14种光学塑料的材料特点

14种光学塑料的材料特点

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应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、主要的光学塑料 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原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.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，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，吸湿性小吸只有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

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。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，在很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，所以可以和PMMA组成消色差透镜。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-39。ADC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，是现有光学塑料中硬度最大的。它是目前在光学领域中最主要的一种热固性材料，因此这种材料通常用浇铸的方法成形，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

此它主要用于眼镜片。

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，通常密度为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。在较宽的温度范围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、尺寸稳定性都很好。PET塑料分子结构高度对称，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塑料具有很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。另外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、防渗透、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