塑料的一些光学特性如透光率、雾度、折射率等知识

塑料的光学特点包含两类：
一类为传达特征，包含光的透过、反射、散射及折射等；另一类为光的变
换特征，包含光的汲取、光热、光化、光电及光致变色等。

常用可表征光的传达特征指标有透光率、雾度、折射率、双折射及色散
等。

在上述指标中，透光率和雾度两个指标主要表征资料的透光性，而折射率、
双折射及色散三个指标主要用于表征资料的透光质量。

一种好的透明性资料，
要求上述性能指标优秀且平衡。

1．透光率（ Tt）
透光率是表征树脂透明程度的一个最重要性能指标。

一种树脂的透光率越
高，其透明性就越好。

塑料制品透明的条件有两个：
一为制品是非结晶体；二为虽部分结晶但颗粒渺小，小于可见光波长范
围，不阻碍太阳光光谱中可见光和近红外光的透过。

任何一种透明资料的透光率都达不到 100%，即便是透明性最好的光学玻璃的透光率一般也难以超出 95%。

造成人射光通量在媒体中损失的主要原由有以下几个方面。

(1)光的反射即入射光进入聚合物表面而返回的光通量。

反射光通量占光在
透过媒体时损失的大多数。

权衡光的反射程度可用反射率 ?表征，反射率可经过其折射率 (n)进行计算，二者关系以下。

比如， PMMA 的折射率 n=
1.492，则其 R经计算为
3.9%说明 PMMA 的反射光比较小，透光率大，透明性好。

(2)光的汲取入射到聚合物上的光通量既没有透过也没有反射部分的光通量
即为光的汲取。

优秀的透明塑料光的汲取很小。

光芒汲取的大小取决于聚合物自己的构造，主要指分子链上原子基团与化
学键的性质。

比如，含有双键（冗键）的聚合物易于汲取可见光而产生能级的转移。

还以 PMMA 为例，其透光率一般为93%，反射率为
3.9%，则其余
3.1%即为光的汲取与光的散射二者之和。

(3)光的散射即光芒入射到聚合物表面，既没有透过也没有反射和汲取的一
部分光通量，其据有比重比较小。

造成光散射的原由有：
制品表面粗拙不平，聚合物内部构造不平均如分子量散布不平均、无序相
与结晶相共存等。

结晶聚合物的散射比较严重，只有结晶聚合物的晶体颗粒小于可见光波长
时，才能像非晶聚合物那样不惹起散射，光芒所有透过，提升透明度。

如P
E、PP等结晶聚合物只实用快速冷却的方法才可获得低结晶度、晶体颗粒细
的制品，获得必定的透明性；但对有些结晶塑料品种而言，要想控制太低的结
晶度很困难，总有部分光被散射，造成薄膜的半透明。

此外，经过拉伸的方法
可使结去晶颗粒变细，并使透明度快速提升，如可使BOPP膜的透明性迅快速提升。

只有 TPX塑料比较特别，其结晶颗粒比较小，不论结晶度大小，制品都透
明。

2．雾度
雾度又称为浊度，它可权衡透明或半透明资料不清楚或浑浊的程度，是表
征散射的指标。

雾度的产生是因为资料内部或外面表面光散射造成的云雾状或
浑浊的外观。

雾度的定义为资料散射光通量与透过资料光通量之比的百分数。

上边介绍的透光率和雾度都是权衡资料透明性的重要指标，二者的关系如下。

一般说来，透光率与雾度之间成反比关系，即透光率高的资料，其雾度
低；反之亦然。

但二者的关系其实不老是这样，有时也有相反的结果。

如毛玻璃的透光率
较高，但其雾度也比较大。

所以说透光率和雾度是既互相立又互相联系的两个
光学指标。

3．折射率
折射即入射光与透过光二者方向之差。

权衡资料折射的大小，可用折射率
表征。

折射率越大，资料的折射越严重。

折射率可用光在空气中和在塑猜中的
流传速度之比来计算。

作为透镜蓋而使用的树脂，希望其折射率大一点。

折射率越大，其厚度可
相应减小。

4．xx
双折射即资料的平行方向与垂直方向折射率的差值。

双折射越大，越简单
造成图像产生歪影等现象。

所以说双折射降低了光学资料的透光质量，应全力
降低资料的双折射。

资料之所以产生双折射现象，主假如由树脂的分子构造和分子的取向双方
面决定的。

(1)树脂的大分子链中含有苯环构造，产生双折射比较大如PMM
A、PC及 PS都有比较严重的双折射现象。

此中PMMA 的双折射率为
0.006%；而 P
C、PS的双折射更加严重，特别是PS，其双折射率高达
0.8%，是 PMMA 的 130 多倍之多。

而 CR-39的分子链中无苯环构造，基本上无双折射现象，因此常用于光学镜类资料。

(2)树脂大分子链上含有共聚单元，简单产生双折射现象这是因为不一样共聚单元的折射率不一样而造成的。

如 J．D 光学树脂，其大分子由双烯苯醚砜／苯乙烯／甲基丙烯酸甲酯三种共聚单元构成；因为存在三种不一样折射率，一定适合地调整共聚组分的比率，不然双折射会比较大。

(3)树脂中增添其余助剂，因为助剂与树脂之间的折射率不一样而简单产生双折射，所以选择助剂时要注意，特别是光学制品，要尽可能少加或不加助剂。

(4)树脂在加工过程中，物料流动的垂直方向与平行方向的取向度相差越大，其双折射也越大，为此光学制品多数采纳浇铸方法成型，以防产生取向。

(5)塑料在加工过程中产生结；，造成在晶区和非晶区之间产生折射率差，进而产生双折射，所以，优秀的光学塑料大邰为非晶塑料制品。

5．色散
资料的色散可用阿贝数表示，阿贝数Vd 可用下式计算。

此中， nd、nf、nc 分别为人射光波长
589. 3nm、
486.1nm 及、
656.3nm 时资料的折射率。

从式中能够看出，资料的阿贝数与资料折射率相关。

一般资料的折射率越大，阿贝数越小，色散越强。

综合上述五种性能，一个优秀透明资料的条件为高透光率、低雾度、高折
射率、小双折射及小色散。