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1、透明料知识透明料知识1目录（目录（contents）光学的一些名词光学的一些名词-P3透明料部分种类透明料部分种类-P5聚烯烃聚烯烃-P7COC-P8COP-P17TPX-P18Copolyester-P21PC-P242光学材料的一些名词光学材料的一些名词HAZE值（雾度）值（雾度）透明或半透明材料的内部或表面由于光漫射造成的云雾状或混浊的外观。以漫射的光通量与透过材料的光透明或半透明材料的内部或表面由于光漫射造成的云雾状或混浊的外观。以漫射的光通量与透过材料的光通量之比的百分率表示。通量之比的百分率表示。透光率透光率 透过透明或半透明体的光通量与其入射光通量的百分率。透过透明或半透明体的光
2、通量与其入射光通量的百分率。HAZE值和透光率值和透光率 雾度大的材料可以是透光率不很低。如果用这样的材料做窗玻璃，白天房间显得很明亮，但又有隐蔽雾度大的材料可以是透光率不很低。如果用这样的材料做窗玻璃，白天房间显得很明亮，但又有隐蔽性；如果做汽车挡风玻璃，那显然要求两者都好，以便于观察真切。性；如果做汽车挡风玻璃，那显然要求两者都好，以便于观察真切。双折射双折射 在非均质体中传播时，其传播速度和折射率值随振动方向不同而改变，其折射率值不止一个。光波入在非均质体中传播时，其传播速度和折射率值随振动方向不同而改变，其折射率值不止一个。光波入射非均质体，除特殊方向以外，都要发生双折射，分解成振动方
3、向互相垂直，传播速度不同，折射率不等射非均质体，除特殊方向以外，都要发生双折射，分解成振动方向互相垂直，传播速度不同，折射率不等的两种偏振光，此现象称为双折射。比如的两种偏振光，此现象称为双折射。比如PC，双折射率就比较高；，双折射率就比较高；3光学材料的一些名词光学材料的一些名词阿贝数阿贝数 由于同一透明介质对不同由于同一透明介质对不同波长波长的光存在的光存在折射率折射率的差异，而的差异，而白光白光又是由不同波长的各色光组成的，因又是由不同波长的各色光组成的，因此透明物质在折射白光时会发生色散这一特殊现象（见下图）。此透明物质在折射白光时会发生色散这一特殊现象（见下图）。阿贝数就是用以表示透
4、明物质色散能力的反比例指数，数值越小色散现象越厉害。阿贝数就是用以表示透明物质色散能力的反比例指数，数值越小色散现象越厉害。眼用光学镜片的材料的阿贝数一般在眼用光学镜片的材料的阿贝数一般在30到到60之间（阿贝数越高色散越小，镜片佩戴越舒服，但是阿贝数之间（阿贝数越高色散越小，镜片佩戴越舒服，但是阿贝数越高对应镜片会越厚，如果度数比较高不太美观），总的来说有这样一个规律：材料的折射率越大，色散越高对应镜片会越厚，如果度数比较高不太美观），总的来说有这样一个规律：材料的折射率越大，色散越厉害，即阿贝数越低。越厉害，即阿贝数越低。光弹性效应光弹性效应 在垂直于光波传播方向施加压力，材料将会产生双折
5、射现象，其强弱正比于应力。这种现象称为光弹在垂直于光波传播方向施加压力，材料将会产生双折射现象，其强弱正比于应力。这种现象称为光弹性效应。性效应。偏正光的相位变化为偏正光的相位变化为 （K为光的弹性系数或压力光学系数）为光的弹性系数或压力光学系数）4部分透明原料部分透明原料透明材料种类繁多，是个比较浩大的家族，比如：透明材料种类繁多，是个比较浩大的家族，比如：PI，PEI，PES，PEN，PAI,PSU;COC,COP,TPX,PP,PP,PVC;PETG,PCTG,PET;PDMS,PA12;PC,PC/PER;MS,MBS，ABS,PMMA，K-Resin;TPU,Cellulosics等
6、等以下着重介绍以下着重介绍COC，COP，TPX，PETG;5聚烯烃（聚烯烃（-CH=CH-）化合物（）化合物（PE，PP,PVC,COC,COP,TPX）日本有四家公司已向市场推出新的非晶型聚烯烃，分别是日本合成橡胶（日本有四家公司已向市场推出新的非晶型聚烯烃，分别是日本合成橡胶（JSR）公司的）公司的Arton，宝理的，宝理的TOPAS,瑞翁公司的瑞翁公司的Zeonex，Zeonor和三井公司的和三井公司的Apel以及以及EASTMAN以下为以下为非晶型聚烯烃特点：非晶型聚烯烃特点：l密度小，比PMMA和PC约低10%，有利于制品轻量化；l饱和吸水率小，Arton，TOPAS吸水率远低于P
