高分子材料的應(yīng)用領(lǐng)域(高分子材料的應(yīng)用場(chǎng)合)

透明塑料的分類(lèi)和用途

按高分子材料的透光率大小，可將材料分為如下三類(lèi)：透明材料，波長(zhǎng)400～800nm可見(jiàn)光的透光率在80%以上；半透明材料，波長(zhǎng)400—800nm可見(jiàn)光的透光率在50%～80%之間；不透明材料，波長(zhǎng)400～800nm可見(jiàn)光的透光率在50%以下。

透明性高分子材料

絕大部分樹(shù)脂都屬于透明類(lèi)，主要包括PMMA、PC、PS、PET、PETG、透明ABS、透明PP、透明PA、SAN(又稱(chēng)AS)、（又稱(chēng)K樹(shù)脂）、MS、MBS、PES、J．D系列、CR-39、TPX、HEMA、F4、F3、EFP、PVF、PVDF、EP、PF、UP、醋酸纖維素、硝酸纖維素及EVA等。

其中PES為聚醚砜，J．D系列光學(xué)樹(shù)脂為PES的共聚衍生物，SAN為苯乙烯／丙烯腈共聚物，TPX為聚甲基-1-戊烯，BS為25%丁二烯/75%苯乙烯共聚物，CR-39為雙烯丙基二甘醇碳酸酯聚合物，HEMA為聚咿基丙烯酸羥乙酯。

在這些透明塑料中，最常用的為PC、PMMA、PS、PET、PETG、AS、BS、MS、MBS、透明ABS、透明PP及透明PA等。

三、透明塑料的具體選用

1．日用透明類(lèi)材料

日用類(lèi)透明塑料要求材料的透明性較好、價(jià)格低、易成型加工。 (1)透明膜類(lèi) 包裝用PE、PP、PS、PVC及PET等。農(nóng)用PE、EVA、PVC及PET等。

(2)透明片、板類(lèi) 用PP、PVC、PET、PMMA及PC等。 (3)透明管類(lèi) 用PVC、PA等。

(4)透明瓶類(lèi) 用PVC、PET、PP、PS及PC等。

2．照明器材類(lèi)材料

照明器材主要包括各類(lèi)燈罩類(lèi)制品，用于透光。具體的性能要，求為透批率高、抗沖擊性好。

常用的照明器材用塑料為PS、改性PS、AS、PMMA及PC等。

3．光學(xué)儀器類(lèi)材料

光學(xué)儀器類(lèi)主要指各類(lèi)鏡體材料，它包括眼鏡、透鏡、放大鏡及望遠(yuǎn)鏡等，具體又可分為硬質(zhì)鏡體和軟質(zhì)鏡體（隱形眼鏡）兩類(lèi)。

傳統(tǒng)的光學(xué)儀器類(lèi)制品所用的材料都為玻璃，但塑料具有與玻璃相媲美的透明性，又具有質(zhì)輕、不易破碎等優(yōu)點(diǎn)，正在逐步取代玻璃材料。 (l)硬質(zhì)鏡體 硬質(zhì)鏡體要：求透明塑料的具體性能為：高透光率，應(yīng)在90%以上，低霧度；低雙折射，以防止出現(xiàn)圖像歪斜、失真、重影等現(xiàn)象；高折射率，以盡可能減薄鏡片的厚度；表面硬度高，可經(jīng)反復(fù)擦洗；耐沖擊性好，不易破碎；頌度小，質(zhì)輕。

最適宜的硬質(zhì)鏡體用透明塑料材料為CR-39和J．D兩種，并以CR-39為主。在美國(guó)，70 %的眼鏡材料為CR-39，在中國(guó)也可達(dá)到30%～40%。這兩種材料的共同特點(diǎn)為透明性好、高折射率、低雙折射、耐沖擊、表面硬度高。 CR-39為雙烯丙基二甘醇碳酸酯聚合物，屬熱固性塑料，可澆鑄成型。它的透光率高，硬度較好，耐沖擊，耐熱，雙折射低，適于生產(chǎn)鏡片。其主要缺點(diǎn)為耐磨差，折射率稍小。

CR-39與高折射單體如二烯丙基鄰苯二甲酸酯共聚后，其折射率可提高到1. 546。

CR-39表面經(jīng)涂層后，可提高其耐磨性。

J．D系PES的衍生共聚物，其組成為雙烯聚苯醚砜、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯；其也屬熱固性樹(shù)脂，可澆鑄成型。

J．D的折射率最大可達(dá)1.62，硬度最大可達(dá)到6H（洛氏硬度為332），其成本僅為PMMA的1/2、CR-39的1/6，是一種可與CR-39競(jìng)爭(zhēng)的光學(xué)材料。 硬質(zhì)鏡體制品一般采用澆鑄法生產(chǎn)，這樣可避免加工中產(chǎn)生取向，防止雙折射增大。

(2)隱形眼鏡 隱形眼鏡用材料對(duì)性能的要求比硬質(zhì)鏡體更苛刻，具體要求如下：高透光率，應(yīng)在90%以上，低霧度；低雙折射，以防止出現(xiàn)圖像歪斜、失真、重影等現(xiàn)象；高折射率，以盡可能減薄鏡片的厚度；高吸水性，一般生理鹽水的吸收率不低于30%；柔軟而有彈性；透氧性好，以利于眼球的生理呼吸；生理相容性好，與眼球接觸無(wú)不良反應(yīng)。衛(wèi)生、無(wú)毒。 最適宜的隱形眼鏡用材料為聚甲基丙烯酸羥乙酯( HEMA)，它的透光率高達(dá)97%，折射率為1. 43～1. 45，吸水率為39%～60%。

