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研究生: 傅振祖
Fu, Chen-Tsu
論文名稱: 船體複合材料FRP力學和防火性能研究
The Researches in mechanical and Fire Resistance test of Composite Material FRP of Vessel
指導教授: 楊世安
Yang, Shih-An
黃正清
Huang, Cheng-Ching
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 系統及船舶機電工程學系
Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 99
中文關鍵詞: 防火玻璃纖維強化塑膠
外文關鍵詞: Fire Resistance, FRP
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  • 一般FRP漁船船長18m~25m之漁船船殼板約積12~15 層,其殼板厚隨船長度等而變厚,但伴隨著船體重量增大的問題。若要減少積層厚度使船體本身重量減輕而又不失其力學性,我們分析目前使用之不飽和聚酯樹脂與玻璃纖維積層複合塑膠材料(GFRP)特性,將Kevlar 纖維與Vinyl Ester 樹脂、碳纖維與環氧樹脂分別結合玻璃纖維與不飽和聚酯樹脂混合積層多種複合材料,製作總共7個試體,並依ASTM 標準與IMO Resolution A.754(18)標準進行力學性能測試,並選擇6 個試體塗佈防火漆與加裝耐燃合板後,進行耐火性能測試。力學性能測試結果顯示若將積層施工方法改為真空袋法,抗拉及抗彎曲試驗所得之各項試驗結果均將遠優於手工積層法;玻璃纖維與Kevlar 纖維的若改為以交互疊層之方式來積層時,將可得到較優之強度,在重量方面也有明顯變輕;若在不飽和樹脂內混合耐燃劑之試體,雖可增加其防火性能,但各項力學性能強度之試驗值均將遠低於使用正常不飽和樹脂來積層之試體。耐火性能測試結果,其中3 個試體可達60 分鐘防火時效,3 個可達30 分鐘防火時效。外覆耐火材料補強材方面選用氧化鎂板、防火蜂巢板、鋁板、鋁蜂巢板、陶瓷棉去強化防火效能,其效能更佳,有高達1小時的防火效果,皆有符合法規防火結構其性能至少應能抵抗火焰之穿過達半小時以上。惟一旦玻璃纖維開始燃燒後,所產生之有毒氣體及刺鼻之濃煙,將會形成人員避難逃生上最大之阻礙,故若能輔以主動式防火裝置(如細霧式噴霧滅火系統等),可延緩GFRP 燃燒產生毒氣體及刺鼻濃煙時間,增加人員逃生時間,以達到法規逃生及搶救滅火要求。

    The main tasks include characteristics analyses of glass fiber reinforced plastic (GFRP) laminated with glass fibers and unsaturated polyester resins and laminations of vessel hulls with selecting suitable combinations between Kevlar fiber and Vinyl ester resin, Carbon fiber and Epoxy resin, and Glass fiber and unsaturated polyester resin. Six hulls with combinational fibers and resins and one sandwich panel with GFRP inserting Balsa wood are laminated. For mechanical performance analyses, seven specimens cut from hulls are made and tested according to ASTM and IMO Resolution A.754(18). Six specimens are constructed by adding intumescent fire resistance coating and fire resistance wooden board for fire resistance performance testing. Test results show that the tensile, flexural, and shear strength properties of the specimens made by vacuum bag are better than that made by hand lay-up method. Composite plastic with Kevlar fiber layers separately distributed into the glass fiber layers has good mechanical performance than that of concentrative lamination of Kevlar fiber. Fire retardant GFRP laminated by glass fiber and fire retardant resins mixed by unsaturated polyester resin and flame retardant provides good fire resistance performance than that without flame retardant. But the mechanical performances are seriously decreased. For fire resistance tests, 3 specimens are demonstrated to have 1 hour fire resistance performance and 3 arein half hour performance. Poison gas and pungent smoke are produced when the composite plastics are burning. They result the obstacle for crew to flee for safe life. It is considered that active extinguishers such as fine mist spray equipment can effectively decreased the amount of Poison gases and pungent smoke when the equipment is installed.

    目 錄 中文摘要…………………………………………………………………Ⅰ 英文摘要…………………………………………………………………Ⅲ 致 謝…………………………………………………………………Ⅴ 目 錄…………………………………………………………………Ⅵ 表 目 錄…………………………………………………………………Ⅷ 圖 目 錄…………………………………………………………………Ⅸ 第一章 序論………………………………………………………………1 1.1前言……………………………………………………………………1 1.2 研究動機……………………………………………………………5 1.3研究方向………………………………………………………………6 (一) 改善力學性能方面………………………………………………6 (二) 改善防火性能方面………………………………………………7 第二章 文獻回顧………………………………………………………9 2.1複合材料(GFRP)特性分析…………………………………………10 (一) 玻璃、Kevlar與碳纖維之分類與特性…………………………10 (二) 不飽和聚酯、乙烯酯與環氣樹脂之分類與特性………………12 (三) 複合材料之製程…………………………………………………14 (四) 複合材料製程易生的缺陷………………………………………16 (五) 玻璃纖維複合材料之特性………………………………………18 2.2耐燃原理和耐燃劑種類……………………………………………20 (一) 無機金屬氧化物…………………………………………………20 (二) 含溴素阻燃劑……………………………………………………21 (三) 磷酸酯類化合物…………………………………………………21 (四) 含氮化合物………………………………………………………21 (五) 含硼化合物………………………………………………………21 2.3耐火材料補強材……………………………………………………22 (一) 氧化鎂板、耐燃合板、鋁板特性………………………………22 (二) 防火蜂巢板、鋁板、陶瓷棉特性………………………………25 第三章 實驗試體製作和測試方法……………………………………27 3.1 試體制作…………………………………………………………27 3.2 測試方法…………………………………………………………30 (一) 力學性能測試………………………………………………30 (二) 耐火性能測試………………………………………………36 第四章 實驗結果和討論………………………………………………39 4.1 測試結果分析……………………………………………………39 (一) 力學性能測試結果…………………………………………39 (二) 耐火性能測試結果…………………………………………58 第一部份 1.試體結構與組成材料………………………………………………58 2.耐火性能測試結果…………………………………………………63 第二部份 (FRP+外覆材料方……………………68 1.試體結構和組成材料………………68 2.耐火性能測試結果…………………72 4.2 經濟性和成本分析………………………………………………80 第五章 結論和建議…………………………………………………83 5.1 結論……………………………………………………83 5.2 建議……………………………………………………85 參考文獻 ……………………………………………………………87 附錄一 …………………………………………………………89 附錄二 …………………………………………………………91

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    無法下載圖示 校內:2058-08-28公開
    校外:2058-08-28公開
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