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14种光学塑料的材料特点 　　一、光学塑料分类　 塑料材料一般分为热塑性和热固性塑料热塑性塑料指的是可反复加热仍可塑的塑料光学塑料大部分为热塑性塑料,常用的有: 聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA） 聚苯乙烯（PS） 聚碳酸脂 (PC)等　热固性塑料:指的是在所用的合成树脂在加热初期软化，具有可塑性，继续加热则随着化学反映燮硬使形状固定不再发生变化常用的材料有: 烯丙基二甘醇碳酸脂(ＣR-39） 环氧光学塑料 二、重要的光学塑料　 1.聚甲基丙烯酸甲脂PＭMA 　Ｐolymｅthylmｅｔhacrylate， 简称PMＭA,也称Aｃrｙlic摩尔量约为5０万---100万，(摩尔量对聚合物的性能有很大的影响)nｄ＝1.4９1,色散系数Vｄ=57.2，是“王冕”材料,透过率约92%,加速老化后240H透过率仍能达到９2%,在室外使用后只降到８8％,能透过波长2７0ｎm以上的紫外光PＭＭA能透过Ｘ射线和Y射线，其薄片能透过α射线和β射线，但是能吸取中子线 PＭＭA密度为1.19kｇ/ｍ３，在２0℃＊１0９Ｐa时的平均吸水率为2%,在所有光学塑料中它的吸水率最高,弹性模量为3.１６＊109Pa,泊松比为0.３2，抗张强度为(462－--703) ＊1０9Pa。

PＭMA 的线形膨胀系数为8．3＊1０-５ K-1,比Ｋ9玻璃大10倍,但PＭMA从高温冷却时的光学记忆即组件恢复到它本来尺寸的性能要比玻璃好,它的折射率随温度的变化ｄn／dt为-8.５*10-5,比K9玻璃大出约３０倍,但是它是负值热导率为0.1９2Ｗ/(m*k),比热容为146５J／（kg＊k)，它的玻璃化温度为105℃，熔化温度为180℃ PMMA耐稀无机酸去污液,油脂和弱碱的性能优良，耐浓无机酸中档，不耐醇,酮,溶于芳烃,氯化烃有机溶剂,为强碱及温热的NaＯH，ＫOH所侵蚀，与显影液不起反映 PＭMA有优良的耐气候性,在热带气候下曝晒近年，它的透明度和色泽变化小　PＭＭA目前于广泛被用于制造照相机,摄录一体机，投影机，光盘读出头以及军用火控和制导系统中的非球面透镜和反射镜,还用来制造菲涅尔透镜，微透镜数组,隐形眼镜，光纤，光盘基板等零件 　2.聚苯乙烯　PＳ Polｙsｔyｒenｅ,简称PＳ，也称Styreｎe这是一种火石类热塑性光学塑料，尽管它的抗紫外辐射性能,抗划伤性能都不如PMＭA，但它折射率高，nd=1．59—1.660，阿贝系数小Vd＝30.8，因此当它和ＰMMA组合时可以成为对F和C谱线进行校正的消色差透镜,二级光谱的校正一般比玻璃的消色差透镜还要更好某些。

它的透过率为８8%,它的双折射率较大，在阳光作用下聚苯乙烯容易变黄 PS能自由着色，无嗅无味无毒,不致产生霉菌,吸湿性小吸只有0．02% PS热变形温度为70-－98℃，与配方及后解决有关，它的最高持续使用温度为6０－-80℃,成型收缩率为0.45％，其零件经退火解决可减少内应力还可提高机械强度,无前因热变形温度，采用退火清晰度一般比实际的热变形温度低５－-６℃PS的导热系数不随温度发生变化,因此能作良好的冷冻绝热材料 PS的比热容温度有明显变化，是塑料中比热较低的一种，在高真空中和在３3０－-３80℃内将剧烈地热降解放出４3%的挥发物，41%为苯乙烯，2%是甲苯，并残留下二聚三聚四聚及多聚物为57% ＰＳ能耐某些矿物油，有机酸，碱,盐，低能醇及它们的水溶液，受许多酮类,高档脂肪酯等侵蚀而软化，溶于芳烃，如苯，甲苯,乙苯及苯乙烯单体等 ＰS是最耐辐射的聚合物之一,要合性能发生变化须施加很大量的辐射能 PS是树脂中易成型加工的品种之一，具有成型温度和分解温度相差大,熔融粘度低，尺寸稳定的特点,可用模压成型，也大量用于注塑成型，但它的脆性比其他光学塑料大,因此易开裂，在切浇口时应注意避免破裂，它还能用一般的金属或木材加工工具进行机械加工，如钻,锯,切等。

