第三章 光学塑料

LOGO1第三章光学塑料光学塑料是光学零件三大基本材料（玻璃、晶体、塑料）之一，也是我国近年来大力推广应用的一种新型材料。它可制作透镜、棱镜、非球面透镜等光学零件。在航天、航空、兵器、通讯、家用电器、医疗器械、照相、摄影、激光、红外等光电技术领域，得到越来越广泛的应用。LOGO2•塑料的主要成分是高分子聚合物-树脂。其性质也主要由树脂决定，但在树脂中的增强剂、增塑剂、稳定剂和润滑剂等对改善塑料的性能起着重要的作用。按其性质可分为两类：热塑性塑料•指反复加热仍有可塑性的塑料。•光学塑料大部分是热塑性塑料•如PMMA(有机玻璃)、聚苯乙烯、聚碳酸酯热固性塑料•指由加热固化的合成树脂制成的塑料。加热初期具有可塑性，继续加热则伴随化学变化而变硬。再加热也不再软化不再具有可塑性。•如CR-39树脂镜片、环氧光学塑料光学塑料分类3.1光学塑料的性能和分类LOGO3常用光学塑料1234聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA、王冕塑料)•高透过率92%,n=1.492•质轻、价廉、易加工•耐冲击，但易划伤应用广泛占整个光学塑料的90%•相机取景器•彩电、投影电视•菲涅耳透镜•光盘和光纤•军事应用聚苯乙烯(火石塑料)•高透过率90%,n=1.591•质轻、价廉、易加工•自由着色、无毒无味•强度小，耐热低，应用广泛:•透镜、光栅•光盘、光纤•仪表外壳，灯罩和装饰环氧树脂以环氧树脂为主体制成塑料。烯丙基二甘醇碳酸酯(CR39)•抗冲击、耐腐蚀•耐磨性好•但收缩率大，价格昂贵•广泛应用于树脂镜片制作3.2常用光学塑料LOGO4优点1.相对密度小2.耐冲击强度高3.透红外、紫外性能好4.耐温度骤变能力强5.易成型成本低例：0.558cm口径子弹打不穿0.3cm厚的聚碳酸酯塑料板可采用注射/浇铸/热压/车削等加工方法，不必精磨抛光；特殊光学零件加工如非球面；成本仅为玻璃零件1/10-1/303.3光学塑料的主要优缺点LOGO5缺点1.热膨胀系数高，吸水性大2.耐磨性差3.光学常数选择范围有限热膨胀系数是玻璃的10倍，加上吸湿性大。故光学塑料不能制作高精度光学零件光学塑料品种少，光学常数选择范围有限。其折射率在1.47～1.60,阿贝数30～57.满足不了光学设计的要求，限制其应用。LOGO63.4光学塑料成型工艺1.热压成型工艺热压成型法是利用一定尺寸和形状的塑料放入加热过的模具中，施加压力，使塑料充满行腔，在加热下使塑料保持高弹态，保持加热和加压，使其在模具中成型冷却后，脱模取出零件，这是目前我国制造塑料光学零件的重要方法。与注射成型法相比，热压成型法具有生产效率高（采用多槽模生产时，每分钟生产数量可高在1500件），设备投资少，能够制造表面积较大的零件等优点。LOGO72.注射成型工艺注射成型是热塑性塑料的主要成型方法，近年来也推广用来成型热固性塑料。塑料注射的过程是将塑料树脂颗粒或粉料螺杆或柱塞在加热情况下进行塑化，成为粘流态后，推压射入闭合的模腔内，经冷却后固化成型，开模后脱模得成品。LOGO8光学塑料注射成型法是将经过加热成为流体的定量的光学塑料注射到不锈钢模具中，在加热加压条件下成型，后经冷却固化后，打开模具便可获得所需要的光学塑料零件；其它还有铸造成型、压制成型等技术，而光学塑料成型技术是当前制造塑料非球面光学零件的先进技术；LOGO9注射成型工艺装置如图所示：LOGO10LOGO14模具模具的质量是注射成型技术的关键模具是在注塑时使塑料成型的一个腔体装置，组成模具型腔的零件称为成型部件，主要由凸模、凹模、型芯、嵌件和镶块等组成；构成模具上型腔的模具零件叫模芯，模芯是模具中最精密、最关键的部分，由它完成注塑技术中对零件的复制。LOGO15原材料预处理塑化注射模塑脱模退火LOGO17注射成型的工艺参数温度料筒温度、喷嘴温度、模具温度压力塑化压力、注射压力时间（成型周期）充模时间、保压时间LOGO18举例：注塑PMMA材料聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethylmethacrylate，简称PMMA，英文Acrylic），又称做压克力或有机玻璃，在香港多称做阿加力胶，具有高透明度，低价格，易于机械加工等优点，是平常经常使用的玻璃替代材料。LOGO203.5光学塑料的老化问题塑料在成型或使用时，质量会逐渐降低，这种现象叫做老化或者劣化。老化的主要因素是：热、紫外线、放射线、臭氧、电气、机械、化学、微生物等的作用，而氧、水分、应变等则随着这些因素加速老化。热老化：聚合物一般对热是不稳定的，加热时会引起氧化、分解。光学塑料使用时的耐热温度最大限度在150℃左右。紫外线老化：紫外线的能量引起塑料产生化学变化，亦即光化学反应，使塑料发生老化。LOGO213.6光学塑料的应用树脂眼镜片照相、摄像仪器、投影电视中的各种镜头塑料光导纤维光学加工Clicktoeditcompanyslogan.本章结束