角 88
4-4-5熱性質之探討 92
(1)熱重量分析(Thermogravimetry Analyzer;TGA) 92
(2)熱變形溫度(HDT) 94
(3)維卡溫度 (Vicat Temperature) 97
4-5 纖維之影響 98
4-5-1 型態學之探討 99
第五章結論 101
第六章參考文獻 104


表目錄
表2-1、熱固性複合材料基材與熱塑性複合材料基材之比較 8
表3-1 不同DB值所代表之屏蔽效果(%)和屏蔽程度 59
表4-1、玻璃纖維含浸EVA/PVA的HDT與維卡溫度(℃) 71
表4-2、加入不含量的填充劑,EVA/PVA的黏度 78
表4-3、加入不同含量的填充材-EVA/PVA/玻璃纖維複合材料的密度 87
表4-4、不同含量的填充材,EVA/PVA/玻璃纖維複合材料的纖維重量百分比(%) 93
表4-5、不同含量的填充材EVA/PVA/玻璃纖維複合材料HDT 95




圖目錄
圖1-1、典型纏繞成形法示意圖 4
圖2-1、纖維纏繞法製造流程圖 10
圖 2-2、基本的纏繞機示意圖 11
圖 2-3、溼繞法的製造流程圖 14
圖 2-4、乾繞法的製造流程圖 14
圖 2-5、(A)周向纏繞(B)螺旋纏繞(C)平面纏繞示意圖 17
圖2-6、醋酸乙烯-乙烯反應結構圖 19
圖3-1 各種樣本不同疊層方式與示意圖 32
圖3-2、SEM設備示意圖 35
圖3-3、電子束與試片作用所產生之訊號及訊號產生區域 35
圖3-4、硬度測試示意圖 36
圖3-5、耐磨耗測試示意圖 37
圖3-6、應力-應變曲線圖 38
圖3-7、抗張試片規格示意圖 39
圖3-8、抗張測試示意圖 40
圖3-9、剪切力強度測試示意圖 41
圖3-10、接觸角角度示意圖 44
圖3-11、液面接觸計圖 45
圖3-12、TMA標準圖 47
圖3-13、熱重分析儀內部結構示意圖 48
圖3-14、典型之熱重分析曲線圖 49
圖3-15、熱重分析測試示意圖 49
圖3-16、熱變形和維卡溫度測試儀 52
圖3-17電磁波之能量場組成 57
圖3-18電磁波吸收原理 57
圖3-19電磁波屏蔽材料之屏蔽原理 58
圖3-20電磁波吸收測試示意圖 58
圖3-21電磁波屏蔽測試示意圖 59
圖4-1、不同黏度EVA/PVA玻璃纖維複合材料纏繞成型的單根纖維SEM圖(500X) 62
圖4-2、EVA/PVA玻璃纖維複合材料加水稀釋之不同黏度作圖 63
圖4-3、EVA/PVA玻璃纖維複合材料加水稀釋之不同比例對抗張模數作圖 63
圖4-4、纏繞機縱向旋轉速度對EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)玻璃纖維複合材料的抗張強度與模數測試 66
圖4-5、橫向位移對EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)玻璃纖維複合材料的抗張強度與模數測試 66
圖4-7、純玻璃纖維和碳纖維之XRD圖 68
圖4-8、EVA /PVA (50 WT%/3 PHR)之不同比例碳酸鈣與玻璃纖維之 69
之XRD圖 69
圖4-9、EVA /PVA (50 WT%/3 PHR)之不同比例高嶺土與玻璃纖維之XRD圖 69
圖4-10、不同溫度熱壓加工製成EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)玻璃纖維複合材料的ILSS 71
圖4-11、不同壓力熱壓加工製成EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)玻璃纖維複合材料的ILSS 72
圖4-12、EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)不同比例不同角度疊層後複合材料的硬度測試 75
圖4-13、EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)不同纖維在不同角度疊層後複合材料的硬度測試 75
圖4-14、EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)不同纖維在不同角度疊層後複合材料的耐磨耗測試 76
圖4-15、EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)不同纖維在不同角度疊層後複合材料的短樑層間剪切力 76
圖4-16、EVA /PVA (50 WT%/3 PHR)之不同比例的碳酸鈣與高嶺土黏度比較作圖 78
圖4-17、加入不同含量的高嶺土,EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)玻璃纖維複合材料在SEM下的單根玻璃纖維(500X) 80
