光学塑料材料cugq.docx

光学塑料料材料 辛企民民<<光光学塑料料非球面面制造技技术>>> 20004年年 一，光学学塑料大大致分类类：塑料材料料一般分分为热塑塑性和热热固性塑塑料光学塑料料大部分分为热塑塑性塑料料，常用用的有：：聚甲基丙丙烯酸甲甲脂（PPMMAA）聚苯乙烯烯（PS）聚碳酸脂脂（PC）等等热塑性塑塑料指的的是可反反复加热热仍可塑塑的塑料料热固性塑塑料：指指的是在在所用的的合成树树脂在加加热初期期软化，具具有可塑塑性，继继续加热热则随着着化学反反应燮硬硬使形状状固定不不再发生生变化常用的材材料有：：烯丙基基二甘醇醇碳酸脂脂（CRR-399）树脂脂眼镜片片环氧光学学塑料均均属于热热固性塑塑料二，主要要的光学学塑料1， 聚甲基丙丙烯酸甲甲脂（PPolyymetthyll meethaacryylatte 简简称PMMMA，也也称Accryllic）摩尔量约约为500万----1000万，（摩摩尔量对对聚合物物的性能能有很大大的影响响）nd=11.4911，色散散系数VVd=557.22,是“王冕”材料，透透过率约约92%%，加速速老化后后2400H透过过率仍能能达到992%，在在室外使使用100年后只只降到888%，能能透过波波长2770nmm以上的的紫外光光。

PMMAA能透过过X射线和和Y射线，其其薄片能能透过αα射线和和β射线，但但是能吸吸收中子子线PMMAA密度为为1.119kgg/m33，在200℃*1009Pa时的的平均吸吸水率为为2%，在在所有光光学塑料料中它的的吸水率率最高，弹弹性模量量为3..16**1099Pa,,泊松比比为0..32,,抗张强强度为((4622----7033) **1099Pa..PMMMA 的的线形膨膨胀系数数为8..3*110-55 K-11比K9玻玻璃大110倍,但PMMMA从高高温冷却却时的光光学记忆忆即组件件恢复到到它原来来尺寸的的性能要要比玻璃璃好,它的折折射率随随温度的的变化ddn/ddt为-8.55*100-5,比K9玻璃璃大出约约30倍,但是它它是负值值.热导率率为0..1922W/((m*kk),比比热容为为14665J//(kgg*k)),它的的玻璃化化温度为为1055℃,熔化温温度为1180℃℃.PMMAA耐稀无无机酸去去污液,,油脂和和弱碱的的性能优优良,耐浓无无机酸中中等,不耐醇醇,酮,溶于芳芳烃,氯化烃烃有机溶溶剂,为强碱碱及温热热的NaaOH,,KOHH所侵蚀蚀,与显影影液不起起反应..PMMAA有优良良的耐气气候性,,在热带带气候下下曝晒多多年,它的透透明度和和色泽变变化小..PMMAA目前于于广泛被被用于制制造照相相机,摄录一一体机,,投影机机,光盘读读出头以以及军用用火控和和制导系系统中的的非球面面透镜和和反射镜镜,还用来来制造菲菲涅尔透透镜,微透镜镜数组,,隐形眼眼镜,光纤,光盘基基板等零零件.2,聚苯苯乙烯((Pollysttyreene简简称PSS,也称称Styyrenne)这是一种种火石类类热塑性性光学塑塑料,尽管它它的抗紫紫外辐射射性能,,抗划伤伤性能都都不如PPMMAA,但它它折射率率高,nnd=11.599—1..6600,阿贝贝系数小小Vd==30..8,所所以当它它和PMMMA组组合时可可以成为为对F和C谱线进进行校正正的消色色差透镜镜,二级光光谱的校校正一般般比玻璃璃的消色色差透镜镜还要更更好一些些.