第三章光學(xué)塑料課件

第三章光學(xué)塑料光學(xué)塑料是光學(xué)零件三大基本材料（玻璃、晶體、塑料）之一，也是我國近年來大力推廣應(yīng)用的一種新型材料。它可制作透鏡、棱鏡、非球面透鏡等光學(xué)零件。在航天、航空、兵器、通訊、家用電器、醫(yī)療器械、照相、攝影、激光、紅外等光電技術(shù)領(lǐng)域，得到越來越廣泛的應(yīng)用。1第三章光學(xué)塑料光學(xué)塑料是光學(xué)零件三大基本材料（玻璃、晶體、塑料的主要成分是高分子聚合物-樹脂。其性質(zhì)也主要由樹脂決定，但在樹脂中的增強(qiáng)劑、增塑劑、穩(wěn)定劑和潤滑劑等對(duì)改善塑料的性能起著重要的作用。按其性質(zhì)可分為兩類：熱塑性塑料指反復(fù)加熱仍有可塑性的塑料。光學(xué)塑料大部分是熱塑性塑料如PMMA(有機(jī)玻璃)、聚苯乙烯、聚碳酸酯熱固性塑料指由加熱固化的合成樹脂制成的塑料。加熱初期具有可塑性，繼續(xù)加熱則伴隨化學(xué)變化而變硬。再加熱也不再軟化不再具有可塑性。如CR-39樹脂鏡片、環(huán)氧光學(xué)塑料光學(xué)塑料分類3.1光學(xué)塑料的性能和分類2熱塑性塑料熱固性塑料光學(xué)塑料分類3.1光學(xué)塑料的性能和分類常用光學(xué)塑料1234聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA、王冕塑料)高透過率92%,n=1.492質(zhì)輕、價(jià)廉、易加工耐沖擊，但易劃傷應(yīng)用廣泛占整個(gè)光學(xué)塑料的90%相機(jī)取景器彩電、投影電視菲涅耳透鏡光盤和光纖軍事應(yīng)用聚苯乙烯(火石塑料)高透過率90%,n=1.591質(zhì)輕、價(jià)廉、易加工自由著色、無毒無味強(qiáng)度小，耐熱低，應(yīng)用廣泛:透鏡、光柵光盤、光纖儀表外殼，燈罩和裝飾環(huán)氧樹脂以環(huán)氧樹脂為主體制成塑料。烯丙基二甘醇碳酸酯(CR39)抗沖擊、耐腐蝕耐磨性好但收縮率大，價(jià)格昂貴廣泛應(yīng)用于樹脂鏡片制作3.2常用光學(xué)塑料3常用光學(xué)塑料1234聚甲基丙烯酸甲脂應(yīng)用廣泛占整個(gè)光學(xué)塑料的優(yōu)點(diǎn)相對(duì)密度小耐沖擊強(qiáng)度高透紅外、紫外性能好耐溫度驟變能力強(qiáng)易成型成本低例：0.558cm口徑子彈打不穿0.3cm厚的聚碳酸酯塑料板可采用注射/澆鑄/熱壓/車削等加工方法，不必精磨拋光；特殊光學(xué)零件加工如非球面；成本僅為玻璃零件1/10-1/303.3光學(xué)塑料的主要優(yōu)缺點(diǎn)4例：0.558cm口徑子彈打不穿0.3cm厚的聚碳酸酯塑料板缺點(diǎn)熱膨脹系數(shù)高，吸水性大耐磨性差光學(xué)常數(shù)選擇范圍有限熱膨脹系數(shù)是玻璃的10倍，加上吸濕性大。故光學(xué)塑料不能制作高精度光學(xué)零件光學(xué)塑料品種少，光學(xué)常數(shù)選擇范圍有限。其折射率在1.47～1.60,阿貝數(shù)30～57.滿足不了光學(xué)設(shè)計(jì)的要求，限制其應(yīng)用。5熱膨脹系數(shù)是玻璃的10倍，加上吸濕性大。故光學(xué)塑料不能制作高3.4光學(xué)塑料成型工藝1.熱壓成型工藝熱壓成型法是利用一定尺寸和形狀的塑料放入加熱過的模具中，施加壓力，使塑料充滿行腔，在加熱下使塑料保持高彈態(tài)，保持加熱和加壓，使其在模具中成型冷卻后，脫模取出零件，這是目前我國制造塑料光學(xué)零件的重要方法。 與注射成型法相比，熱壓成型法具有生產(chǎn)效率高（采用多槽模生產(chǎn)時(shí)，每分鐘生產(chǎn)數(shù)量可高在1500件），設(shè)備投資少，能夠制造表面積較大的零件等優(yōu)點(diǎn)。63.4光學(xué)塑料成型工藝1.熱壓成型工藝 與注射成型法相比，2.注射成型工藝注射成型是熱塑性塑料的主要成型方法，近年來也推廣用來成型熱固性塑料。塑料注射的過程是將塑料樹脂顆?；蚍哿下輻U或柱塞在加熱情況下進(jìn)行塑化，成為粘流態(tài)后，推壓射入閉合的模腔內(nèi)，經(jīng)冷卻后固化成型，開模后脫模得成品。72.注射成型工藝7光學(xué)塑料注射成型法是將經(jīng)過加熱成為流體的定量的光學(xué)塑料注射到不銹鋼模具中，在加熱加壓條件下成型，后經(jīng)冷卻固化后，打開模具便可獲得所需要的光學(xué)塑料零件；其它還有鑄造成型、壓制成型等技術(shù)，而光學(xué)塑料成型技術(shù)是當(dāng)前制造塑料非球面光學(xué)零件的先進(jìn)技術(shù)；8光學(xué)塑料注射成型法是將經(jīng)過加熱成為流體的定量的光學(xué)塑料注射到注射成型工藝裝置如圖所示：9注射成型工藝裝置如圖所示：91010合模系統(tǒng)合模系統(tǒng)的主要作用是實(shí)現(xiàn)成型模具的閉合、開啟及頂出制品。同時(shí)，在模具閉合后，供給模具足夠的鎖模力，以抵抗熔融塑料進(jìn)入模腔產(chǎn)生的模腔壓力，防止模具張開；其主要組成部分：固定模板、移動(dòng)模板、拉桿、移動(dòng)油缸、合模油缸、連桿機(jī)構(gòu)、調(diào)模機(jī)構(gòu)、制品頂出機(jī)構(gòu)。11合模系統(tǒng)合模系統(tǒng)的主要作用是實(shí)現(xiàn)成型模具的閉合、開啟及頂出制控制系統(tǒng)注塑機(jī)的控制系統(tǒng)一般有兩種：液壓控制系統(tǒng)和全電控制系統(tǒng)；兩者相互配合共同控制注塑機(jī)按照預(yù)定的工藝條件（壓力、速度、溫度、時(shí)間）及動(dòng)作程序（合模、注射、保壓、預(yù)塑、冷卻、開模、頂出制品）準(zhǔn)確有效的工作；控制系統(tǒng)一般有兩種形式：開環(huán)控制和閉環(huán)控制。12控制系統(tǒng)注塑機(jī)的控制系統(tǒng)一般有兩種：液壓控制系統(tǒng)和全電控制系機(jī)座機(jī)座是注塑機(jī)的主體支撐結(jié)構(gòu)，是其他系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，機(jī)座有臥式和立式之分；基座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：方形截面機(jī)座、圓形截面機(jī)座、鑄鐵板裝配式機(jī)座13機(jī)座機(jī)座是注塑機(jī)的主體支撐結(jié)構(gòu)，是其他系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，機(jī)座模具模具的質(zhì)量是注射成型技術(shù)的關(guān)鍵模具是在注塑時(shí)使塑料成型的一個(gè)腔體裝置，組成模具型腔的零件稱為成型部件，主要由凸模、凹模、型芯、嵌件和鑲塊等組成；構(gòu)成模具上型腔的模具零件叫模芯，模芯是模具中最精密、最關(guān)鍵的部分，由它完成注塑技術(shù)中對(duì)零件的復(fù)制。14模具模具的質(zhì)量是注射成型技術(shù)的關(guān)鍵14原材料預(yù)處理塑化注射模塑脫模退火注射成型工藝過程15原材料預(yù)處理塑化注射模塑脫模退火注射成型工藝過程15模塑的四個(gè)階段充模階段：從螺桿開始向前移動(dòng)到充滿型腔為止；壓實(shí)階段：自熔體充滿型腔到螺桿撤回時(shí)為止；倒流階段：從螺桿后退時(shí)開始到澆口處熔料凍結(jié)時(shí)為止；冷卻階段：從澆口的塑料完全凍結(jié)起到零件從模腔中頂出時(shí)為止。16模塑的四個(gè)階段充模階段：從螺桿開始向前移動(dòng)到充滿型腔為止；1注射成型的工藝參數(shù)溫度料筒溫度、噴嘴溫度、模具溫度壓力塑化壓力、注射壓力時(shí)間（成型周期）充模時(shí)間、保壓時(shí)間17注射成型的工藝參數(shù)溫度17舉例：注塑PMMA材料聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethylmethacrylate，簡(jiǎn)稱PMMA，英文Acrylic），又稱做壓克力或有機(jī)玻璃，在香港多稱做阿加力膠，具有高透明度，低價(jià)格，易于機(jī)械加工等優(yōu)點(diǎn)，是平常經(jīng)常使用的玻璃替代材料。

