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各种透明料的特性介绍以及性能比较


透明料知识

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光学的一些名词---------------------------------------------------------------------------P3 光学的一些名词

透明料部分种类-------------------------

--------------------------------------------------P5 透明料部分种类

聚烯烃-----------------------------------------------------------------------------------------P7 聚烯烃 COC---------------------------------------------------------------------------------------------P8 COP---------------------------------------------------------------------------------------------P17 TPX----------------------------------------------------------------------------------------------P18 Copolyester-----------------------------------------------------------------------------------P21 PC-----------------------------------------------------------------------------------------------P24

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。 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。 的光通量之比的百分率表示。

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通量与其入射光通量的百分率。

HAZE值和透光率 HAZE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, 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。 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
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。 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,分解成振动方向互相垂直,传播速度不同, 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 ,双折射率就比较高; 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;

光学材料的一些名词

光弹性效应
在垂直于光波传播方向施加压力,材料将会产生双折射现象,其强弱正比于应力。 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 (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)

阿贝数
由于同一透明介质对不同波长的光存在折射率的差异, 白光又是由不同波长的各色光组成的, 由于同一透明介质对不同波长的光存在折射率的差异,而白光又是由不同波长的各色光组成的,因 波长的光存在折射率的差异 又是由不同波长的各色光组成的 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30到 之间 阿贝数越高色散越小,镜片佩戴越舒服, 之间( 眼用光学镜片的材料的阿贝数一般在 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, 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, ),总的来说有这样一个规律 色散越厉害,即阿贝数越低。 色散越厉害,即阿贝数越低。

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:PI,PEI,PES,PEN, 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, ,Cellulosics等 PC,PC/PER;MS,MBS,ABS,PMMA,K-Resin; TPU ,Cellulosics等

以下着重介绍COC,COP,TPX,PETG; 以下着重介绍 , , ,

聚烯烃( 聚烯烃(-CH=CH-)化合物(PE,PP,PVC,COC,COP,TPX) )化合物( , )
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 , TOPAS,瑞翁公司的 和三井公司的Apel以及EASTMAN 以及EASTMAN TOPAS,瑞翁公司的Zeonex,Zeonor和三井公司的 瑞翁公司的 , 和三井公司的 以及 以下为非晶型聚烯烃特点: 以下为非晶型聚烯烃特点: 非晶型聚烯烃特点

密度小,比PMMA和PC约低10%,有利于制品轻量化; 饱和吸水率小,Arton,TOPAS , ,TOPAS吸水率远低于PMMA,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; 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; 属高耐热性透明树脂玻璃化温度达140~170℃(玻璃化温度是非晶型聚合物的耐热性指标); 容易注射成型,优良的复制性,故制品质量高; 机械性能优良,拉伸强度,弹性模量比PC高; 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; 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; Arton分子侧链有极性基团,与无机、有机材料粘接性好,易于密封; Zeonex和Zeonor为绿色塑料,不纯物含量极少,故不必担心分析出杂物,适合半导体和医疗器械要求; Zeonex,Zeonor,Apel耐化学药品性、耐酸性、耐碱性优良; Zeonex,Zeonor,Apel几乎不透水蒸汽,符合同时要求防湿的应用要求。

TOPAS COC
20世纪初 世纪初Hoechst Ag就开始研发,2000年时年产量可以达到 万吨;2006年,Ticona把全球的 就开始研发, 年时年产量可以达到3万吨 把全球的COC业务 世纪初 就开始研发 年时年产量可以达到 万吨; 年 把全球的 业务 卖给宝理,并改品牌为 卖给宝理,并改品牌为Topas; ; TOPAS COC(新型无定型热塑性塑料),具有环状烯烃结构的非 (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(降冰片烯) 结晶性透明共聚物;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; 金属茂催化剂作用共聚而成; TOPAS COC共聚合比率与耐热性的关系 共聚合比率与耐热性的关系

COC优良的光学性能以及基本品级的特点 TOPAS COC优良的光学性能以及基本品级的特点
高透明性: 高透明性: 光线透过率91% 光线透过率91% 水蒸汽气密性好: 水蒸汽气密性好: 内存物易保存

优良的光学特性: 低双折射率,高阿贝数(56) 优良的光学特性: 低双折射率,高阿贝数(56) 低比重: 低比重: 高耐热: 高耐热: 低吸湿性: 低吸湿性: 比重为1.02 比重为1.02 Tg点可以达到180℃ Tg点可以达到180℃ 点可以达到 尺寸稳定性, 尺寸稳定性,光学性能稳定