它的透过过率为888%,,它的双双折射率率较大,,在阳光光作用下下聚苯乙乙烯容易易变黄..PS能自自由着色色,无嗅无无味无毒毒,不致产产生霉菌菌,吸濕濕性小吸吸只有00.022%.PS热变变形温度度为700--998℃,与配方方及后处处理有关关,它的最最高连续续使用温温度为660---80℃℃,成型收收缩率为为0.445%,,其零件件经退火火处理可可减少内内应力还还可提高高机械强强度,无前因因热变形形温度,,采用退退火清晰晰度一般般比实际际的热变变形温度度低5---6℃℃.PSS的导热热系数不不随温度度发生变变化,因此能能作良好好的冷冻冻绝热材材料.PS的比比热容温温度有明明显变化化,是塑料料中比热热较低的的一种,,在高真真空中和和在3330---3800℃内将剧剧烈地热热降解放放出433%的挥挥发物,,41%%为苯乙乙烯,22%是甲甲苯,并残留留下二聚聚三聚四四聚及多多聚物为为57%..PS能耐耐某些矿矿物油,,有机酸酸,碱,盐,低能醇醇及它们们的水溶溶液,受许多多酮类,,高级脂脂肪酯等等侵蚀而而软化,,溶于芳芳烃,如苯,甲苯,乙苯及及苯乙烯烯单体等等.PS是最最耐辐射射的聚合合物之一一,要合性性能发生生变化须须施加很很大量的的辐射能能.PS是树树脂中易易成型加加工的品品种之一一,具有成成型温度度和分解解温度相相差大,,熔融粘粘度低,,尺寸稳稳定的特特点,可用模模压成型型,也大量量用于注注塑成型型,但它的的脆性比比其它光光学塑料料大,因此易易开裂,,在切浇浇口时应应注意防防止破裂裂,它还能能用一般般的金属属或木材材加工工工具进行行机械加加工,如钻,锯,切等.PS除与与PMMMA组成成消色差差的透镜镜外还用用于复制制光栅组组件.为改善PPS的性性能,开发出出一些改改良品种种,如由700%的聚聚苯乙烯烯和300%和丙丙烯酸甲甲脂共聚聚形成新新的光学学塑料NNAS..另一种共共聚物是是丙烯腈腈—苯乙烯烯的共聚聚物称为为SANN,主要要用在工工程塑料料制品,,光学上上主要用用作窗口口,基本保保持了PPS的透透明度,,但仍有有发黄的的趋势,,nd==1.5567,,最高使使用温度度75---900℃,热变形形温度882---1055℃,线形膨膨胀系数数(6..5—66.7))* 110-55 K-11,密度为为1.006kgg/m33----1.008kgg/m33.3,聚碳碳酸脂((Pollycaarboonatte 称称PC))综合性能能优良的的热塑性性塑料,,有良好好的耐热热性,耐寒性性,并在较较宽温度度范围内内(-1135℃℃----+1220℃)保持高高的机械械强度,,尺寸稳稳定性好好,温度升升高到1105℃℃时材料料的线性性尺寸增增加0..07%%,有很很高的冲冲击强度度,延展性性好,具有均均匀的成成型收缩缩率,吸水率率低,在水中中浸泡224H仅仅增重00.133%,但但不易进进行机械械加工,,注塑成成型是最最常用的的方法..密度为11.200kg//m3,,本色呈呈淡黄色色,加点淡淡蓝色后后得到无无色透明明制品..nd==1.5586,,vd==34..0,透透过率为为88%%,PCC的机械械特性是是韧而剛剛,無缺缺口抗衝衝擊強度度在熱塑塑性塑膠膠中名列列前茅,,成型收收縮率穩穩定在00.5%%--00.7%%.機械性能能性能數值性能數值密度1.2kkg/mm3線膨脹係係數7.0**10--5K-1吸水率0.244%熱變形溫溫度135---1443℃拉伸強度度61.774MPPa長期使用用最高溫溫度110℃℃彎曲強度度93.11MPaa電阻率108ΩΩ*m缺口耐衝衝擊強度度127..4J//m擊穿電壓壓強度90mvv/m表面硬度度M70耐電弧性性120//s熱性能性能數值性能數值結晶熔點點263℃℃可燃性自熄熔融溫度度220---2330℃平均線膨膨脹係數數(255-855℃) KK-16.533*100-5 