圖4-18、加入不同含量的碳酸鈣EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)玻璃纖維複合材料在SEM下的單根玻璃纖維(500X) 81
圖4-19、加入不同含量填充材,EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)玻璃纖維複合材料的硬度測試 83
圖4-20、加入不同含量的填充材,EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)玻璃纖維複合材料的耐磨耗測試 84
圖4-21、加入不同含量的填充材,EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)玻璃纖維複合材料抗張強度 85
圖4-22、加入不同含量填充材,EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)玻璃纖維複合材料的密度 87
圖4-23、加入不同含量的高嶺土,EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)玻璃纖維複合材料的接觸角 89
圖4-24、加入不同含量的碳酸鈣,EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)玻璃纖維複合材料的接觸角 90
圖4-25、加入不同含量填充材,EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)玻璃纖維複合材料的接觸角 91
圖4-26、不同量的高嶺土,EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)玻璃纖維複合材料TGA圖 93
圖4-27、不同量的碳酸鈣,水性EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)玻璃纖維複合材TGA圖 94
圖4-28、不同量的高嶺土、不同擺放方式,水性EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)玻璃纖維複合材料的HDT圖 96
圖4-29、不同量的碳酸鈣、不同擺放方式,水性EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)玻璃纖維複合材料的HDT圖 96
圖4-30、不同量的填充材高嶺土,水性EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)玻璃纖維複合材料的維卡溫度 97
圖4-31、不同量的填充材碳酸鈣,水性EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)玻璃纖維複合材料的維卡溫度 98
圖4-32、碳纖維與玻璃纖維複合EVA/PVA(50 WT%/3 PHR)之下的單根纖維之SEM 100

1.J. J. Matous, M.Kallaur, 41nd Annu.Conf., RP/C, SPI, 18-A (1986).
2.R.R. Hussey, 42nd Annu. Conf., RP/C, SPI, 2-B(1987).
3.J. Delmonte,40nd Annu. Conf., RP/C, SPI, 4-B(1985).
4.J. Greenzwing and T. Moulson, 37th Annu.Conf. RP/C,SPI, 4-D (1982).
5.M. L. Lieberman, Fibre Sci. Technol., 9, 237-240(1976).
6.B. B.Fitts, Adv. Polym. Tech.,6,213-223 (1986).
7.J. Travis and C. Baird, 38th Annu. Conf., RP/C,SPI, 15-D (1983).
8.R. Venger,36th Annu.Conf., RP/C, SPI, 9-D(1981).
9.S. Koussios, O.K. Bergsma, A. Beukers, Composites Part A, 35, 181-195 (2004)
10.S. Koussios, O.K. Bergsma, A. Beukers,Composites Part A, 35, 197-212 (2004)
11.江金龍,「熱塑性聚胺基甲酸脂預浸材料加工方法及性質研究」,國立清華大學化學工程研究所碩士論文(1990)。
12.B. Blanchard,Plast. Technol., 15, 173 – 175 (1969).
