TWI665241B - 積層體及成形體 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種積層體及積層體經熱壓合所形成的成形體。積層體包括補強材、第一基材以及位於第一基材與補強材之間的第二基材。第二基材與第一基材及補強材貼合。第一基材包括第一聚合物，第二基材包括第二聚合物，第二聚合物為第一聚合物經官能基改質的聚合物。

Description

積層體及成形體
本發明是有關於一種積層體及成形體，且特別是有關於一種力學性能佳且材料成本低的積層體及成形體。
由基質樹脂和增強纖維(reinforcing fibers)所構成的纖維增強板材由於具有良好的機械特性、輕質性以及耐腐蝕性，因此被廣泛利用在例如飛機、汽車、運動用具等用途的部件的材料。
在複合材料領域中，纖維增強板材通常有由數層纖維及基材(樹脂)進行熱壓合(lamination)而成，然而纖維與基材存在結合不易的問題，進而影響整個纖維增強板材的力學性能。例如，中國公開第101812686號(歐洲對應案EP1679391A1、美國對應案US2007202255A1、世界專利公開號WO2005031037A1)公開了一種黏結用樹脂組合物含浸在增強纖維中所形成的預浸漬片材，且黏結用樹脂組合物所使用的是未經改質的基材(樹脂薄膜)。在黏結用樹脂組合物(未經改質的樹脂薄膜)與纖維形成預浸漬片材時，未經改質的樹脂薄膜不易滲入增強纖維，導致界面結合不佳。因此，如何解決補強材與基材之間的界面結合成為重要課題。
目前許多研究著重在使用經官能基改質的樹脂(基材) 與纖維來製作預浸體，接著將數層預浸體與數層經官能基改質的樹脂進行熱壓合來形成板材。然而，經官能基改質的樹脂的材料成本高昂、難以商業化，且樹脂經改質後犧牲了高分子本身的物性，導致板材的力學性能無法達到預期的結果。
例如，台灣公開第201343742號(中國對應案CN104321373A、歐洲對應案EP2832778A1、韓國對應案KR20140129311A、美國對應案US2015044470A1、世界專利公開號WO2013147257A1)公開一種碳纖維熱可塑性樹脂預浸體與其製造方法、及使用該預浸體的碳纖維複合材料，上述碳纖維熱可塑性樹脂預浸體所使用的熱可塑性樹脂組成物可選用聚丙烯樹脂、聚醯胺樹脂、聚丙烯樹脂的改質樹脂、聚醯胺樹脂的改質樹脂中的至少一種樹脂。亦即，該專利文獻公開了使用經改質的樹脂作為預浸體的材料，如上所述，經改質的樹脂的材料成本高昂、商業化不易且樹脂在經改質之後犧牲了高分子本身的物性，導致板材的力學性能無法達到預期的結果。
基於上述，如何發展出一種可解決存在基材與補強材之間的界面結合性不佳及作為基材的樹脂在經改質之後犧牲了高分子本身的物性的問題，同時可降低材料成本的積層體為目前所需研究的重要課題。
本發明提供一種力學性能佳且材料成本低的積層體及成 形體。在本發明中，成形體的力學性能與基材與補強材之間的界面結合性及作為基材的樹脂本身的物性有關，本發明藉由積層體的特定排列來形成成型體，而解決了基材與補強材之間的界面結合性不佳及作為基材的樹脂在經改質之後犧牲高分子本身的物性的問題，同時可降低材料成本。
詳言之，本發明提出一種積層體，其包括補強材、第一基材以及位於第一基材與補強材之間的第二基材。第二基材與第一基材及補強材貼合。第一基材包括第一聚合物，第二基材包括第二聚合物，第二聚合物為第一聚合物經官能基改質的聚合物。
