以亞克力擴散板為代表的塑料板材的光學特征包括兩類:一類為傳遞特性,包括光的透過、反射、散射及折射等;另一類為光的轉換特性,包括光的吸收、光熱、光化、光電及光致變色等。
常用可表征光的傳遞特性指標有透光率、霧度、折射率、雙折射率及色散等。在上述指標中,透光率和霧度兩個指標主要表征材料的透光性,而折射率、雙折射及散射三個指標主要用于表征材料的透光質量。一種好的透明性材料,要求上述性能指標優異且均衡。
1,透光率(Tt)
透光率是表征樹脂透明程度的一個重要的性能指標。一種樹脂的透光率越高,其透明性就越好。塑料制品透明的條件有兩個:一為制品是非結晶體;二為雖部分結晶,但是顆粒細小,小于可見光波長范圍,不妨礙太陽光光譜中可見光和近紅外光的透過。任何一種透明材料的透光率都達不到100%。即使是透明好的光學玻璃的透光率一般也難以超過95%。
造成入射光通量在媒介中損失的原因有如下幾個方面。
(1) 光的反射 發射即入射光進入聚合物表面而返回的光通量。反射光通量占光在透過媒介時候損失的大部分。
衡量光的反射程度可用反射率表征,反射率可通過其折射率(n)進行計算,兩者關系如下:例如,PMMA的折射率n=1.492,則其R經過計算為3.9%,說明PMMA的反射光比較小,透過率大,透明性好。
(2) 光的吸收 入射到聚合物上的光通量既沒有透過也沒有反射部分的光通量即為光的吸收。優良的透明塑料光的吸收很小。光線吸收的大小取決于聚合物本身的結構,主要是指分子鏈上原子基團與化學鍵的性質。例如,含有雙鍵的聚合物易于吸收可見光而產生能級的轉移。同樣以PMMA為例,其透光率一般為93%,反射率為3.9%,則其余3.1%即為光的吸收與光的散射兩者之和。
(3)光的散射 光的散射即為光線入射到聚合物表面,既沒有透過也沒有反射和吸收的一部分光通量,其占有比重比較小。造成光的散射的原因有:制品表面粗糙不平,聚合物內部結構不均勻如分子量分布不均勻、無序相與結晶相共存等。
2,霧度
霧度又稱為濁度,它可衡量透明或半透明材料不清晰或渾濁的程度,它是表征散射的指標。霧度的產生是由于材料內部或外部表面光散射造成的云霧狀或渾濁的外觀。霧度的定義為:材料散射光通量與透過材料光通量之比的百分數。
以上所述的透光率和霧度都是衡量材料透明性的重要指標,兩者關系如下:一般說來,透過率和霧度之間成反比關系,即透過率高的材料,其霧度低;反之亦然。但是兩者的關系并不是總是如此,有時也有相反的結果。如毛玻璃的透光率較高,但是其霧度也比較大。所以說透過率和霧度是既相互對立又相互聯系的兩個光學指標。
3,折射率
折射即入射光與透過光兩者方向之差。衡量材料折射的大小,可用折射率表征。折射率越大,材料的折射越嚴重。折射率可用光在空氣中和塑料中的傳播速度之比來計算。作為透鏡蓋而使用的樹脂,希望其折射率大一點。折射率越大,其厚度可相應減小。
4,雙折射率
雙折射即材料的平行方向與垂直方向折射率的差值。雙折射越大,越容易造成圖像產生歪影等現象。所以說雙折射降低了光學材料的透光質量,應盡力降低材料的雙折射。
材料之所以產生雙折射現象,主要是由樹脂的分子結構和分子的取向兩方面決定的。
5,色散
材料的色散可以用阿貝數表示,材料的阿貝數與材料折射率有關。一般材料的折射率越大,阿貝數越小,色散越強。
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