　PS除与PMＭA构成消色差的透镜外还用于复制光栅组件 为改善PS的性能,开发出某些改良品种，如由70%的聚苯乙烯和3０%和丙烯酸甲脂共聚形成新的光学塑料ＮAS 另一种共聚物是丙烯腈—苯乙烯的共聚物称为ＳAＮ,重要用在工程塑料制品，光学上重要用作窗口，基本保持了PS的透明度,但仍有发黄的趋势，nd＝１.5６7，最高使用温度7５--９0℃,热变形温度82－-１05℃，线形膨胀系数(6.５—6.7）＊ 10－5 K-1，密度为1.０6ｋg/m3---１．08kg/m3 　３．苯乙烯和丙烯酸脂的共聚物,简称：NAS　 ７0%的苯乙烯和３0%的丙烯酸脂的共聚物,它和各性能优于聚苯乙烯．透过率可达9０％，折射率nd可达１．533—1.567之间变化，vd=35,可以被用来作样正色差的第二种材料,但它一般只用来作薄透镜　 4.SＡＮ 　5．聚碳酸脂 PC Polyｃａrboｎate， 称ＰC综合性能优良的热塑性塑料,有良好的耐热性，耐寒性,并在较宽温度范畴内(-135℃-－-＋１20℃）保持高的机械强度，尺寸稳定性好,温度升高到105℃时材料的线性尺寸增长0.07%，有很高的冲击强度，延展性好，具有均匀的成型收缩率,吸水率低,在水中浸泡２４H仅增重0.1３%,但不易进行机械加工，注塑成型是最常用的措施。

　 密度为１.20kｇ／ｍ3，本色呈淡黄色,加点淡蓝色后得到无色透明制品.ｎｄ＝１.586，vd=34.0，透过率为８8%,ＰC的机械特性是韧而刚,无缺口抗冲击强度在热塑性塑料中名列前茅，成型收缩率稳定在0.5%－－0.７% PＣ在室温下耐水，稀酸，氧化剂,还原剂,盐,油，脂肪烃的侵蚀，不耐碱,胺，酮，芳香烃的侵蚀，在诸多有机液体为蒸气中溶胀，并导致应力开裂，溶于二氯甲烷,二氯霉素乙烷，甲酚，二恶烷中,长期致于水中会水解破裂导致脆化 PC在水中正常吸湿性为０.１5％,温水中肖水为0.35％,沸水中吸水为０.５8％,能耐6０摄氏度的水温　由于ＰC的光学常数与PS相似，因此可以和ＰMMA构成消色差透镜 光学塑料的折射率是波长λ（μm）的函数,可以用下列公式计算: ｎ2(λ)=A０+A１λ２+A２λ-２+A３λ-4+Ａ4λ-6+A５λ－8 　6.ＴPＸ TPX是日本三井化学株式会社所生产的４-甲基戊烯（4－mｅthｙlpenteｎe－1）的聚合物，TPX是其商品名,化学名称为Ｍetｈylpenｔenｅ copolｙmｅr,简称PMＰ,三井化学株式会社是全球唯一的TPX生产制造商。

聚4-甲基戊烯-1是一种高结晶透明塑料,密度：０.8２-0.83；吸水率：0.01％;熔点：240℃;维卡软化点160℃~170℃;收缩率:1.５%～3．0％；透光率:９０%~92%(目前已商业化的高透明度树脂中唯一的结晶性聚合体）　 ７.烯丙基二甘醇碳酸脂 AＤＣ Ａllgｌ diglyｃol cａrbonate,简称ADＣ或ＣR－３9AＤC光学性能好、化学稳定性强、耐高温（长期使用可耐100℃，短期可耐1５0℃)、表面硬度比PMMA高40倍,是既有光学塑料中硬度最大的 它是目前在光学领域中最重要的一种热固性材料,因此这种材料一般用浇铸的措施成形,浇注在玻璃模具中，一般在１40℃的温度下用17H的时间固化成型 Nｄ＝1．4９８，vd=53－--57,白光透过率９２%，耐磨性，抗冲击，化学腐蚀的能力强,能经受持续1０0℃的高温,短时间内能耐15０℃,由于它的收缩率很大(在固化时收缩率达14%)因此它重要用于眼镜片 ８.PET 　PＥT最常用途是透明饮料瓶　 　由于ＰET大分子链具有良好的规制性，为它提供了较高的结晶性能,结晶度越大密度越大,一般密度为1．2~1.3８g/ｃm3其分子链比较刚硬,分子间的强作用力赋予它具有良好的刚性和强度，对非极性气体等物质具有良好的阻隔性能和耐蜕变性能,膨胀系数小、尺寸稳定性高。