本發明還提出一種積層體，其包括：一或多組第一基材、二或多組第二基材以及多個補強材，其中第一基材的數目為N組，第二基材的數目為2N組，補強材的數目為N+1個，N為正整數。一或多組第一基材分別穿插於多個補強材之間，以使多個補強材的每兩個補強材之間存在一或多組第一基材的其中一組第一基材。二或多組第二基材分別穿插於多個補強材與一或多組第一基材之間，以使多個補強材中的每一個補強材與一或多組第一基材中的每一組第一基材之間存在二或多組第二基材的其中一組第二基材。一或多組第一基材包括第一聚合物，二或多組第二基材包括第二聚合物，並且第二聚合物為第一聚合物經官能基改質的聚合物。
在本發明的一實施例中，上述的多個補強材中的每一個補強材與相鄰的二或多組第二基材中的每一組第二基材貼合。
在本發明的一實施例中，上述的一或多組第一基材中的每一組第一基材與相鄰的二或多組第二基材中的每一組第二基材貼合。
在本發明的一實施例中，上述的第一聚合物與第二聚合物為熱塑性聚合物。
在本發明的一實施例中，上述的補強材為碳纖維、石墨纖維、芳香族聚醯胺纖維、尼龍纖維、聚酯纖維、玻璃纖維、硼纖維、氧化鋁纖維或氮化矽纖維。
本發明另外提出一種積層體，其包括基材以及貼合於基材的表面的預浸體。預浸體含有樹脂及補強材。基材包括第一聚合物，樹脂包括第二聚合物，第二聚合物為第一聚合物經官能基改質的聚合物。
本發明還提出一種積層體，其包括：一或多組基材以及多個預浸體，其中基材的數目為M組，多個預浸體的數目為M+1個，M為正整數。一或多組基材分別穿插於多個預浸體之間，以使多個預浸體的每兩個預浸體皆貼合至一或多組基材的其中一組基材。多個預浸體中的每一個預浸體含有樹脂及補強材。一或多組基材中的基材包括第一聚合物，樹脂包括第二聚合物，第二聚合物為第一聚合物經官能基改質的聚合物。
本發明還提出一種成形體，其是對上述的積層體進行熱壓合而形成。
基於上述，本發明提供一種積層體及成形體，其透過依 序堆疊補強材、第二基材以及第一基材；或是將預浸體與基材積層，其中積層體中的第二聚合物設計為第一聚合物的經官能基改質的聚合物。如此一來，本發明的積層體及成形體具有以下特點：
(1)基材與補強材之間、基材與基材之間或者預浸體與基材之間都具有良好的結合性。
(2)基材含有分子結構剛性較強的聚合物(未經官能基改質的聚合物)，因此可以在不大幅犧牲高分子本身的物性同時保有基材與補強材之間的結合性的前提下，有效提供成形體整體的力學性能。
(4)由於價格高昂的經官能基改質的聚合物的使用量較少，因此可以達到降低材料成本的功效。
藉此，本發明的積層體及成形體具有力學性能佳且材料成本較低的特點。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100、200、300、400、500、600、700‧‧‧積層體
110a、110b、310a、310b、310c、310d、310e、410a、410b、410c、410d、410e、510a、510b、510c、510d、510e、610a、610b、610c、610d、610e、710a、710b、710c、710d、710e‧‧‧補強材
120a、120b、220、320a、320b、320c、320d、320e、320f、320g、320h、520a、520b、520c、520d、620a、620b、720a、720b、720c、720d‧‧‧經改質的基材/第二基材
130、330a、330b、330c、330d、430a、430b、430c、430d、630a、630b、730a、730b、730c、730d、730e、730f、730g、730h‧‧‧未改質的基材/第一基材
210a、210b‧‧‧預浸體
D‧‧‧厚度方向
S1‧‧‧第一表面
S2‧‧‧第二表面
S3‧‧‧第三表面
S4‧‧‧第四表面
S5‧‧‧上表面
S6‧‧‧下表面
圖1為根據本發明的第一實施例所繪示之積層體的剖面示意圖。
圖2為根據本發明的第二實施例所繪示之積層體的剖面示意圖。