HEIx4的聚合方法為：以二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)為交聯(lián)劑，使HEMA聚合成水凝膠狀物質(zhì)，再加入聚乙烯吡咯烷酮，使其吸水率從40%增大到60%。

4．玻璃類(lèi)材料

玻璃用透明塑料的性能要求為：透光率要高；表面硬度高；沖擊強(qiáng)度高；易二次加工。

塑料玻璃又可分交通玻璃和建筑玻璃兩類(lèi)。

(1)交通玻璃 交通玻璃包括航空玻璃、車(chē)輛玻璃和船舶玻璃等，要求其密度小。常用材料為PMMA和PC兩種，PMMA為傳統(tǒng)的玻璃材料，而PC則為近年來(lái)新開(kāi)發(fā)的新型玻璃材料，習(xí)慣上又稱(chēng)為陽(yáng)光板。

(2)建筑玻璃 為改善無(wú)機(jī)玻璃易碎的缺點(diǎn)，已開(kāi)始研究有機(jī)玻璃，并取得進(jìn)展。 常用材料為PC、PMMA和PETG。

5．太陽(yáng)能材料

太陽(yáng)能用透明材料的性能要求為：透光率高，低霧度；耐候性好；可透過(guò)近紅外線，太陽(yáng)能的近一半為近紅外線，可有效利用太陽(yáng)能；遠(yuǎn)紅外線的透過(guò)率也較高，如PE、FEP具有較大的透過(guò)性。

與玻璃相比，塑料可全部透過(guò)近紅外線，有的塑料還可透過(guò)較大的遠(yuǎn)紅外線；而玻璃的紅外線透過(guò)性則差。透明塑料材料具有比玻璃更低的導(dǎo)熱系數(shù)，具有比鋼化玻璃更加優(yōu)異的抗沖擊性能，抵抗冰雹等自然災(zāi)害的能力更強(qiáng)。所以，塑料比玻環(huán)璃更適合于：光能和熱能，可廣泛用于太陽(yáng)能熱水器、溫室、太陽(yáng)房的蓋板材料。

可用于太陽(yáng)能的透明塑料有PMMA、PC、GFUP、FEP、PVF及SI等。

6．光纖材料

透明塑料材料利用反復(fù)折射與反射，可實(shí)現(xiàn)對(duì)光曲折傳播。這一特征尤其適合于光纖材料。

對(duì)材料的性能要求為：透明性好、芯層要求折射率高、：包覆層要求折射率低、雙折射小且并不因加工而增大、耐光性好。

塑料制成的，C纖材料由兩層透明材料組成：芯層為高折射率的透明塑料，材料為PMMA或PC；包覆層為低折射率的透明塑料，材料為含氟烯烴聚合物、含氟甲基丙烯酸甲酯類(lèi)。

7．光盤(pán)材料

適用于光盤(pán)采用的透明性好的光學(xué)塑料材料，其應(yīng)具有如下性能：高透明性，其透光率不低于90%；良好的環(huán)境適應(yīng)能力，透明性不因溫度、濕度的影響而產(chǎn)生大的變化；工作時(shí)產(chǎn)生的噪聲及要盡可能??；吸濕性、透氣性及透氧性都要??；力學(xué)性能長(zhǎng)期穩(wěn)定；易于加工。

可適用于光盤(pán)的材料有PC、lPMMA、新型非晶型熱塑性聚酯ETG)、無(wú)定形環(huán)烯烴(mCOC)、改性雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂等。其中以PC最為常用，近年來(lái)由于mCOC的低吸水性和優(yōu)異的光學(xué)性能，應(yīng)用比例逐步擴(kuò)大。

8．透明封裝材料

透明封裝材料：主要用于光電轉(zhuǎn)換類(lèi)電子器個(gè)如太陽(yáng)能電池等，對(duì)所用透明塑料的性能要求為：透光率高；耐磨性好，抗污染性高如吸附塵埃性低等。耐候性好，優(yōu)異的密封性能，指氣密性、防潮性和防止其他化學(xué)物侵人的性能；柔軟而富于彈性。

適宜用于透明封裝材料主要有表面增硬的PMMA、FEP、EVA、EMA（乙烯／醋酸乙烯共聚物）、PVB（聚乙烯醇縮丁醛）等，一般不用PET、PC、PVC、PU等 。

9.高分子合金材料

高分子合金由兩種或兩種以上高分子材料構(gòu)成的復(fù)合體系。高分子合金技術(shù)使得高分子材料功能化和高性能化，相容劑是高分子合金技術(shù)的關(guān)鍵。讓熱力學(xué)不相容的不同高分子材料各自?xún)?yōu)越的性能進(jìn)行疊加，這是高分子材料合金化的目的。在高透明塑料方面，通過(guò)兩種或多種材料之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，增強(qiáng)單一材料的耐候性，耐磨性，耐高溫性能，疏水自潔性能等。例如飛機(jī)玻璃，戰(zhàn)斗機(jī)座艙罩。