13.王俊堯,「纏繞複合材料等效勁度之模擬」,國立成功大學土木工程研究所碩士論文(2006)。
14.吳彥毅,「纏繞式複合材料壓力容器設計與研究」,大葉大學機械工程學系碩士論文(2002)。
15.陳韋宏,「纏繞法製造複合材料及其分析」,私立逢甲大學機械工程研究所碩士論文 (1995)。
16.葉乃綱,「纏繞式複合材桿件之研製」,國立交通大學機械工程研究所碩士論文 (2001)。
17.王永日,「玻璃纖維強化杜賽型聚胺基甲酸脂改質乙烯脂樹脂拉擠成型複合材料之研究」,中國文化大學材料科學與製造研究所碩士論文(2001)。
18.K.E. Simmon, D.D. Steadman, S. Durkin, A. Baldwin,W.H. Jeffrey, P. Sheridan, R. Horton, M.S. Shields,J. Microbiol. Methods, 56, 143-149(2004)
19.張文吉,「熱塑性複合材料」,塑膠資訊,NO.13 (1997)。
20.E.J. Kerle, T.H.Grentzer, 41th Annu. Conf., RP/C, SPI, 5-D(1986).
21.V.B. Goldworthy, Plastics World, August,56-58(1981).
22.T.P. Murtha, C.C. Ma, A.South,J.H.Walker and D.G. Brady,29th National SAMPE Symposium,April 3-5, 870-879(1984).
23.A.S.Wood,“The Filament Wound Car Frame and Other Practical Miracles”,Modern Plastices, 62-65(1984).
24.J.F. Kober,“Automated Fiber Placement-Process Creativity”,30th National SAMPE Symposium, 1238-1245(1985).
25.M.W Egerton, M.B. Gruber, 33rd International SAMPE Symposium,35-46.March 7-10(1988).
26.G.DiVita, M. Marchetti, P . Moroni and P .Perugini,Composites Part A, 3,53-58 (1992)
27.M. Lossie and H. Van Brussel,Composites Part A,5,5-12 (1998)
28.C.Hepburn, Polyurethane Elastomers, Applied Science Publishers,London and New York(1982).
29.J.H.Saunders and K.C. Frisch, Polyurethane:Chemistry and Technology Part I. Chemistry, Interscience Publishers, New York,(1977).
30.S. Kim, H.J. Kim Thermochim. Acta, 44,134-140 (2006)
31.李南漳,「熱塑性超高分子量聚乙烯纖維複合材料之研究」,台灣大學高分子科學與工程學研究所碩士論文(2005)。
32.J. H.Saunders and K.C. Frisch, Polyurethane:Chemistry and Technology Part II. Chemistry, Interscience Publishers, New York (1977).
33.D.J. David and H.B. Staley, Analytical Chemistry of the Polyurethanes Patr III, Wiley-Interscience, New York, 1969.
34.S.L. Cooper,Mater. Sci. Eng., A,49, 53(1983).
35.G. Oertel, Polyurethane Handbook, Hanser Publishers,NewYork (1985).
36.劉純書,「水性聚氨基甲酸酯/黏土奈米複合材料之合成與性質研究」,中原大學化學系碩士學位論文(2004)。
37.林政助,「紡織用水性PU 樹脂合成及應用」,水性樹脂研討會(2000)。
38.蘇訓右、關旭強、馬振基、王仲培,「水性聚胺酯樹脂/聚矽酸奈米複合材料之製備與性質之研究」,第二十六屆高分子研討會 (2004)。
39.陳紀淵,「以混煉法製備聚丙烯/改質奈米雲母複合材料之研究」,中國文化大學材料科學與奈米科技研究所碩士論文(2009)。
40.莊佾宸,「玻璃纖維強化乙烯酯拉擠成型奈米複合材料之研究」,中國文化大學材料科學與奈米科技研究所碩士論文(2008)。
41.林家慶,「熱塑性聚甲基丙烯酸甲酯三明治複合材料之製備」,中國文化大學材料科學與製造研究所碩士學位論文(2000)。
42.劉彥呈,「水性聚胺基甲酸酯纖維複合材料之研究」,中國文化大學材料科學與奈米科技研究所碩士學位論文(2010)。
43.王緯憲,「水性聚醋酸乙烯酯纖維複合材料之研究」,中國文化大學材料科學與奈米科技研究所碩士學位論文(2011)。

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top