圖3為實施例1的積層體的剖面示意圖。
圖4為比較例1的積層體的剖面示意圖。
圖5為比較例2的積層體的剖面示意圖。
圖6為比較例3的積層體的剖面示意圖。
圖7為比較例4的積層體的剖面示意圖。
圖8A為實施例1與比較例1~4的彎曲強度比較圖。
圖8B為實施例1與比較例1~4的彎曲強度百分比比較圖。
圖9A為實施例1與比較例1~4的彎曲模數比較圖。
圖9B為實施例1與比較例1~4的彎曲模數百分比比較圖。
圖10A為實施例1與比較例1~4的層間剪切強度比較圖。
圖10B為實施例1與比較例1~4的層間剪切強度百分比比較圖。
在複合材料領域中，纖維(布)統稱為「補強材(reinforcement or reinforcing material)」，而樹脂(高分子)的部分統稱為「基材(matrix)」。
[第一實施例]
在第一實施例中，積層體包括一或多組第一基材、二或多組第二基材以及多個補強材，其中第一基材的數目為N組，第二基材的數目為2N組，補強材的數目為N+1個，N為正整數。
在本實施例中，積層體的積層方式如下：一或多組第一基材分別穿插於多個補強材之間，以使多個補強材的每兩個補強材之間存在一或多組第一基材的其中一組第一基材。二或多組第 二基材分別穿插於多個補強材與一或多組第一基材之間，以使多個補強材中的每一個補強材與一或多組第一基材中的每一組第一基材之間存在二或多組第二基材的其中一組第二基材。
另外，多個補強材中的每一個補強材與相鄰的二或多組第二基材中的每一組第二基材貼合，並且一或多組第一基材中的每一組第一基材與相鄰的二或多組第二基材中的每一組第二基材貼合。如此一來，不論是第一基材與第二基材之間或是第二基材與補強材補強材之間都具有良好的結合性。
在下文中，第一基材亦稱為「未改質的基材」；第二基材亦稱為「經改質的基材」。另外，第一基材及第二基材可為樹脂薄膜。
補強材可為碳纖維、石墨纖維、芳香族聚醯胺纖維、尼龍纖維、聚酯纖維、玻璃纖維、硼纖維、氧化鋁纖維或氮化矽纖維。這些纖維當中較佳為碳纖維或石墨纖維。
每一組第一基材的數量沒有特別的限制，可以為一片第一基材，亦可為多片第一基材。另外，每一組第二基材的數量沒有特別的限制，可以為一片第二基材，亦可為多片第二基材。另一方面，就提升成形體的力學性能而言，每一組第一基材的數量較佳為大於每一組第二基材的數量。
第一基材包括第一聚合物，第二基材包括第二聚合物。就考慮第二基材與補強材的結合性而言，第二基材所包括的第二聚合物為經官能基改質的聚合物。另外，就考慮第二基材與第一 基材的結合性而言，第二基材所包括的第二聚合物的主鏈結構與第一基材所包括的第一聚合物的主鏈結構相同。因此，第二聚合物較佳為第一聚合物經官能基改質的聚合物。在此，所謂的「經官能基改質的聚合物」為以不改變主鏈結構為原則，對側鏈結構進行官能基修飾的聚合物。本發明的經官能基改質的聚合物沒有特別的限制，依據補強材的表面特性，可在基材高分子側鏈上修飾各式官能基(極性/非極性、帶正電荷/負電荷等等)。
如此一來，藉由將第二聚合物設計為第一聚合物經官能基改質的聚合物，第二基材不論與補強材或第一基材都有良好的結合性，亦即第二基材相當於補強材與第一基材之間的緩衝層。另外，藉由使用第一基材，可以保留未改質的聚合物的分子結構的剛性，進而有效提供積層體所形成的成形體整體的力學性能。因此，與習知技術中單使用經改質的基材的預浸體相比，本發明的積層體藉由並用第一基材與第二基材，可以兼具對於補強材的含浸性以及積層體所形成的成形體的力學性能。除此之外，還可以降低價格高昂的經改質的基材的使用量，達到降低材料成本的功效。
第一聚合物與第二聚合物可為熱塑性聚合物或熱固性聚合物。就積層體的後續製程的加工性而言，第一聚合物與第二聚合物較佳為熱塑性聚合物。