7、MMA，不会产生因吸水导致物性下降的影响，Zeonex， Zeonor和Apel则几乎不吸水；l由于含有极性和异向性小的单体，因而为非晶型透明材料，双折射率小；l属高耐热性透明树脂玻璃化温度达140170(玻璃化温度是非晶型聚合物的耐热性指标)；l容易注射成型,优良的复制性，故制品质量高； l机械性能优良，拉伸强度，弹性模量比PC高；l介电常数低，特别是高频性能好，是热塑性塑料中介电性能最好的材料；l耐擦伤性良好，Arton铅笔硬度与PMMA相近，耐擦伤性是光学材料的一个重要性能指标；lArton分子侧链有极性基团，与无机、有机材料粘接性好，易于密封；lZeonex和Zeonor为绿色塑料，不
8、纯物含量极少，故不必担心分析出杂物，适合半导体和医疗器械要求；lZeonex，Zeonor，Apel耐化学药品性、耐酸性、耐碱性优良；lZeonex，Zeonor，Apel几乎不透水蒸汽，符合同时要求防湿的应用要求。6TOPASCOC20世纪初世纪初HoechstAg就开始研发，就开始研发，2000年时年产量可以达到年时年产量可以达到3万吨；万吨；2006年，年，Ticona把全球的把全球的COC业务业务卖给宝理，并改品牌为卖给宝理，并改品牌为Topas；TOPASCOC（新型无定型热塑性塑料），具有环状烯烃结构的非结（新型无定型热塑性塑料），具有环状烯烃结构的非结晶性透明共聚物；是将双环庚烯
9、（降冰片烯）单体和乙烯单体在金晶性透明共聚物；是将双环庚烯（降冰片烯）单体和乙烯单体在金属茂催化剂作用共聚而成；属茂催化剂作用共聚而成；TOPASCOC共聚合比率与耐热性的关系共聚合比率与耐热性的关系7TOPASCOC优良的光学性能以及基本品级的特点优良的光学性能以及基本品级的特点8TOPASCOC光学性能与其他材料比较光学性能与其他材料比较高透光率，高阿贝数，比如高透光率，高阿贝数，比如TOPAS5013阿贝数达到阿贝数达到56，所以可以应用于照相机以及，所以可以应用于照相机以及OA仪器等高级光学部件仪器等高级光学部件材料材料高透光率，高阿贝数，低吸水性，低光弹性系数，优良流动性，所以非常适
10、合用于生产小而薄，表面非常精细高透光率，高阿贝数，低吸水性，低光弹性系数，优良流动性，所以非常适合用于生产小而薄，表面非常精细的导光板；的导光板；9TOPASCOC其他性能其他性能10TOPASCOC医疗用途医疗用途预充注射器与塑料瓶预充注射器与塑料瓶微量滴定板微量滴定板用用TOPAS制作的多孔型微量滴定板制作的多孔型微量滴定板（384孔）有助于节省作业时间、减少孔）有助于节省作业时间、减少样品用量并使数据更加精密样品用量并使数据更加精密对特殊有机溶剂（如对特殊有机溶剂（如DMSO=二甲亚二甲亚砜）和耐热性有要求的砜）和耐热性有要求的DNA和蛋白质和蛋白质分析等场合，分析等场合，TOPAS堪称
11、最佳塑料材堪称最佳塑料材料。料。荧光自发性低而耐药品（除油类和非极荧光自发性低而耐药品（除油类和非极性溶剂）性高，因此也它适用于用性溶剂）性高，因此也它适用于用UV光等来进行检测的容器用途。光等来进行检测的容器用途。 TOPAS具有其自身的高流动性所带来具有其自身的高流动性所带来的高模具转录性，以及被用作反应池的高模具转录性，以及被用作反应池（reactioncell）的生物芯片应具有细）的生物芯片应具有细微转录性、低荧光自发性和耐热性等特微转录性、低荧光自发性和耐热性等特性。性。11TOPASCOC导光板应用导光板应用液晶显示器的趋势液晶显示器的趋势薄型导光板在注射成型时的优势薄型导光板在注
