光学高分子材料简述及性能表征
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光学高分子材料简述及性能表征
摘要：高分子材料在光学领域得到了广泛的应用，作为大型光学元器件的背投屏幕更是利用先进的高分子材料技术获得了各种优异的性能。简单介绍了背投屏幕的分类、材料和制造工艺,以及光学高分子材料的历史、分类和新的发展，以及主要性能表征。
前言:背投屏幕是背投显示的终端,在很大程度上影响整个光学显示系统的性能。背投屏幕分为背投软质屏幕、背投散射屏幕和背投光学屏幕。背投软质屏幕具备廉价、运输安装方便等优点,但是亮度均匀性比较差、严重的“亮斑效应”、光能利用率低、可视角度小等。分辨率低和对比度低。散射屏幕视角大、增益低、“亮斑效应”明显。采用不同的工艺制造。有些采用在压克力板材表面进行雾化处理,增加散射。有些应用消眩光玻璃模具复制表面结构,基材内添加光扩散剂及调色剂制造。有些为降低成本直接在透明塑料板材表面粘贴背投软质屏幕制造。现在应用最广泛的就是微结构光学型背投影屏幕。光学型背投影屏幕指的是利用微细光学结构来完成光能分布、实现屏幕功能的这一类屏幕。主要有FL型(Fｒeｓnel lens－lenticuｌaｒlenses）、FD型(Frｅnsnel ｌｅns-Diｆfｕsioｎcover）、ＦLD型(Ｆres ｎel lens-Lｅntiｃｕlar lenses-Ｄｉfｆｕsioｎcｏver）、BＳ型(Ｆｒeｓnel lenｓ-Lenti ｃular lensｅs-Ｂlack strips)。
微光学结构复制主要采用模压或铸造等复制技术。铸塑又称浇铸,它是参照金属浇铸方法发展而来的。该成型方法是将已准备好的浇铸原料(通常是单体，或经初步聚合或缩聚的浆状聚合物与单体的溶液等）注入一定的模具中,使其发生聚合反应而固化,从而得到与模具型腔相似的制件。这种方法也称为静态铸塑法。静态铸塑技术可用来将电铸镍模具板上的微光学图形转移到塑料表面。铸塑法得到的制件无针眼，无内力应变,无分子取向。重要的是,对于非晶态塑料来说,静态铸塑得到的制件相对于其它工艺一般具有更高的透光率，表现出优越的光学性质。背投光学屏幕属于大尺寸微光学元件，由于体积较大用模压工艺生产存在加工设备复杂、成本高、合格率低的缺点，主要用浇铸工艺来生产。
正文:高分子材料应用于光学领域最早由Arthur Kｉnｇsｔon开始,他于1９３4年取得了注射成型塑料透镜的专利，并将其用在了照相机中。19３7年，R.Ｆ.Hｕｎteｒ公司制造出了全塑料透镜的照相机。在二战期间光学高分子材料被广泛用来制作望远镜、瞄准镜、放大镜及照相机上的透镜。由于受材料的品种少、质量差、加工工艺落后等条件的限制，战后在光学领域中的应用曾一度下降。6０年代后,随着合成技术的发展,光学高分子的品种不断增加，加工工艺也得到了改善，同时出现了表面改性技术,这些因素促成了光学高分子的迅速发展,并形成了独立的光学高分子市场。
与传统无机光学材料相比,尽管光学高分子材料的耐热性、耐候性、耐磨性、耐溶剂性、抗吸湿性及光学均一性（双折射、光学畸变)较差,折射率、色散范围较窄,热膨胀系数较大，但是聚合物光学材料具有密度小、耐冲击、成本低、加工成型容易等优点,近年来得到了广泛的应用。常用光学高分子材料有烯丙基二甘醇二碳酸酯等几种热固性树脂和聚甲基丙烯酸
甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚4-甲基戊烯-1、苯乙烯-丙烯腈共聚物等热塑性光学树脂。表１-1列出了一些常用光学高分子材料的特性。
?由于传统光学塑料的性能无法满足人们对高性能光学元器件的要求，因此近年来又开发了一些新型光学塑料。如KT-15３螺烷树脂,日本东海光学公司研制的这种螺烷树脂是一种含螺烷核的化合物；
?OZ-1000树脂，具有特殊脂环基结构的甲基丙烯酸酯类的均聚物或共聚物的;
TS-２6树脂,这种树脂是由苯乙烯、甲基丙烯酸乙酯和三溴苯乙烯作为共聚单体，铸塑时形成三维交联结构；APO树脂，是日本三井石油工业公司新开发的一种光盘基板材料,是由乙烯与双环链烯及三环链烯等环状烯烃共聚合成的非晶态聚烯烃共聚物;MＲ系列树脂，是日本三井东亚公司于２0世纪８0年代后期研制出的新型光学树脂,它是由带有芳环的异氰酸酯与多硫醇化合物通过聚加成反应得到的一类硫代氨基甲酸酯树脂。MH系列树脂,是日本合成橡胶公司合成的具有多环官能基的透明聚合物,可注射成型，用于制作透镜或其它光学元件。还有其它一些近年来研制出来的光学树脂，如德国巴依尔公司研制的E８18光学树脂;199３年ＨＯＹA公司推出的ＥYAＳ树脂;1９９7年HOYA公司推出目前已经商品化的折射率最高的眼睛片用树脂材料等。?光学高分子材料种类繁多，应用也不尽相同,但一般都包含三大类技术指标：光学性能、机械性能、热学性能。