熱塑性聚合物例如是聚乙烯(polyethylene，PE)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基 丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride，PVC)、聚醯胺(Polyamide，PA)(例如杜邦公司所生產的尼龍6、尼龍66)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚四氟乙烯(特富龍)(Polytetrafluoroethylene，PTFE)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET或PETE)或聚甲醛(Polyoxymethylene，POM)。在積層體或後述成形體中，以第一聚合物與第二聚合物的總合為100重量%計，第二聚合物的含量為5重量%~60重量%。
本發明的積層體經熱壓合後可形成成形體，其中第一基材與第二基材含浸於補強材中。相對於成形體總重，樹脂含有率Rc為20%~60%。
本發明的成形體的厚度並沒有特別的限制，可依產品需求調整成形體的厚度。
本發明的成形體的樹脂含量並沒有特別的限制，可依產品需求進行調整。
圖1為根據本發明的第一實施例所繪示之積層體的剖面示意圖。
請參照圖1，本實施例的積層體100為N等於1的具體例。具體而言，本實施例的積層體100由下而上依序包括補強材110a、經改質的基材120a、未改質的基材130、經改質的基材120b以及補強材110b。更進一步而言，未改質的基材130位於補強材110a與補強材110b之間。經改質的基材120a位於補強材110a與 未改質的基材130之間且經改質的基材120a的第一表面S1與第二表面S2分別與補強材110a及未改質的基材130貼合。經改質的基材120b位於未改質的基材130與補強材110b之間且經改質的基材120b的第三表面S3與第四表面S4分別與未改質的基材130與補強材110b貼合。
值得注意的是，在本發明的積層體中，相鄰於補強材的基材必須為經改質的基材，如此才可保有對於補強材的含浸性。若相鄰於補強材的基材為未改質的基材，則有對於補強材的含浸性不佳的疑慮。另外，於經改質的基材的與補強材相對的一側設置未改質的基材可增加積層體所形成的成形體的力學性能，並且降低價格高昂的經改質的基材的使用量，達到降低材料成本的功效。
[第二實施例]
第二實施例與第一實施例的差異在於：先將上述經改質的基材含浸於上述補強材形成預浸體，接著在預浸體之間插入未改質的基材，以形成積層體。接著，積層體經熱壓合後可形成成形體。
具體而言，在第二實施例中，積層體包括一或多組未改質的基材及多個預浸體。未改質的基材的數目為M組，多個預浸體的數目為M+1個，M為正整數。
在本實施例中，積層體的積層方式如下：一或多組未改質的基材分別穿插於多個預浸體之間，以使多個預浸體的每兩個 預浸體之間存在一或多組未改質的基材的其中一組未改質的基材。另外，多個預浸體中的每一個預浸體貼合於相鄰的一或多組組未改質的基材中的每一組組未改質的基材的表面。
多個預浸體中的每一個預浸體含有經改質的樹脂及補強材。一或多組未改質的基材中的未改質的基材包括第一聚合物。經改質的樹脂包括第二聚合物，第二聚合物為第一聚合物經官能基改質的聚合物。
與第一實施例類似，在第一實施例中，經改質的基材對於補強材的含浸性佳，因此兩者之間具有良好的結合性；並且藉由將第二聚合物設計為第一聚合物經官能基改質的聚合物，預浸體與未改質的基材也具有良好的結合性。