低介电常数,低介电正切: 低介电常数,低介电正切: 高频信号低损耗 FDA认证: FDA认证: 认证 适用于各种灭菌方法: 适用于各种灭菌方法: 可用于医疗和食品用途 紫外线, 射线, 紫外线,Y射线,EOG

高刚性/ 高刚性/高强度

COC光学性能与其他材料比较 TOPAS COC光学性能与其他材料比较

高透光率,高阿贝数,比如TOPAS 5013阿贝数达到56,所以可以应用于照相机以及OA 阿贝数达到56 OA仪器等高级光学部件材料 高透光率,高阿贝数,比如TOPAS 5013阿贝数达到56,所以可以应用于照相机以及OA仪器等高级光学部件材料 高透光率,高阿贝数,低吸水性,低光弹性系数,优良流动性,所以非常适合用于生产小而薄, 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;

COC其他性能 TOPAS COC其他性能

COC医疗用途 TOPAS COC医疗用途
用 TOPAS? 制作的多孔型微量滴定板 (384 孔)有助于节省作业时间、减少 有助于节省作业时间、 样品用量并使数据更加精密 对特殊有机溶剂( 对特殊有机溶剂(如 DMSO = 二甲亚 砜)和耐热性有要求的 DNA 和蛋白质 分析等场合, 分析等场合,TOPAS? 堪称最佳塑料材 预充注射器与塑料瓶 微量滴定板 料。 荧光自发性低而耐药品( 荧光自发性低而耐药品(除油类和非极 性溶剂)性高, 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 的高模具转录性, 的高模具转录性,以及被用作反应池 (reaction cell)的生物芯片应具有细 ) 微转录性、 微转录性、低荧光自发性和耐热性等特 性。

COC导光板应用 TOPAS COC导光板应用
液晶显示器的趋势 薄型导光板在注射成型时的优势

一般物性 薄壁流动性(0.3t,190Mpa) 比重 吸水率(/24小时饱和) 光学特性 全透光率(2mmt) 折射率 双折射 机械物性 拉伸强度 拉伸弹性模量 弯曲冲击强度@ 热特性 负荷挠曲温度(0.45MPa) 负荷挠曲温度(1.82MPa)

单位 mm g/cm3 % % - - MPa MPa -

试验方法 - ISO 1183 ISO 62 ISO 13468-2 - - ISO 527 ISO 527 PPC 法

-10 43.8 1.02 <0.01 91.4 1.533
☆☆☆☆☆

高流动性 PC 18.7 1.2 0.24 90.1 1.59
☆☆

PC - 1.2 0.24 90.1 1.59
☆☆

PMMA - 1.19 0.3 93 1.49
☆☆☆☆☆

46 3,200 NB

- 2,300 NB

- 2,300 NB

73 3,300 -

℃ ℃

ISO 75 ISO 75

127 119

132 118

135 121

100 -

COC包装材料应用 TOPAS COC包装材料应用
<提高强度> 提高强度> 富有创意的立袋(standing pouch)正在被日益广泛地用于洗涤剂和食品等领域。 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> TOPAS? 是一种水蒸气阻隔性好并且适用于 PTP 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。 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> PET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。 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。 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。

COP( Zeonex COP( Cyclo Olefin Polymer )
更好的模具复制性 ABBE numenber

ABBE和冷热冲的影响 ABBE和冷热冲的影响 透光率

Zeonex COP
吸水对折射率的影响 ABBE numenber

Property Transmission Low Refractive Index Birefringence Water Absorption Impact Resistance Moldability Heat Resistance

Glass Exc. Exc. Exc. Exc. Poor Poor Exc.

PMMA Exc. Exc. Exc. Poor Good Good Poor

PC Good Poor Poor Good Exc. Exc. Good

PS Very Good Poor Poor Exc. Good Exc. Poor

ZEONEX COP Exc. Exc. Exc. Exc. Good Exc. Good

COP的应用 Zeonex COP的应用
光学部件以及镜头 医疗用途 微量滴定板 光学薄膜(方性薄膜,位相差薄膜比TAC,PC好 光学薄膜(方性薄膜,位相差薄膜比TAC,PC好) TAC,PC LED用透镜 LED用透镜 天线以及高频产品 硅晶圆运输和储存(隔绝外在的污染,包括尘灰、 硅晶圆运输和储存(隔绝外在的污染,包括尘灰、 外在的污染 气体颗粒和湿气) 气体颗粒和湿气) 医药用薄膜

导光板

PMP(Polymethyl Pentene)

TPX(Transparent Polymer X)