12、射成型时的优势一般物性一般物性单位试验方法-10高流动性 PCPCPMMA薄壁流动性(0.3t,190Mpa)mm43.843.818.718.7比重g/cm3ISO 11831.021.021.21.21.21.19吸水率(/24小时饱和)ISO 620.010.010.240.240.240.3光学特性光学特性全透光率(2mmt)ISO 13468-291.491.490.190.190.193折射率1.5331.5331.591.591.591.49双折射机械物性机械物性拉伸强度MPaISO 527464673拉伸弹性模量MPaISO 5273,2003,2002,3002,3002,3
13、003,300弯曲冲击强度PPC 法NBNBNBNBNB热特性负荷挠曲温度(0.45MPa)ISO 75127127132132135100负荷挠曲温度(1.82MPa)ISO 7511911911811812112TOPASCOC包装材料应用包装材料应用提高强度提高强度l富有创意的立袋（standingpouch）正在被日益广泛地用于洗涤剂和食品等领域。l为使立袋能够自立，其外装薄膜应具有一定强度（厚度）。如果在密封层PE中掺入TOPAS，则可在保持薄膜整体刚性的同时实现外装薄膜的薄壁化并有效减少包装材料的用量。向药品包装领域拓展向药品包装领域拓展lTOPAS是一种水蒸气阻隔性好并且适用于P
14、TP的材料。它可提高热成型性，使角部厚度保持均匀，并可改善刚性，从而可以实现薄壁化。l有FDA认证，以及药品管理文档（DMF#12132）和FDA设备管理文档（MAF#1043）中作了注册.向药品包装领域拓展向药品包装领域拓展lPET瓶的收缩标签以 PET 或 PS 为主，但也有一部分采用烯烃类树脂。l在烯烃中掺入 TOPAS 可控制收缩特性（速度、收缩率），因此对异形瓶制作特别有效。此外，烯烃类薄膜的优点还在于其优良的低温冲击性和弹性。l欧洲的部分国家从回收利用性（可通过比重差来区分瓶和薄膜）的观点出发采用了烯烃类薄膜。13ZeonexCOP（CycloOlefinPolymer）更好的模具
15、复制性更好的模具复制性ABBEnumenberABBE和冷热冲的影响和冷热冲的影响透光率透光率14ZeonexCOP吸水对折射率的影响吸水对折射率的影响ABBEnumenberPropertyGlassPMMAPCPSZEONEX COPTransmissionExc.Exc.GoodVery GoodExc.Low Refractive IndexExc.Exc.PoorPoorExc.BirefringenceExc.Exc.PoorPoorExc.Water AbsorptionExc.PoorGoodExc.Exc.Impact ResistancePoorGoodExc.GoodGo
16、odMoldabilityPoorGoodExc.Exc.Exc.Heat ResistanceExc.PoorGoodPoorGood15ZeonexCOP的应用的应用光学部件以及镜头光学部件以及镜头医疗用途医疗用途微量滴定板微量滴定板光学薄膜（方性薄膜，位相差薄膜比光学薄膜（方性薄膜，位相差薄膜比TAC,PC好）好）LED用透镜用透镜天线以及高频产品天线以及高频产品硅晶圆运输和储存（隔绝硅晶圆运输和储存（隔绝外在的污染，包括尘灰、外在的污染，包括尘灰、气体颗粒和湿气）气体颗粒和湿气）医药用薄膜医药用薄膜导光板导光板16PMP(PolymethylPentene)TPX(Transparen
17、tPolymerX)17TPX的特性及其应用的特性及其应用表面张力表面张力24mN/m,远低于氟塑料远低于氟塑料对各种材料都有优异的离型性对各种材料都有优异的离型性 广泛用于热固性塑料（尿烷，环氧树脂）封装硬化广泛用于热固性塑料（尿烷，环氧树脂）封装硬化甚至与甚至与PET和和PP都不怎么兼容，所以可以用来制作多孔结构都不怎么兼容，所以可以用来制作多孔结构PP,PET薄膜（渗透膜）薄膜（渗透膜）应用应用离型性和不兼容性离型性和不兼容性18TPX应用实例应用实例19Copolyester(聚酯聚酯PCTA,PCTG，PETG)DuraStarDuraStar是不可多得通用注塑树脂，有从消费产品到玩