另外，藉由使用未改質的基材，可以保留未改質的聚合物的分子結構的剛性，進而有效提供積層體所形成的成形體整體的力學性能。因此，與習知技術中單使用經改質的基材的預浸體相比，本發明的積層體藉由並用未改質的基材與經改質的基材，可以兼具對於補強材的含浸性以及積層體所形成的成形體的力學性能。除此之外，還可以降低價格高昂的經改質的基材的使用量，達到降低材料成本的功效。
圖2為根據本發明的第二實施例所繪示之積層體的剖面示意圖。
請參照圖2，本實施例的積層體200為M等於1的具體例。具體而言，本實施例的積層體200由下而上依序包括預浸體 210a、未改質的基材220以及預浸體210b。更進一步而言，經改質的基材含浸於補強材形成預浸體210a及預浸體210b，未改質的基材220位於預浸體210a與預浸體210b之間，且未改質的基材220的上表面S5與下表面S6分別與預浸體210a及預浸體210b貼合。
本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明，而不應被解釋為本發明實施的限制。另外，圖3至圖7的積層體的剖面示意圖僅例示了積層體的積層方式，不代表各層的實際數量。
[實施例1]
圖3為實施例1的積層體300的剖面示意圖。實施例1的積層體300是依照上述本發明的第一實施例的積層體的積層方式進行積層。具體而言，請參照圖3，積層體300由下而上依序包括補強材310a、經改質的基材320a、未改質的基材330a、經改質的基材320b、補強材310b、經改質的基材320c、未改質的基材330b、經改質的基材320d、補強材310c、經改質的基材320e、未改質的基材330c、經改質的基材320f、補強材310d、經改質的基材320g、未改質的基材330d、經改質的基材320h以及補強材310e。
另外，在實施例1中，以3K編織碳纖維布作為補強材，以經改質的尼龍6樹脂薄膜作為經改質的基材，以未改質的尼龍6樹脂薄膜作為未改質的基材。接著，使用熱壓機對實施例1的積層體300進行熱壓合，以形成成形體。在實施例1中，相對於成 形體總重，樹脂含有率Rc為47%。成形體的厚度為3.0mm。
參考下表1，根據ASTM D790，實施例1的成形體的彎曲強度為664MPa，彎曲模數為51.3GPa。依據ISO14130，實施例1的成形體的層間剪切強度(Ihterlamihar shear strength，ILSS)為50.3Mpa。
[比較例1]
圖4為比較例1的積層體400的剖面示意圖。比較例1的積層體400是以補強材與未改質的基材交互堆疊的方式進行積層。具體而言，請參照圖4，積層體400由下而上依序包括補強材410a、未改質的基材430a、補強材410b、未改質的基材430b、補強材410c、未改質的基材430c、補強材410d、未改質的基材430d以及補強材410e。
另外，在比較例1中，以3K編織碳纖維布作為補強材，以未改質的尼龍6樹脂薄膜作為未改質的基材。接著，使用熱壓機對比較例1的積層體400進行熱壓合，以形成成形體。在比較例1中，相對於成形體總重，樹脂含有率Rc為47%。成形體的厚度為3.0mm。
參考下表1，根據ASTM D790，比較例1的成形體的彎曲強度為472MPa，彎曲模數為46.6GPa。依據ISO14130，比較例1的成形體的層間剪切強度為43.3Mpa。
[比較例2]
圖5為比較例2的積層體500的剖面示意圖。比較例2 的積層體500是以補強材與經改質的基材交互堆疊的方式進行積層。具體而言，請參照圖5，積層體500由下而上依序包括補強材510a、經改質的基材520a、補強材510b、經改質的基材520b、補強材510c、經改質的基材520c、補強材510d、經改質的基材520d以及補強材510e。