TPX的特性及其应用 TPX的特性及其应用
应用
*软管芯和外被 *LED模条 LED模条 *FPC或者 FPC或者 *人造皮革离型纸 *食品类的产品包括食品包装,保鲜膜,蒸盒,微波炉类餐具 食品类的产品包括食品包装,保鲜膜,蒸盒,

离型性和不兼容性
*表面张力24mN/m,远低于氟塑料 表面张力24mN/m,远低于氟塑料 24mN/m, *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) *甚至与PET和PP都不怎么兼容,所以可以用来制作 甚至与PET和PP都不怎么兼容, PET 都不怎么兼容 多孔结构PP,PET薄膜(渗透膜) 多孔结构PP,PET薄膜(渗透膜) PP,PET薄膜

TPX应用实例 TPX应用实例

Copolyester(聚酯PCTA,PCTG,PETG)——DuraStar? Copolyester(聚酯PCTA,PCTG,PETG)—— 聚酯PCTA,PCTG ——
DuraStar?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; 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; 是不可多得通用注塑树脂 DuraStar?优点: 优点: 优点
*优越的耐化性,以及卓越的耐冲击性能 优越的耐化性, *透明度 *卓越的耐冲击性能 *容易干燥 *周期短 *高流动

DuraStar?与其他材料的比较 与其他材料的比较

Property
透光率 韧性/ 韧性/刚性 耐洗涤性 比重( 比重(g/cm3)

Tritan copolymer
XXXX XXXX XXXX 1.18

Glass
XXXX X XXXX 2.5

Polycarbonate (PC)
XXXX XXXX X 1.2

SAN
XXX X XXX 1.07

比重是按ASTM D792检测 比重是按ASTM D792检测

Copolyester(聚酯PCTA,PCTG,PETG)——DuraStar? Copolyester(聚酯PCTA,PCTG,PETG)—— 聚酯PCTA,PCTG ——
DuraStar?材料的比较 材料的比较

Copolyester(聚酯PCTA,PCTG,PETG)——DuraStar? Copolyester(聚酯PCTA,PCTG,PETG)—— 聚酯PCTA,PCTG ——
DuraStar?可以替代PC 可以替代PC 可以替代
跟PC相似的高冲击,拉伸以及透光性; PC相似的高冲击,拉伸以及透光性; 相似的高冲击 在耐洗涤方面有明显的优势; 在耐洗涤方面有明显的优势; 不含有双酚A(BPA) 不含有双酚A(BPA) 更短的周期以及更节省电

DuraStar?其他性能 其他性能
产品手感以及撞击的声音较SAN好 产品手感以及撞击的声音较SAN好; SAN 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; 良好的耐化学性 相较于PC生产的产品来说,其应力远低于PC 相较于PC生产的产品来说,其应力远低于PC PC生产的产品来说 比SAN更耐冲 SAN更耐冲 不易碎裂

PC (Polycarbonate)
化學式: 化學式:
CH3 O C CH3 O O C

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/ABS PC/PBT PC/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(-100~126℃) 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。

PC (Polycarbonate)
PC其他知识 PC其他知识
Tg点在 ℃;球压在130 Tg点在 140~150 ℃;球压在130 ℃ 在常温下的悬臂梁冲击值(带缺口试样)高达67KJ/m2以上, 以下条件。 在常温下的悬臂梁冲击值(带缺口试样)高达67KJ/m2以上,在-20—30 ℃以下条件。其破坏断 67KJ/m2以上 20— ℃以下条件 裂状态从延展性断裂转为脆性断裂; 裂状态从延展性断裂转为脆性断裂; 树脂的熔点在230— ℃,热分解温度高于340 ℃; 树脂的熔点在230—240 ℃,热分解温度高于340 ℃; 230 阿贝数是30,透光率89; 阿贝数是30,透光率89; 30 89 PC常温下的含水率在0.2%,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120 PC常温下的含水率在0.2%,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120 常温下的含水率在0.2%,注塑前必须把含水率控制在0.02%,所以要充分的干燥 ℃ ,5hr; 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7.8~9.8MPa以下;也有可能在涂布, 所以成型压力应尽量选择在许可应力以下,最好在7.8~9.8MPa以下;也有可能在涂布,粘结和机械 7.8~9.8MPa以下 加工因溶剂作用产生裂纹; 加工因溶剂作用产生裂纹; 冻结应变可以通过热处理来缓和, ℃烘 小时;另外应该再制品设计、模具设计、 冻结应变可以通过热处理来缓和,120 ℃烘1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;


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