從DPI看聚合物與複合材料之發展趨勢

 

刊登日期:2014/12/29
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黃立德/工研院材化所

荷蘭高分子研究所(Dutch Polymer Institute, DPI)為荷蘭政府與民間企業合作成立之研究平台,主要為銜接學術研究與產業研發,聯繫之廠商超過200多家,期望能開發出在 5至 10年內應用上市的技術。其研究範圍涵蓋 9個領域,包括(1) Polyolefins;(2) Performance Polymers;(3) Functional Polymer Systems;(4) Coatings Technology;(5) Bio-Inspired Polymers;(6) Large-Area Thin-Film Electronics;(7) Corporate Research;(8) Enhanced Oil Recovery和(9) Emerging Technologies。目前工研院為Performance Polymers與Functional Polymer Systems兩個平台的委員之一。2014 DPI年會與Polymer Innovation Day日前在荷蘭Arnhem合辦舉行,參加者以參與計畫的廠商、研究師生為主,會中針對目前計畫的進度發表了約50篇論文。筆者有幸參與Performance Polymers Review Meeting,特將收集到之相關資訊與技術新知應用整理如下,謹供大家參考。

DPI之財務狀況與相關政策走向
由於荷蘭政府政策的改變,為了確保研究成果的分享平台能夠繼續執行,DPI 必需改變資金結構,資金需由原本政府(50%)、企業(25%)、學校(25%)改為以企業學校為主。目前研議由2015至2017年,每個參與者的費用將由 6.5萬歐元逐步提升至每年 15萬歐元,研發的項目將專注於 Polyolefins、Performance Polymers、Coatings Technology and Functional Polymer Systems 等四個技術領域。此外,將建立多個領域間和跨行業的產業鏈,從而尋求歐盟資金資助,也因此,在快速發展的領域中,參與者可以透過業界和學界的參與,建立國際合作的利基。

未來,資金的來源除了業界參與外,跨平台間的合作,包含荷蘭南部化工園區的組織CTMC(Chemelot-TU/e Materials Center)與荷蘭科學研究組織(NWO)皆為可能的合作對象,目前彼此間的合作正在陸續研議中(例如Biobased Polymeric Materials或Bio-related Materials)。其中,DPI與NWO將於高分子研究領域合力出資150萬歐元,執行New Polymer Materials(NEWPOL)研究計畫,並預計於2014年底決定最後的研究計畫題目。目前選定與Performance Polymer領域相關的題目如下:
• “Reversible covalent bonds in polymer materials, without compromising   mechanical properties”
• “Waterborne advanced functional coatings and films”
• “Clever use and control of micro- and nano-phase separation during polymerization”
• “New advanced characterization techniques and multi scale modeling”

技術新知
1. Fibers in Elastomers for improved Tribology (2013-2018)
此項研究工作著重於了解彈性/熱塑性與強化纖維材料,在摩擦力和磨損等方面的機制,希望可以藉此開發更為耐用的輪胎、橡膠密封條、隔膜、傳動皮帶和軟管等材料。強化用纖維與聚合物間的黏合力、相容性及纖維的排列方向為已知影響材料摩擦力與耐磨性能的因素。講者去年採用 S-SBR 作為通用的研究標的,建立 S-SBR 合成與纖維的摻混流程,今年則著重於探討偶合劑(Coupling Agent)的添加,以及強化用纖維表面改質對於整體系統表現的影響。實驗顯示,環氧樹脂於纖維表面改質與否對於機械測試中的拉伸強度(Tensile Strength)影響不大,拉伸強度的增加隨著強化纖維的添加量增加(0-15 phr)而增加,而添加偶合劑可提升拉伸強度(如圖一與表一),尤其是 NXT 具有飽和脂肪鏈,提升效果更為明顯。此外,強化纖維的添加可大幅降低摩擦力與磨耗速率,NXT 可額外增進此效能。

表一、纖維與偶合劑對於橡膠機械性質之影響

2. Reactive Polymer Colloids for Design of Interfaces in Fibre/Matrix Composite Materials (2013-2016)
複合材料性能的增強必須透過基材間的良好附著力,確保受力後力量的傳遞分散。基材介面間的作用力,可分為物理作用、化學作用、Chain Interdiffusion和Mechanical Interlocking。此研究的目的是希望利用---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方檔案。

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