另外，在比較例2中，以3K編織碳纖維布作為補強材，以經改質的尼龍6樹脂薄膜作為經改質的基材。接著，使用熱壓機對比較例2的積層體500進行熱壓合，以形成成形體。在比較例2中，相對於成形體總重，樹脂含有率Rc為47%。成形體的厚度為3.0mm。
依據下表1，比較例2的成形體具有根據ASTM D790的586MPa的彎曲強度，50.6GPa的彎曲模數。依據ISO14130，比較例2的成形體的層間剪切強度為47.3Mpa。
[比較例3]
圖6為比較例3的積層體600的剖面示意圖。比較例3的積層體600是以經改質的基材與未改質的基材在厚度方向D隔著補強材交互堆疊的方式進行積層。換言之，在比較例3中，每一個補強材的兩側分別存在經改質的基材與未改質的基材。具體而言，請參照圖6，積層體600沿著厚度方向D由下而上依序包括補強材610a、經改質的基材620a、補強材610b、未改質的基材630a、補強材610c、經改質的基材620b、補強材610d、未改質的基材630b以及補強材610e。
另外，在比較例3中，以3K編織碳纖維布作為補強材，以經改質的尼龍6樹脂薄膜作為經改質的基材，以未改質的尼龍6樹脂薄膜作為未改質的基材。接著，使用熱壓機對比較例3的積層體600進行熱壓合，以形成成形體。在比較例3中，相對於成形體總重，樹脂含有率Rc為47%。成形體的厚度為3.0mm。
依據下表1，比較例3的成形體具有根據ASTM D790的569MPa的彎曲強度，47.1GPa的彎曲模數。依據ISO14130，比較例3的成形體的層間剪切強度為47.7Mpa。
[比較例4]
圖7為比較例4的積層體700的剖面示意圖。比較例4的積層體700與圖3的實施例1的積層體300的差異在於：將相對於圖3中相對於經改質的基材的位置替換為未改質的基材；並且將相對於未改質的基材的位置替換為經改質的基材。也就是說，對於積層體700而言，靠近補強材的兩側為未改質的基材，並且任兩個未改質的基材之間為經改質的基材。具體而言，請參照圖7，積層體700由下而上依序包括補強材710a、未改質的基材730a、經改質的基材720a、未改質的基材730b、補強材710b、未改質的基材730c、經改質的基材720b、未改質的基材730d、補強材710c、未改質的基材730e、經改質的基材720c、未改質的基材730f、補強材710d、未改質的基材730g、經改質的基材720d、未改質的基材730h、補強材710e。
另外，在比較例4中，以3K編織碳纖維布作為補強材， 以經改質的尼龍6樹脂薄膜作為經改質的基材，以未改質的尼龍6樹脂薄膜作為未改質的基材。接著，使用熱壓機對比較例4的積層體700進行熱壓合，以形成成形體。在比較例4中，相對於成形體總重，樹脂含有率Rc為47%。成形體的厚度為3.0mm。
參考下表1，根據ASTM D790，比較例4的成形體的彎曲強度為465MPa，彎曲模數為46.4GPa。依據ISO14130，比較例4的成形體的層間剪切強度為45.2Mpa。
<評價結果>
圖8A為實施例1與比較例1~4的彎曲強度比較圖。圖8B為實施例1與比較例1~4的彎曲強度百分比比較圖。圖9A為實施例1與比較例1~4的彎曲模數比較圖。圖9B為實施例1與比較例1~4的彎曲模數百分比比較圖。就彎曲強度及彎曲模數而言，實施例1明顯高於比較例1~4，顯示實施例1的成形體具有較佳的力學性能。
圖10A為實施例1與比較例1~4的層間剪切強度比較圖。圖10B為實施例1與比較例1~4的層間剪切強度百分比比較圖。層間剪切強度是用於評價成形體是否有脫層的情形，所謂的「脫層」是指兩片補強材產生分離的情形。影響「脫層」的因素則包含(1)補強材與基材之間的結合度；(2)基材(樹脂薄膜)本身的物性。就層間剪切強度而言，實施例1也明顯高於比較例1~4，顯示實施例1的成形體具有較佳的力學性能。