18舉例：注塑PMMA材料聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethy注塑PMMA材料的工藝條件

干燥處理：PMMA具有吸濕性因此加工前的干燥處理是必須的。建議干燥條件為90℃、2-4小時(shí)；

熔化溫度：240~270℃。

模具溫度：35~70℃；

注射速度：中等19注塑PMMA材料的工藝條件干燥處理：PMMA具有吸濕性3.5光學(xué)塑料的老化問題 塑料在成型或使用時(shí)，質(zhì)量會(huì)逐漸降低，這種現(xiàn)象叫做老化或者劣化。 老化的主要因素是：熱、紫外線、放射線、臭氧、電氣、機(jī)械、化學(xué)、微生物等的作用，而氧、水分、應(yīng)變等則隨著這些因素加速老化。熱老化：聚合物一般對(duì)熱是不穩(wěn)定的，加熱時(shí)會(huì)引起氧化、分解。光學(xué)塑料使用時(shí)的耐熱溫度最大限度在150℃左右。紫外線老化：紫外線的能量引起塑料產(chǎn)生化學(xué)變化，亦即光化學(xué)反應(yīng)，使塑料發(fā)生老化。203.5光學(xué)塑料的老化問題 塑料在成型或使用時(shí)，質(zhì)量會(huì)逐漸3.6光學(xué)塑料的應(yīng)用樹脂眼鏡片照相、攝像儀器、投影電視中的各種鏡頭塑料光導(dǎo)纖維213.6光學(xué)塑料的應(yīng)用樹脂眼鏡片21Clicktoeditcompanyslogan.ThankYou!本章結(jié)束Clicktoeditcompanyslogan.9、有時(shí)候讀書是一種巧妙地避開思考的方法。1月-231月-23Wednesday,January4,202310、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。08:43:3008:43:3008:431/4/20238:43:30AM11、越是沒有本領(lǐng)的就越加自命不凡。1月-2308:43:3008:43Jan-2304-Jan-2312、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯(cuò)兒。08:43:3008:43:3008:43Wednesday,January4,202313、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強(qiáng)。1月-231月-2308:43:3008:43:30January4,202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。04一月20238:43:30上午08:43:301月-2315、最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過于提升自我。。一月238:43上午1月-2308:43January4,202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2023/1/48:43:3008:43:3004January202317、一個(gè)人即使已登上頂峰，也仍要自強(qiáng)不息。8:43:30上午8:43上午08:43:301月-23ThankYou...