PET是一种典型的高结晶性聚合物，其熔点在22５~260℃之间，玻璃化温度在70~８０℃之间,在１80℃左右达到最大结晶速度PET 是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽在较宽的温度范畴内具有优良的物理机械性能,长期使用温度可达12０℃，电绝缘性优良,甚至在高温高频下，其电性能仍较好,但耐电晕性较差,抗蠕变性,耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都较好PＥＴ塑料分子构造高度对称,具有一定的结晶取向能力,故而具有较高的成膜性和成性PEＴ塑料具有较好的光学性能和耐候性,非晶态的PEＴ塑料具有良好的光学透明性 此外PET塑料具有优良的耐磨耗摩擦性和尺寸稳定性及电绝缘性PＥＴ做成的瓶具有强度大、透明性好、无毒、防渗入、质量轻、生产效率高等因而受到了广泛的应用到了广泛应用 　9.ＰＳU　 　 PSU为高性能工程塑料，硬度和冲击强度高，耐蒸气、耐水解、无毒、耐高温蒸气消毒、高透明、尺寸稳定性好,可在－100至1７5度下长期使用例如用于制备透明宠物箱 10.MS 11.OZ—1000 聚三环癸甲基丙烯酸脂OZ—1000及101１,101２，1013等系列，是日本日立化工公司开发出一种新型脂环树脂。

OＺ１000光学塑料色散低、透过率高、双折射小、饱和吸水率仅为PMMＡ的１/１0,其光学性能可与PMＭA相媲美，且耐热性优于ＰMMA，合用于高精度透镜的精密成型　 12．ARTOＮ 由日本合成橡胶公司(ＪSR)开发的，在热塑性树脂中它的比重最轻,吸水率很小，优于ＰＭMA，有良好的透过,色差小,双折射率比ＰC的小,耐热性好于PMMA和ＰC,拉伸强度优于PＭMA，弯曲弹性模量优于PＣ,因此它很适合伙非球面透镜　 13．环烯烃共聚物,简称COC　 １４．环烯烃聚合物 CＯP Cｙcｌo—olｅfinpolｙmer，简称COP是日本瑞翁公司开发的另一种非晶型聚烯烃(Zｅｏneｘ480等）Zeoneｘ4８0与PC,PMMＡ的性能比较:　 　三、八种重要光学塑料特性 　ＰMＭA／PS/NAＳ/SＡN/PC/TPX/Zｅoｎex/Ａｒｔoｎp性能比较 四、光学玻璃和光学塑料的光学性能 　1．光学玻璃 Ｖs 光学塑料　 　 2.光学塑料的优缺陷 　光学塑料的长处: 　①能进行大批量生产，减少制导致本； ②可以设计非常复杂的形状;　③重量轻,耐冲击; ④可以同步压出光学面和定位面． 减少系统装配成本； ⑤零件的质量一致。

光学塑料的缺陷： ①对温度和湿度等环境的变化更为敏捷经济危机学塑料的热膨胀系数比玻璃大出一种数量级，光学塑料的折射率温度系数比玻璃要大6倍到50倍，一般来讲塑料光学零件的最高持续工作温度不得高于80---１20摄氏度光学塑料的吸湿性也比玻璃大得多; ②注射成型过程影响表面面形精度.由于材料在成型过程中的流动模式和冷却,固化收缩,光学零件的面形精度会受到影响大多数光学塑料零件在成型时的收缩率一般是模具尺寸的0.１%~0.6％,随材料和生产过程的不同而不同； ③由于聚合时分子的取向性和模压时产生的内应力,光学塑料零件存在不同限度的双折射。