光学性能主要包括折射率和色散、透过率、黄色指数及光学稳定性。
折射率和色散是光学材料的最基本性能。在透镜设计中，为使透镜超薄和低曲率必须寻求高折射率的光学材料,而校正色差要求有两组阿贝数不同的材料，即冕牌系列(低色散,阿贝数>５0)和火石系列（高色散，阿贝数<4０)。光学玻璃的折射率和色散有较大的选择余地，而光学塑料的选择范围却十分有限,尤其是冕牌系列光学塑料。透明塑料折射率的测定最常用的方法是折射仪法。阿贝折射仪是最广泛用于测定折射率的折射仪。?透过率是表征树脂透明程度的一个重要性能指标,一种树脂的透过率越高，其透光性就越好。透过率的定义为：透过材料的光通量（T2)占入射到材料表面上的光通量（T1)的百分率。任何一种透明材料的透光率都达不到100%,即使是透明性最好的光学玻璃的透光率一般也难以超过95%。?聚合物光学材料在紫外和可见光区的透光性和光学玻璃相近,在近红外以上区域不可避免的出现碳氢振动所引起的吸收。通常,光学塑料在可见光区透光率的损失主要由以下三个因素造成：光的反射；光的散射;光的吸收。
黄色指数是无色透明材料质量和老化程度的一项性能指标,由分光光度计的读数计算而得,描述了试样从无色透明或白色到黄色的颜色变化。这一实验最常用于评价一种材料在真实或模拟的日照下的颜色变化。而对于透明塑料材料来说,由于原料纯度或加工条件等因素的影响，可能自身带有一定颜色。?光学树脂如同多数有机物质一样存在着耐候和耐老化问题，因此树脂的结构和加工工艺以及使用环境对树脂的光学性能有较大的影响。在一定使用期限内,光学参数的稳定性尤为关键，这个指标直接决定产品的使用性能。采用人工加速老化中的全紫外线老化的方法检测树脂的光学稳定性。全紫外线老化法主要模拟阳光中的紫外线．全紫外线强度比相应太阳紫外强度高几倍。正是短波紫外线对有机材料老化起了主要作
用,这样会大大地提高了老化加速率，也是全紫外老化的最突出优点。同时可以进行温度、湿度、雨淋等环境因素的模拟。这一老化方法其紫外强度等参数可以监控,试验重复性好。?韧性(耐冲击性能)和表面硬度(耐磨性)是光学高分子材料的重要机械性能。
冲击强度是衡量材料韧性的一种强度指标。冲击强度是使材料在冲击力的作用下折断,通常把折断时截面吸收的能量定义为材料的冲击韧性。冲击实验主要有弯曲梁式(摆锤式）冲击、落锤式冲击和高速拉伸试验三类。?无定型聚合物的韧性主要与其分子结构有关。主链上酯键、醚键、碳－碳键可以自由旋转，因而材料具有较好的韧性,如PＣ是光学塑料中抗冲击性能最好的材料;带有较大侧基的聚合物（如PVC, PＭMA,PS等),因主链上可以自由旋转的基团较少或旋转时不对称,因而韧性相对较差［44]。?硬度是衡量材料表面抵抗机械压力的能力，可定义为：材料对形变(特别是永久形变）、压痕或刻痕的抵抗能力。对于透明塑料材料,特别是光学树脂的硬度通常可以采用铅笔硬度。?耐磨性与结构关系密切。交联树脂比未交联树脂耐磨性显著提高,如用于制造眼镜片的CR-３9树脂、KT-１5３树脂都是交联树脂。光学树脂硬度较低、表面易被擦伤这一缺点现在已经很容易克服,采用表面增强技术(如涂覆耐磨材料、真空镀膜等),可以使树脂的表面硬度和光学玻璃一样优良。?高聚物的耐热性主要是指聚合物受热下的变形，高聚物的耐热性主要指玻璃化温度、软化温度等。有机玻璃在玻璃态下使用,而超过这个温度将变为高弹态或黏流态，此时即使受到较小的力也会产生较大的形变而不能保持其外形尺寸。玻璃化转变温度是在恒定的较小负荷下测得的温度形变曲线上发生玻璃化转变较窄温度范围的中间值。在实际使用中,高聚物总是处于受力的情况下，因此不是以静态的玻璃化温度作为耐热温度,而是测量高聚物在一定外力下达到一定形变值时的温度作为耐热温度，常用的有马丁耐热温度、维卡软化温度及热变形温度。?玻璃化转变温度是聚合物材料的一种普遍现象，它是一种聚合物材料使用的上限温度，因此玻璃化转变温度是聚合物的一个非常重要的性能指标。玻璃化转变的实质是链段运动随温度的降低被冻结或随温度的升高被激发的结果。在玻璃化转变前后分子的运动模式有很大的差异。因此，当聚合物发生玻璃化转变时,其物理和力学性能必然有急剧的变化。除形变和模量外,聚合物的比热容、比容积、热膨胀系数、折射率和介电常数等都表现出突变或不连续的变化。因此，根据这些性质上的变化,可以对聚合物的玻璃化转变进行实验测量。