Youmademyday!---敢為天下先，勇爭(zhēng)第一9、有時(shí)候讀書是一種巧妙地避開思考的方法。12月-2212月第三章光學(xué)塑料光學(xué)塑料是光學(xué)零件三大基本材料（玻璃、晶體、塑料）之一，也是我國近年來大力推廣應(yīng)用的一種新型材料。它可制作透鏡、棱鏡、非球面透鏡等光學(xué)零件。在航天、航空、兵器、通訊、家用電器、醫(yī)療器械、照相、攝影、激光、紅外等光電技術(shù)領(lǐng)域，得到越來越廣泛的應(yīng)用。24第三章光學(xué)塑料光學(xué)塑料是光學(xué)零件三大基本材料（玻璃、晶體、塑料的主要成分是高分子聚合物-樹脂。其性質(zhì)也主要由樹脂決定，但在樹脂中的增強(qiáng)劑、增塑劑、穩(wěn)定劑和潤滑劑等對(duì)改善塑料的性能起著重要的作用。按其性質(zhì)可分為兩類：熱塑性塑料指反復(fù)加熱仍有可塑性的塑料。光學(xué)塑料大部分是熱塑性塑料如PMMA(有機(jī)玻璃)、聚苯乙烯、聚碳酸酯熱固性塑料指由加熱固化的合成樹脂制成的塑料。加熱初期具有可塑性，繼續(xù)加熱則伴隨化學(xué)變化而變硬。再加熱也不再軟化不再具有可塑性。如CR-39樹脂鏡片、環(huán)氧光學(xué)塑料光學(xué)塑料分類3.1光學(xué)塑料的性能和分類25熱塑性塑料熱固性塑料光學(xué)塑料分類3.1光學(xué)塑料的性能和分類常用光學(xué)塑料1234聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA、王冕塑料)高透過率92%,n=1.492質(zhì)輕、價(jià)廉、易加工耐沖擊，但易劃傷應(yīng)用廣泛占整個(gè)光學(xué)塑料的90%相機(jī)取景器彩電、投影電視菲涅耳透鏡光盤和光纖軍事應(yīng)用聚苯乙烯(火石塑料)高透過率90%,n=1.591質(zhì)輕、價(jià)廉、易加工自由著色、無毒無味強(qiáng)度小，耐熱低，應(yīng)用廣泛:透鏡、光柵光盤、光纖儀表外殼，燈罩和裝飾環(huán)氧樹脂以環(huán)氧樹脂為主體制成塑料。烯丙基二甘醇碳酸酯(CR39)抗沖擊、耐腐蝕耐磨性好但收縮率大，價(jià)格昂貴廣泛應(yīng)用于樹脂鏡片制作3.2常用光學(xué)塑料26常用光學(xué)塑料1234聚甲基丙烯酸甲脂應(yīng)用廣泛占整個(gè)光學(xué)塑料的優(yōu)點(diǎn)相對(duì)密度小耐沖擊強(qiáng)度高透紅外、紫外性能好耐溫度驟變能力強(qiáng)易成型成本低例：0.558cm口徑子彈打不穿0.3cm厚的聚碳酸酯塑料板可采用注射/澆鑄/熱壓/車削等加工方法，不必精磨拋光；特殊光學(xué)零件加工如非球面；成本僅為玻璃零件1/10-1/303.3光學(xué)塑料的主要優(yōu)缺點(diǎn)27例：0.558cm口徑子彈打不穿0.3cm厚的聚碳酸酯塑料板缺點(diǎn)熱膨脹系數(shù)高，吸水性大耐磨性差光學(xué)常數(shù)選擇范圍有限熱膨脹系數(shù)是玻璃的10倍，加上吸濕性大。故光學(xué)塑料不能制作高精度光學(xué)零件光學(xué)塑料品種少，光學(xué)常數(shù)選擇范圍有限。其折射率在1.47～1.60,阿貝數(shù)30～57.滿足不了光學(xué)設(shè)計(jì)的要求，限制其應(yīng)用。28熱膨脹系數(shù)是玻璃的10倍，加上吸濕性大。故光學(xué)塑料不能制作高3.4光學(xué)塑料成型工藝1.熱壓成型工藝熱壓成型法是利用一定尺寸和形狀的塑料放入加熱過的模具中，施加壓力，使塑料充滿行腔，在加熱下使塑料保持高彈態(tài)，保持加熱和加壓，使其在模具中成型冷卻后，脫模取出零件，這是目前我國制造塑料光學(xué)零件的重要方法。 與注射成型法相比，熱壓成型法具有生產(chǎn)效率高（采用多槽模生產(chǎn)時(shí)，每分鐘生產(chǎn)數(shù)量可高在1500件），設(shè)備投資少，能夠制造表面積較大的零件等優(yōu)點(diǎn)。293.4光學(xué)塑料成型工藝1.熱壓成型工藝 與注射成型法相比，2.注射成型工藝注射成型是熱塑性塑料的主要成型方法，近年來也推廣用來成型熱固性塑料。塑料注射的過程是將塑料樹脂顆?