沈銘原／勤益科技大學；蔡沛君、江金龍／弘光科技大學
本研究主旨為製備新式的微膠囊化材料，利用回收之廢熱固性纖維強化塑膠(CFRP)粉末作為核心材料，再以偶合劑GPTS做為外殼材料，透過原位聚合法進行後可得GPTS-CFRP，再與阻燃劑MPP添加至環氧樹脂(EP)基材中，將形成EP/GPTS-CFRP/MPP之複合材料。在熱穩定性質方面導入難燃劑後，積分程序裂解溫度(IPDT)從純環氧樹脂的640˚C提升至1,111˚C，證明複合材料之熱穩定性大幅提升。在難燃性質方面導入難燃劑後，極限氧指數(LOI)值由21%隨之升高至難燃性31%。水平垂直燃燒儀(UL 94)測試方面， 純環氧樹脂經測試沒有任何等級，當難燃劑加入後為V-0等級，此證明複合材料之難燃性有效提升，也達成循環經濟及高值化的目的。
【內文精選】
前 言
近年來科技不斷進步，人類對於高分子材料的需求也不斷地成長，因此高分子幾乎完全充斥在我們的生活中。然而大部分的高分子材料有易燃性，在公共場所或住家發生了火災，都會造成人員的傷亡和財產的損失。火災從起火點開始燃燒至閃燃現象發生之時間稱為閃燃時間，閃燃時間之長短，關係建築物內人們避難逃生成功與否，以及消防機關執行搶救之難易，此時室內溫度將由600~700˚C上升至上千度，故如何讓閃燃時間往後延甚至不發生，或讓人員在閃燃發生前能進行各項緊急應變，此一防火策略就顯得非常重要。
在日常生活中，熱固性碳纖維塑料(Carbon Fiber Reinforced Polymer; CFRP)的使用頻率越來越高，特別是在移動性、能源、工程以及娛樂產品領域，主要原因為碳纖維(Carbon Fiber)重量輕、機械性能良好。於此，預計在廢物流中CFRP的出現率會更高，主要是報廢車體和電子廢物，故需要良好的再利用概念。由於碳纖維有機材料含量高，德國等國家禁止存放CFRP，除了有法律限制外，CFRP之回收對於經濟與生態方面至關重要，因為碳纖維的生產非常耗能，且需要不可再生資源，同時產生大量的二氧化碳，如果碳纖維不能再循環，將使經濟與生態遭受浩劫。因此，本研究利用廢熱固性碳纖維塑料來製備環保型無鹵難燃劑。
基礎理論與文獻回顧
1. 燃燒四要素
燃燒是一種不可逆的放熱反應，通常伴隨著光與熱的產生，當一個物質產生燃燒作用，經由可燃物與氧化物之間產生複雜的氧化反應，將促使一連串的高溫與熱之持續性物理反應。燃燒機制之關係圖如圖一所示，主要包含四個要素：熱源(Heat)、可燃物(Fuel)、助燃物(Oxygen)和連鎖反應(Chain Reaction)，分別說明如下。
圖一、燃燒四要素
2. 高分子材料燃燒理論
高分子材料也稱為聚合物材料，是以高分子化合物為基礎的材料。高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料，包括橡膠、塑料、纖維等。高分子材料透過受熱分解，會釋放出可燃性氣體或持續燃燒。
當火源接近高分子材料，會使高分子材料受到外部的熱源而產生燃燒的行為。這是因為火源接近高分子材料，高分子材料會有氣相的可燃性氣體進入，當可燃性氣體濃度達到燃點時，就會進行燃燒行為開始燃燒釋放出光與熱，此時高分子材料在凝聚相會有熱輻射與熱傳導的釋出，所釋放出的熱量足夠讓周遭的高分子材料或可燃性氣體及物質，產生火焰燃燒擴散行為，讓火勢持續蔓延，如圖二所示。
圖二、高分子材料燃燒理論
難燃劑可以中斷或延遲可燃性氣體的燃燒反應和裂解反應，來達到防止燃燒。事實證明，含難燃劑的高分子材料在火災中之性能極佳，釋放的熱量僅為不含難燃劑之高分子材料的四分之一…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料》雜誌409期，更多資料請見下方附檔。