光学塑料的特性

annxie28 · 发表于 2004-11-9 04:28:00

光学塑料与光学玻璃相比成型方便，能制造一般用玻璃不能制造或很难制造的光学零件。现已在许多光学系统中得到应用，但就其性能和成型方法而言，仍有很大的不足：

一、本身性能

1．品种少，可选择余地小

目前常用的光学塑料不过就那么几种，无法与庞大的玻璃大家族相媲美。给设计带来一定的困难。

2．光透过率低

PMMA的透过率约90~92%，PC约80~90%，其他塑料亦大致在此范围。同等光学规格相比，其画面亮度远不及用玻璃材料。

3．耐酸、碱性

PMMA耐酸(除强氧化酸外)，怕碱(特别是强碱)。PC：强酸氧化剂有破坏作用，在高于60℃的水中水解，对稀酸，盐，水稳定。强碱溶液，氨和胺能腐蚀和分解，弱碱影响较轻。

4．收缩性

塑料制品从温度较高的模具中取出冷却到室温后，其体积和尺寸会出现收缩现象。由于其不仅仅只与热膨胀系数有关，还与成型工艺有关，故常态下的实际尺寸需通过不断的调试方可达到设计值。而玻璃冷加工过程中则不会出现此类问题。

5．热变形

塑料使用温度窄。温度高，易发生热变形；温度低，易变脆。相对而言，玻璃的应用温度范围宽广得多。特殊温度下的镜头，只能使用玻璃镜片而不能有塑料镜片。

6．线膨胀系数大

塑料的线膨胀系数为一般玻璃的8~10倍，给结构设计带来一定的困难，影响镜片与下座的配合度，对品质及其稳定性带来很大影响。而玻璃相对稳定得多。

二、成型工艺

由于塑料从原料到制品的成型，其工艺与玻璃有很大的不同，其影响亦不同。众所周知，对一般玻璃材质有七项技术指标，作为LENS生产厂家可就本公司的需要向毛胚厂商提出要求。而塑料原材料一般为粒状或粉末状成份，其许多与成像品质有关的参数与成型工艺有相当大的关联。

1．折射率与色散。同一种塑料材料，其色散就在一比较宽的范围内变化(如PMMA的色散在57.2~57.8之间)；在高温的熔融到低温的冷却，引起塑料高分子长链的重新排列，导致折射率的微小变化。一句话：塑料的折射率和色散率系数不够稳定，而玻璃的折射率和色散由退火工序控制，后续冷加工对其无不良影响。

2．内应力。由于在加工过程中的急速冷却，成型后制品存在较大内应力，给成像品质带来极大影响：A 应力双折射，造成杂散光，像面变暗，解像力下降。B 后续应力的松弛带来制品尺寸的变化，系统被破坏。而玻璃经历的严格的退火工序，残余应力相较之塑料很小很小。

3．气泡度。塑料皆有一定的吸湿性，注塑前的除湿不够或模具排气性不好会造成水份在材料内的气化，在材料内部形成一个个气泡，光在其上发生漫反射，当气泡的大小和数量累积到一定的程度，光的漫反射严重，会造成杂散光，像面变暗，解像力下降。

4．条纹度。塑料系由各组分混合而成，当搅拌不均会造成各处成分不均而致各处折射率不一。

模具本身的精度。从现在的设计经验和公差分析情况看，镜片两面的偏心应在±0.005mm以内，超出此范围可能会造成整个画面的模糊。


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