光學塑料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酷酯(PC)丙基二甘醇碳酸酯(CR39)苯乙烯丙共聚物(SAN)苯乙烯丙烯酸酯共聚物(NAS)聚4甲基戊烯1(TPX)等材料,,此外,還包括一些商業化的産品如Optorez 1330, Zeonex E48R等。
其中最常見的是PMMA,也叫壓克力材料,廣泛應用在光學鏡頭組。PMMA,即聚甲基丙烯酸甲酯Poly(methyl methacrylate),它具有優異的光學特性,可以與光學玻璃媲美。由于折射率及阿貝數與冕牌玻璃相似所以又被稱為冕牌光學塑料。
與光學玻璃相比,PMMA具有制造簡易成本低、重量輕、抗沖擊(impact-resistance)性能好抗風化與抗紫外輻射性能好的優點。雖然未經過改性的純PMMA易碎易劃傷但這些缺點完全能夠通過成分的改性加以解決。
由PMMA制作的光學鏡頭,其光學性能非常優異,3mm厚的樣品可以透過92%以上的可見光,損耗主要來自于PMMA表面與空氣界面折射率差導緻的每一面約4%的反射。PMMA能夠截止低于300nm的外光線,并能夠透過低于2.8gm的紅外光線,完全截止25pm以上的紅外線,這些特性都夠與普通光學玻璃相比。
PMMA力學和電學性能一般,制成的光學鏡頭容易受到溫度的影響。其熱膨脹系數是無機玻璃的8~10倍,長期使用溫度僅為80℃,材料吸濕性偏高,水中浸泡24h後吸水率達到0.1%~0.4%。由于分子結構中含有易水解的酯類基團,PMMA在有機溶劑中能夠膨脹并溶解,同時其抵禦化學物質侵蝕的能力較差。然而,PMMA的環境穩定性優于其他大多數的有機聚合物材料,如聚苯乙烯和聚乙烯等,因此PMMA經常用于室外器件,其優良的耐氣候性決定了它即使在熱帶氣候下暴曬多年,透明度與色澤變化依然很小。
PMMA的光學性能以及塑料元件制造技術使得PMMA能夠勝任80%以上透鏡的光學應用。當然,PMMA透鏡不适合工作于高溫、溶劑接觸等環境,也不能制備大折射率透鏡。目前,各種光學鏡頭組、塑料光纖、醫用接觸眼鏡、汽車大燈、飛行器窗口、光盤基闆材料等領域都已經大量地應用了PMMA材料。
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