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光学高分子材料应用发展浅析

2013-06-10 02:04
九一隐士
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  光学高分子材料种类繁多应用也不尽相同但一般都包含三大类技术指标光学性能、机械性能、热学性能。

  光学性能主要包括折射率和色散、透过率、黄色指数及光学稳定性。折射率和色散是光学材料的最基本性能。在透镜设计中为使透镜超薄和低曲率必须寻求高折射率 的光学材料而校正色差要求有两组阿贝数不同的材料即冕牌系列低色散阿贝数50和火石系列高色散阿贝数40。光学玻璃的折射率和色散有较大的选择余地而光学 塑料的选择范围却十分有限尤其是冕牌系列光学塑料。透明塑料折射率的测定最常用的方法是折射仪法。阿贝折射仪是最广泛用于测定折射率的折射仪。

  透过率是表征树脂透明程度的一个重要性能指标一种树脂的透过率越高其透光性就越好。透过率的定义为透过材料的光通量T2占入射到材料表面上的光通量T1的 百分率。任何一种透明材料的透光率都达不到100即使是透明性最好的光学玻璃的透光率一般也难以超过95。聚合物光学材料在紫外和可见光区的透光性和光学 玻璃相近在近红外以上区域不可避免的出现碳氢振动所引起的吸 收。通常光学塑料在可见光区透光率的损失主要由以下三个因素造成光的反射光的散射光的吸收。

  黄色指数是无色透明材料质量和老化程度的一项性能指标由分光光度计的读数计算而得描述了试样从无色透明或白色到黄色的颜色变化。这一实验最常用于评价一种 材料在真实或模拟的日照下的颜色变化。而对于透明塑料材料来说由于原料纯度或加工条件等因素的影响可能自身带有一定颜色。光学树脂如同多数有机物质一样存 在着耐候和耐老化问题因此树脂的结构和加工工艺以及使用环境对树脂的光学性能有较大的影响。在一定使用期限内光学参数的稳定性尤为关键这个指标直接决定产 品的使用性能。采用人工加速老化中的全紫外线老化的方法检测树脂的光学稳定性。全紫外线老化法主要模拟阳光中的紫外线.全紫外线强度比相应太阳紫外强度高 几倍。正是短波紫外线对有机材料老化起了主要作用这样会大大地提高了老化加速率也是全紫外老化的最突出优点。同时可以进行温度、湿度、雨淋等环境因素的模 拟。这一老化方法其紫外强度等参数可以监控试验重复性好。

  韧性耐冲击性能和表面硬度耐磨性是光学高分子材料的重要机械性能。

  冲击强度是衡量材料韧性的一种强度指标。冲击强度是使材料在冲击力的作用下折断通常把折断时截面吸收的能量定义为材料的冲击韧性。冲击实验主要有弯曲梁式 摆锤式冲击、落锤式冲击和高速拉伸试验三类。

  无定型聚合物的韧性主要与其分子结构有关。主链上酯键、醚键、碳-碳键可以自由旋转因而材料具有较好的韧性如PC是光学塑料中抗冲击性能最好的材料带有较 大侧基的聚合物如PVCPMMAPS等因主链上可以自由旋转的基团较少或旋转时不对称因而韧性相对较差。

  硬度是衡量材料表面抵抗机械压力的能力可定义为材料对形变特别是永久形变、压痕或刻痕的抵抗能力。对于透明塑料材料特别是光学树脂的硬度通常可以采用铅笔 硬度。

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