陳朝煌、鄭承熙 / 工研院材化所
脂肪/脂環族二胺具有黏度低、透明性好、耐候性佳等優異性能，多作為高階硬化劑，使用在利基型產品。其中聚醚二胺是通過聚乙二醇、聚丙二醇或者乙二醇/丙二醇共聚物在高溫高壓下胺化得到的，具有低黏度、流動性佳、硬化前黏度低、硬化後強度高等特性。而二氨基二環己基甲烷系列脂環二胺利用相對應芳香二胺經苯環氫化而成，為低黏度液體，透明性好，耐候性好，固化物的色度、光澤均優，機械強度也高。除了用於高強度耐高溫環氧樹脂硬化劑之外，也可用於水性PU以及非結晶性透明聚醯胺(PA)的合成，廣泛運用於光學、電子、塗料及民生建材等產業。本文將針對聚醚二胺與二氨基二環己基甲烷系列脂環二胺之技術發展現狀作一說明。
【內文精選】
前 言
環氧樹脂自從1938年被開發以來，已成為現今生活不可或缺之重要材料。由於它具有優異的鍵結結構，加上固化後之樹脂具有優良機械、化學與絕緣性質，因此被廣泛運用在不同領域，包含塗料、電子與土木結構。此外環氧樹脂也可根據搭配使用的硬化劑而展現不同性質，大大增加了運用的範疇與彈性。
因應新興產業的崛起，包含綠能、電子與車用等運用，對於材料性能的要求愈發嚴格，台灣於相關產業具有龐大產業運用鏈，也具有自主樹脂製造能力。然而，硬化劑尚無自主生產，均仰賴進口，無形中給相關產業帶來利潤與發展空間的限制。國內若能有相關硬化劑生產量能將對下游產業鏈帶來正向影響，因此值得國內相關產學研界深入探索並評估相關硬化劑的技術開發與生產。
風力葉片硬化劑
近年來，隨著核電使用的爭議和減碳意識的高升，世界各國推行再生能源與綠色發電的需求也急速地上升。風力發電因而順勢成長，2018年全球的風力發電量首次超越核能發電量。台灣四面環海，能源98%仰賴進口，電力無法跨國支援，因此提升能源自主及多元至關重要。依全球第二大市場研究機構MarketsandMarkets (M&M)發布的預測曾指出，未來的風電市場將以亞洲為主，而位處亞洲的台灣更具有風力發電的獨特優勢；4C Offshore國際工程顧問公司於2014年進行「23年平均風速觀測」研究，並指出世界上風力最強的20處離岸風場，其中有16處就位於台灣海峽內。
圖二、風力機之輸出電能約與葉輪直徑平方成正比
因葉片是風力機最主要的零組件之一，相較於其他風力機的組件，對於風力機葉片的測試或認證的規範，可稱得上最嚴格，因應不同風場環境而有不同挑戰。葉片掃掠面積愈大，愈能擷取更多風能，伴隨風力機技術與製造愈加成熟，對於葉片的尺寸與輕量化亦愈加要求。有些葉片製造商為了將葉片輕量化，採用了部分碳纖維置於葉片負載最重之處，藉以強化葉片剛性。玻璃纖維與碳纖維的組成會比全玻璃纖維葉片約減輕兩成重量。葉片內部芯材，則是以巴爾沙木(Ochroma Pyramidale)與聚合物泡棉(Polyvinyl Chloride)結構增強葉片局部剛性，重量均會比使用環氧樹脂及玻璃纖維輕；另外，也有些葉片製造前，是先於模具內上塗料，待葉片脫模後，再以聚氨酯(Polyurethane)瓷漆噴塗，以達到抗紫外線、抗濕度與抗磨損的功能。由於大部分的葉片並非一體成形，而是分為兩半製造，先將各半的玻璃纖維或碳纖維及環氧樹脂/硬化劑混合的材料於葉片模型中灌模，待冷卻成形，再覆蓋上千片的玻璃纖維或碳纖維，最後再以結構膠將兩半接合。風機葉片結構與材料示意圖，如圖三所示。
聚醚胺類硬化劑
在20世紀60年代，美國Jefferson公司發明聚醚胺產品，並在20世紀70年代初正式實現工業化生產。之後經過Texaco（現今Huntsman）公司不斷地開發新產品和推廣應用，聚醚胺優異的性能逐漸被市場接受。實際上，聚醚胺的用途非常廣泛，主要應用於聚脲、環氧地坪、塗料、飾品等民生用途，以及到高性能複合材料及風力發電機等領域，經彙整如表三所示。因此，近年來全球聚醚胺市場需求以年均10%的成長速度持續擴大當中。
表三、聚醚胺產品說明及應用領域
工研院近來建立了固定床高壓胺化反應技術平台並開發出一自主高穩定性、高活性胺化觸媒系統，符合現今業界對於高壓胺化觸媒的性能要求。其原料轉化率…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》419期，更多資料請見下方附檔。