請參照表1、圖8A、圖8B、圖9A、圖9B、圖10A及圖 10B。從比較例1及比較例2來看，比較例2使用了與纖維布的結合性及含浸性較佳的經改質的基材，因此比較例2的彎曲強度、彎曲模數及層間剪切強度皆優於比較例1，亦即比較例2的力學性能優於比較例1。
從實施例1及比較例3來看，實施例1的彎曲強度、彎曲模數及層間剪切強度優於比較例3。由此可知，未改質的基材與經改質的基材的擺放位置非常重要。具體而言，如實施例1般，經改質的基材必須位於補強材的兩側，接著將未改質的基材設置於經改質的基材之間才能確保基材與補強材之間結合性及含浸性，進而達到提升力學性能的功效。
從實施例1及比較例2來看，實施例1的彎曲強度及彎曲模數皆優於比較例2。比較例2即為習知技術中單使用經改質的基材來形成的預浸體。雖然比較例2的基材全部使用經改質的基材，而使經改質的基材與補強材之間有較佳的結合性及含浸性，但經改質的基材因分子結構改質而犧牲了聚合物本身的剛性，導致力學性能較低。反之，實施例1除了含有提升結合性及含浸性的經改質的基材之外，還含有聚合物剛性較佳的未改質的基材，因此可以在兼具基材與補強材之間的結合性及含浸性的前提下有效地提升成形體的力學性能。另外，實施例1的層間剪切強度也優於比較例2，因此比較例2相較於實施例1有較嚴重的補強材產生分離的情形。這樣的結果直接證明了如比較例2般，當基材全部使用經改質的基材時，顯示了經改質的基材犧牲了高分子本身 的物性，而導致力學性能較低。反之，如實施例1般，當基材以未改質的基材為主體，僅使用部分經改質的基材時，則可在不大幅犧牲高分子本身的物性的情況下同時保有基材與補強材之間的結合性，而有效地提升成形體的力學性能。
從實施例1及比較例4來看，實施例1的彎曲強度、彎曲模數及層間剪切強度皆優於比較例4。比較例4即為將相對於實施例1中相對於經改質的基材的位置替換為未改質的基材；並且將相對於未改質的基材的位置替換為經改質的基材。在比較例4中，將未改質的基材設置於補強材的兩側，因此有基材與纖維布的結合性及含浸性不佳的疑慮，進而導致力學性能下降。由此可知，未改質的基材與經改質的基材的擺放位置非常重要。具體而言，如實施例1般，經改質的基材必須位於補強材的兩側，接著將未改質的基材設置於經改質的基材之間才能確保基材與補強材之間結合性及含浸性，進而達到提升力學性能的功效。
另一方面，從圖8A、圖8B、圖9A、圖9B、圖10A及圖10B可知，實施例1的成形體的彎曲強度、彎曲模數及層間剪切強度皆優於比較例1~4。由此可知，本發明的積層體所形成的成形體具有良好的力學性能。另外，圖8A、圖9A及圖10A的長條圖上的標示線(error bar)是十個以上樣品的分布範圍，標示線的長度越短，代表材料穩定性越佳。從圖8A、圖9A及圖10A的實施例1來看，本發明的積層體所形成的成形體的材料穩定性佳。
綜上所述，本發明提供一種積層體及成形體，其透過依序堆疊補強材、經改質的基材以及未改質的基材，使得經改質的基材與補強材之間具有良好的結合性及含浸性；以及使得經改質的基材與未改質的基材之間具有良好的結合性。
本發明還提供一種積層體及成形體，其將經改質的基材與補強材先形成的預浸體，而保有基材與補強材之間結合性及含浸性。接著，再將預浸體與未改質的基材積層。由於預浸體含有經改質的樹脂，因此預浸體與未改質的基材之間同樣也具有良好的結合性。
值得注意的是，本發明的積層體由於含有未改質的基材，因此可以改善習知技術中單使用經改質的基材來形成的預浸體而犧牲高分子本身的物性所造成的力學性能下降的問題。另一方面，與習知技術中單使用經改質的基材來形成的預浸體相比，本發明的積層體由於降低價格高昂的經改質的基材的使用量，因此也可以達到降低材料成本的功效。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (12)