常用的测定聚合物玻璃化转变的方法有静态热机械法TMA(如膨胀计法、温度形变曲线法等)、动态力学测量法DＭA（如扭辫法和扭摆法等）、热力学方法（如示差扫描量热法DＳC或差热分析法DＴA）等。?玻璃化转变温度（Tg）可直接反映出聚合物耐热性的高低,Ｔg的高低与聚合物的分子结构有关。在聚合物材料中，链的刚性越大,Tｇ越高；使体系交联也可提高耐热性。?聚合物的热稳定性是其实际应用中的一个重要性质。通常随着温度的升高，聚合物都会发生从玻璃态、高弹态到黏流态的力学变化，最后聚合物会在温度达到一定程度分解,从而破坏聚合物。聚合物的分解温度就是其热稳定性的重要指标之一。热失重法（TＧ）是目前最常用的一种表征聚合物分解温度的方法,即在程序升温的环境中（空气或氮气氛围)，测试试样的质量对温度的依赖关系。热失重法的基本原理:聚合物在温度的作用下，随温度的升高，会发生相应的变化，如水分蒸发,失去结晶水，低分子易
挥发物的逸出,物质的分解和氧化等。若将物质的质量变化和温度变化的信息记录下来，就可得到物质的质量温度的关系曲线，即热失重曲线。用热失重法可求得质量和质量变化与温度的关系,求质量变化速率与温度的关系,则需将质量对温度求导,即微商热重法（DTG）,描述质量变化速率的曲线即为微商热重曲线。?不同的应用要求光学高分子材料的其他特性要求,如耐化学品性能、电性能等等，这里就不一一叙述。总之，高分子材料正在光学领域发挥着越来越重要的作用。同时由于与国际水平的较大差距，值得各位同仁共同努力，提高基础开发及应用的水平。
关珮雯等：铒铥共掺碲酸盐光纤的近红外宽带发射光谱· 1599 ·第41卷第11期 DOI：10.7521/j.issn.0454–5648.2013.11.23 氟化钙–氟化钡混晶制备与光学性能表征 谷亮1，曾繁明1，李春1，林海1，张莹2，刘禹1，刘景和1 (1. 长春理工大学材料科学与工程学院，长春 130022；2. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033 ) 摘要：通过直接沉淀法制备氟化钙–氟化钡(CaF2-BaF2)混晶多晶料。采用坩埚下降法，通过设计合理的工艺条件(真空度：10–3 Pa，下降速率：0.2～1mm/h；轴向温度梯度：40～70/cm ℃；径向温度梯度：50～70/cm ℃，降温速率：25/h ℃)，生长出不同原料配比的CaF2-BaF2混晶。用X射线衍射仪、双折射率仪、红外分光光度计对CaF2-BaF2混晶性能进行表征，并研究其光学性能。结果表明：CaF2-BaF2混晶尺寸为φ20mm×(175～180)mm，晶体透过率为70%～80%，其本征双折射率略低于CaF2单晶。 关键词：氟化钙；氟化钡；混晶原料纯度；双折射；透过率 中图分类号：TU502.4 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2013)11–1599–04 网络出版时间：2013–10–28 15:40:49 网络出版地址：https://www.doczj.com/doc/4a12802892.html,/kcms/detail/11.2310.TQ.20131028.1540.023.html Preparation and Optical Characterization of Calcium Fluoride-Barium Fluoride Mixed Crystal GU Liang1，ZENG Fanming1，LI Chun1，LIN Hai1，ZHANG Ying2，LIU Yu1，LIU Jinghe1 (1. School of Material Science and Engineering, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China; 2. Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China) Abstract: The polycrystalline materials of calcium fluoride-barium fluoride (CaF2–BaF2) were prepared by a direct precipitation method. The CaF2-BaF2 mixed crystals at different ratios of raw materials were grown by the Bridgman method. The parameters of the growth used were the vacuum