KK-1脆化溫度度<-1000℃玻璃化溫溫度145--1500℃載荷下變變形溫度度181..89886*1104Pa時45.447466*1004Pa時138℃℃143℃℃最高使用用溫度135℃℃比熱容11722J/((kg..k)熱導率0.19975ww/(mm.k))PC在室室温下耐耐水,稀酸,氧化剂剂,还原剂剂,盐,油,脂肪烃烃的侵蚀蚀,不耐碱碱,胺,酮,芳香烃烃的侵蚀蚀,在很多多有机液液体为蒸蒸气中溶溶胀,并导致致应力开开裂,溶于二二氯甲烷烷,二氯霉霉素乙烷烷,甲酚,二恶烷烷中,长期致致于水中中会水解解破裂导导致脆化化.PC在水水中正常常吸濕性性為0..15%%,溫水水中肖水水為0..35%%,沸水水中吸水水為0..58%%,能耐耐60攝攝氏度的的水溫..由於PCC的光學學常數與與PS相相似,所所以可以以和PMMMA組組成消色色差透鏡鏡.光學塑膠膠的折射射率是波波長λ(μm)的的函數,,可以用用下列公公式計算算: n2((λ)=AA0+AA1λ2+A22λ-2+AA3λ-4+AA4λ-6+AA5λ-8三種塑膠膠係數如如下:係數PMMAAPSPCA02.188593362.444598842.42283886A18.0**10-662.2**10--5-3.99*100-5A21.4553155*100-22.7229899*100-22.8775744*100-2A3-5.663155*100-43.01121**10--4-1.9979**10--4A49.49903**10--58.88893**10--51.4883599*100-4A5-3.990233*100-6-1.775711*100-61.38865**10--64,苯乙乙烯和丙丙烯酸脂脂的共聚聚物,簡簡稱:NNAS 70%%的苯乙乙烯和330%的的丙烯酸酸脂的共共聚物,,它和各各性能优优于聚苯苯乙烯..透过率率可达990%,,折射率率nd可达达1.5533——1.5567之之间变化化,vdd=355,可以以被用来来作样正正色差的的第二种种材料,,但它一一般只用用来作薄薄透镜..5,烯丙丙基二甘甘醇碳酸酸脂(AAllggl ddigllycool ccarbbonaate,,简称ADDC或CR--39))它是目前前在光学学领域中中最主要要的一种种热固性性材料,,因此这这种材料料通常用用浇铸的的方法成成形,澆澆注在玻玻璃模具具中,一一般在1140℃℃的溫度度下用117H的的時間固固化成型型.Nd=11.4998,vvd=553----577,白光光透過率率92%%,耐磨磨性,抗抗衝擊,,化學腐腐蝕的能能力強,,能經受受持續1100℃℃的高溫溫,短時時間內能能耐1550℃,由於於它的收收縮率很很大(在在固化時時收縮率率達144%)因因此它主主要用於於眼鏡片片.6.新品品種① 聚三環癸癸甲基丙丙烯酸脂脂OZ——10000及110111,10012,,10113等系系列.是是日本日日立化工工公司開開發出一一種新型型脂環樹樹脂.② ARTOON 由日本本合成橡橡膠公司司(JSSR)開開發的,,在熱塑塑性樹脂脂中它的的比重最最輕,吸吸水率很很小,優優於PMMMA,,有良好好的透過過,色差差小,雙雙折射率率比PCC的小,,耐熱性性好於PPMMAA和PCC,拉伸伸強度優優於PMMMA,,彎曲彈彈性模量量優於PPC,因因此它很很適合作作非球面面透鏡..③ 環烯烴共共聚物,,簡稱CCOCCOC的的主要性性能nd1.5335密度1.022kg//cm33表面硬度度M84--86vd56吸水率((24HH<0.001%熱變形溫溫度75-1170℃℃透過率((厚3mm,4400--7000nm92%彈性模量量2.7556-33.4448*1033Pa玻璃轉化化溫度8。