；蚍哿下輻U或柱塞在加熱情況下進(jìn)行塑化，成為粘流態(tài)后，推壓射入閉合的模腔內(nèi)，經(jīng)冷卻后固化成型，開模后脫模得成品。302.注射成型工藝7光學(xué)塑料注射成型法是將經(jīng)過加熱成為流體的定量的光學(xué)塑料注射到不銹鋼模具中，在加熱加壓條件下成型，后經(jīng)冷卻固化后，打開模具便可獲得所需要的光學(xué)塑料零件；其它還有鑄造成型、壓制成型等技術(shù)，而光學(xué)塑料成型技術(shù)是當(dāng)前制造塑料非球面光學(xué)零件的先進(jìn)技術(shù)；31光學(xué)塑料注射成型法是將經(jīng)過加熱成為流體的定量的光學(xué)塑料注射到注射成型工藝裝置如圖所示：32注射成型工藝裝置如圖所示：93310合模系統(tǒng)合模系統(tǒng)的主要作用是實(shí)現(xiàn)成型模具的閉合、開啟及頂出制品。同時(shí)，在模具閉合后，供給模具足夠的鎖模力，以抵抗熔融塑料進(jìn)入模腔產(chǎn)生的模腔壓力，防止模具張開；其主要組成部分：固定模板、移動(dòng)模板、拉桿、移動(dòng)油缸、合模油缸、連桿機(jī)構(gòu)、調(diào)模機(jī)構(gòu)、制品頂出機(jī)構(gòu)。34合模系統(tǒng)合模系統(tǒng)的主要作用是實(shí)現(xiàn)成型模具的閉合、開啟及頂出制控制系統(tǒng)注塑機(jī)的控制系統(tǒng)一般有兩種：液壓控制系統(tǒng)和全電控制系統(tǒng)；兩者相互配合共同控制注塑機(jī)按照預(yù)定的工藝條件（壓力、速度、溫度、時(shí)間）及動(dòng)作程序（合模、注射、保壓、預(yù)塑、冷卻、開模、頂出制品）準(zhǔn)確有效的工作；控制系統(tǒng)一般有兩種形式：開環(huán)控制和閉環(huán)控制。35控制系統(tǒng)注塑機(jī)的控制系統(tǒng)一般有兩種：液壓控制系統(tǒng)和全電控制系機(jī)座機(jī)座是注塑機(jī)的主體支撐結(jié)構(gòu)，是其他系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，機(jī)座有臥式和立式之分；基座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：方形截面機(jī)座、圓形截面機(jī)座、鑄鐵板裝配式機(jī)座36機(jī)座機(jī)座是注塑機(jī)的主體支撐結(jié)構(gòu)，是其他系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，機(jī)座模具模具的質(zhì)量是注射成型技術(shù)的關(guān)鍵模具是在注塑時(shí)使塑料成型的一個(gè)腔體裝置，組成模具型腔的零件稱為成型部件，主要由凸模、凹模、型芯、嵌件和鑲塊等組成；構(gòu)成模具上型腔的模具零件叫模芯，模芯是模具中最精密、最關(guān)鍵的部分，由它完成注塑技術(shù)中對(duì)零件的復(fù)制。37模具模具的質(zhì)量是注射成型技術(shù)的關(guān)鍵14原材料預(yù)處理塑化注射模塑脫模退火注射成型工藝過程38原材料預(yù)處理塑化注射模塑脫模退火注射成型工藝過程15模塑的四個(gè)階段充模階段：從螺桿開始向前移動(dòng)到充滿型腔為止；壓實(shí)階段：自熔體充滿型腔到螺桿撤回時(shí)為止；倒流階段：從螺桿后退時(shí)開始到澆口處熔料凍結(jié)時(shí)為止；冷卻階段：從澆口的塑料完全凍結(jié)起到零件從模腔中頂出時(shí)為止。39模塑的四個(gè)階段充模階段：從螺桿開始向前移動(dòng)到充滿型腔為止；1注射成型的工藝參數(shù)溫度料筒溫度、噴嘴溫度、模具溫度壓力塑化壓力、注射壓力時(shí)間（成型周期）充模時(shí)間、保壓時(shí)間40注射成型的工藝參數(shù)溫度17舉例：注塑PMMA材料聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethylmethacrylate，簡(jiǎn)稱PMMA，英文Acrylic），又稱做壓克力或有機(jī)玻璃，在香港多稱做阿加力膠，具有高透明度，低價(jià)格，易于機(jī)械加工等優(yōu)點(diǎn)，是平常經(jīng)常使用的玻璃替代材料。

