光学塑料是什么?
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。
常用的材料
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应燮硬使形状固定不再发生变化。
常用的材料
烯丙基二甘醇碳酸脂树脂眼镜片。
环氧光学塑料均属于热固性塑料。
主要的光学塑料
1、聚甲基丙烯酸甲脂
简称PMMa,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10年后只降到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,但是能吸收中子线。
PMMa耐稀无机酸去污液,油脂和弱碱的性能优良,耐浓无机酸中等,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,与显影液不起反应。
PMMa有优良的耐气候性,在热带气候下曝晒多年,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、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。
3、聚碳酸脂
简称PC。综合性能优良的热塑性塑料,有良好的耐热性,耐寒性,并在较宽温度范围内(-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加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方法。
4、聚苯乙烯
简称PS,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,所以当它和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一些。
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,吸濕性小吸只有0.02%。
PS热变形温度为70--98℃,与配方及后处理有关,它的最高连续使用温度为60--80℃,成型收缩率为0.45%,其零件经退火处理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,高级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,但它的脆性比其它光学塑料大,因此易开裂,在切浇口时应注意防止破裂,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组成消色差的透镜外还用于复制光栅组件。
为改善PS的性能,开发出一些改良品种,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,主要用在工程塑料制品,光学上主要用作窗口,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。