18、具，具有非常宽广的市场；是不可多得通用注塑树脂，有从消费产品到玩具，具有非常宽广的市场；DuraStar优点：优点：DuraStar与其他材料的比较与其他材料的比较PropertyTritancopolymerGlassPolycarbonate(PC)SAN透光率透光率XXXXXXXXXXXXXXX韧性韧性/刚性刚性XXXXXXXXXX耐洗涤性耐洗涤性XXXXXXXXXXXX比重（比重（g/cm3)1.182.51.21.07比重是按比重是按ASTMD792检测检测20Copolyester(聚酯聚酯PCTA,PCTG，PETG)DuraStarDuraStar材料的比较材料的比较21Cop
19、olyester(聚酯聚酯PCTA,PCTG，PETG)DuraStarDuraStar可以替代可以替代PCl跟跟PC相似的高冲击，拉伸以及透光性；相似的高冲击，拉伸以及透光性；l在耐洗涤方面有明显的优势；在耐洗涤方面有明显的优势；l不含有双酚不含有双酚A(BPA)l更短的周期以及更节省电更短的周期以及更节省电DuraStar其他性能其他性能l产品手感以及撞击的声音较产品手感以及撞击的声音较SAN好；好；l耐水解性能好，比如在较高温度水中洗涤，溶剂，表面活性剂以及碱性的环境中洗涤都有良好的效果；耐水解性能好，比如在较高温度水中洗涤，溶剂，表面活性剂以及碱性的环境中洗涤都有良好的效果；l良好的耐
20、化学性良好的耐化学性l相较于相较于PC生产的产品来说，其应力远低于生产的产品来说，其应力远低于PCl比比SAN更耐冲更耐冲l不易碎裂不易碎裂22PC (Polycarbonate)PC (Polycarbonate)化學式化學式: :特性說明特性說明: :1958年由Bayer公司開發出來PC。因為本身粘度較高，因此常利用其它塑膠製成Alloy。目前主要的PC合膠計有PC/ABSPC/PBTPC/PET優點優點: :耐衝擊強度高。透明性佳。耐燃性佳(V-2) 。機械強度(尤其耐潛變)佳。在廣泛的溫度(-100126)物性變化不大。尺寸安定性與成品翹曲低。可吻合美國FDA標準。缺點缺點: :加工
21、溫度高(溫度依存性高)容易有應力形成。不耐汽油、溶劑。具吸濕性，加工前如未乾燥完 全，易因含水分熱劣化。耐疲勞與耐磨耗性差。缺口效應。應用應用: :PC板。CD-R、CD-RW。電動工具。照相機、儀器外殼。奶瓶。醫療器材。家電外殼。安全帽。安全鏡片、潛水鏡。23PC (Polycarbonate)PC (Polycarbonate)PC其他知识其他知识lTg点在点在140150；球压在；球压在130l在常温下的悬臂梁冲击值（带缺口试样）高达在常温下的悬臂梁冲击值（带缺口试样）高达67KJ/m2以上，在以上，在-2030以下条件。其破坏断以下条件。其破坏断裂状态从延展性断裂转为脆性断裂；裂状态从
22、延展性断裂转为脆性断裂；l树脂的熔点在树脂的熔点在230240，热分解温度高于，热分解温度高于340；l阿贝数是阿贝数是30，透光率，透光率89； lPC常温下的含水率在常温下的含水率在0.2%,注塑前必须把含水率控制在注塑前必须把含水率控制在0.02%,所以要充分的干燥，干燥条件为所以要充分的干燥，干燥条件为120，5hr;l冻结应变以及退火处理，在成型加工过程中因受剪切应力的作用，在冷却收缩会留下冻结应变；冻结应变以及退火处理，在成型加工过程中因受剪切应力的作用，在冷却收缩会留下冻结应变；所以成型压力应尽量选择在许可应力以下，最好在所以成型压力应尽量选择在许可应力以下，最好在7.89.8MPa以下；也有可能在涂布，粘结和机以下；也有可能在涂布，粘结和机械加工因溶剂作用产生裂纹；械加工因溶剂作用产生裂纹；l冻结应变可以通过热处理来缓和，冻结应变可以通过热处理来缓和，120烘烘1小时；另外应该再制品设计、模具设计、成型时充小时；另外应该再制品设计、模具设计、成型时充分注意；分注意；24