  1. 一種積層體，包括：補強材；第一基材；以及第二基材，位於所述第一基材與所述補強材之間，且與所述第一基材及所述補強材貼合，所述第一基材為未改質的基材，所述第一基材包括第一聚合物，所述第二基材包括第二聚合物，所述第二聚合物為所述第一聚合物經官能基改質的聚合物。
  2. 一種積層體，包括：一或多組第一基材，其中所述第一基材的數目為N組，N為正整數；二或多組第二基材，其中所述第二基材的數目為2N組；以及多個補強材，其中所述補強材的數目為N+1個，其中所述一或多組第一基材分別穿插於所個多個補強材之間，以使所述多個補強材的每兩個補強材之間存在所述一或多組第一基材的其中一組第一基材，所述二或多組第二基材分別穿插於所述多個補強材與所述一或多組第一基材之間，以使所述多個補強材中的每一個補強材與所述一或多組第一基材中的每一組第一基材之間存在所述二或多組第二基材的其中一組第二基材，所述一或多組第一基材為未改質的基材，所述一或多組第一基材包括第一聚合物，所述二或多組第二基材包括第二聚合物，並且所述第二聚合物為所述第一聚合物經官能基改質的聚合物。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的積層體，其中所述多個補強材中的每一個補強材與相鄰的所述二或多組第二基材中的每一組第二基材貼合。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的積層體，其中所述一或多組第一基材中的每一組第一基材與相鄰的所述二或多組第二基材中的每一組第二基材貼合。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的積層體，其中所述第一聚合物與所述第二聚合物為熱塑性聚合物。
  6. 如申請專利範圍第2項所述的積層體，其中所述補強材為碳纖維、石墨纖維、芳香族聚醯胺纖維、尼龍纖維、聚酯纖維、玻璃纖維、硼纖維、氧化鋁纖維或氮化矽纖維。
  7. 一種成形體，其是對如申請專利範圍第2項至第6項中任一項所述的積層體進行熱壓合而形成。
  8. 一種積層體，包括：基材；以及預浸體，貼合於所述基材的表面，其中所述預浸體含有樹脂及補強材，所述基材為未改質的基材，所述基材包括第一聚合物，所述樹脂包括第二聚合物，第二聚合物為第一聚合物經官能基改質的聚合物。
  9. 一種積層體，包括：一或多組基材，其中所述基材的數目為M組；以及多個預浸體，其中所述多個預浸體的數目為M+1個，M為正整數，其中所述一或多組基材分別穿插於所述多個預浸體之間，以使所述多個預浸體的每兩個預浸體皆貼合至所述一或多組基材的其中一組基材，其中所述多個預浸體中的每一個預浸體含有樹脂及補強材，所述一或多組基材中的基材為未改質的基材，所述一或多組基材中的基材包括第一聚合物，所述樹脂包括第二聚合物，第二聚合物為第一聚合物經官能基改質的聚合物。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的積層體，其中所述第一聚合物與所述第二聚合物為熱塑性聚合物。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的積層體，其中所述補強材為碳纖維、石墨纖維、芳香族聚醯胺纖維、尼龍纖維、聚酯纖維、玻璃纖維、硼纖維、氧化鋁纖維或氮化矽纖維。
  12. 一種成形體，其是對如申請專利範圍第9項至第11項中任一項所述的積層體進行熱壓合而形成。
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