41舉例：注塑PMMA材料聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethy注塑PMMA材料的工藝條件

干燥處理：PMMA具有吸濕性因此加工前的干燥處理是必須的。建議干燥條件為90℃、2-4小時(shí)；

熔化溫度：240~270℃。

模具溫度：35~70℃；

注射速度：中等42注塑PMMA材料的工藝條件干燥處理：PMMA具有吸濕性3.5光學(xué)塑料的老化問題 塑料在成型或使用時(shí)，質(zhì)量會(huì)逐漸降低，這種現(xiàn)象叫做老化或者劣化。 老化的主要因素是：熱、紫外線、放射線、臭氧、電氣、機(jī)械、化學(xué)、微生物等的作用，而氧、水分、應(yīng)變等則隨著這些因素加速老化。熱老化：聚合物一般對(duì)熱是不穩(wěn)定的，加熱時(shí)會(huì)引起氧化、分解。光學(xué)塑料使用時(shí)的耐熱溫度最大限度在150℃左右。紫外線老化：紫外線的能量引起塑料產(chǎn)生化學(xué)變化，亦即光化學(xué)反應(yīng)，使塑料發(fā)生老化。433.5光學(xué)塑料的老化問題 塑料在成型或使用時(shí)，質(zhì)量會(huì)逐漸3.6光