degree of 10–3 Pa, the decline rate of 0.2–1mm/h, the axial temperature gradient of 40–70/cm ℃, the radial temperature gradient of 50–70/cm ℃, and the cooling rate of 25/h ℃. The performance of the CaF2-BaF2 materials was characterized by X-ray diffraction, birefringence analysis and Fourier transform infrared spectroscopy, respectively. The optical prop-erties of the CaF2-BaF2 mixed crystal were also analyzed. The results show that the size of the CaF2-BaF2 is φ20mm in diameter and 175–180mm in length. The transmittance of the mixed crystals is 70%–80%. The intrinsic birefringence of the mixed crystals is less than that of CaF2 single crystal. Key words: calcium fluoride; barium fluoride; mixed crystals; purity of raw materials; birefringence; transmission 1 Introduction The stages of developing integrated circuits (ICs) are divided by small-scale, large-scale, and even great-scale. The ICs can be applied in various fields such as aero-space engineering, defense engineering, etc.[1] Lithography as one of the most mature methods to prepare ICs has undergone four stages, g line (436nm), i line (365nm), far ultraviolet (UV)(248nm, KrF laser), and deep ultraviolet (DUV) (193nm, ArF laser).[2–3] The wavelength reduction at each stage represents the de-velopment of the ICs, the lithography range of DUV laser is from 193nm to 121nm now[4]. The CaF2 crys-tals are widely used as optical medium materials and important lithography lens elements due to its remark-able properties such as high and stable transmission at the ultraviolet region, broad transmittance range (from far UV to mid-IR), high laser damage threshold, low refractive index, low stress birefringence, and corrosion resistance.[5–7] As the lens of the lithography system, the lens surface of the two polarizations has different refractive indices, 收稿日期：2013–02–18。修订日期：2013–08–10。 基金项目：吉林省科技发展计划国际科技合作(20110747)；长春市国际科技合作计划(长科技合(2011086)资助项目。 第一作者：谷亮(1988—)，男，硕士研究生。 通信作者：曾繁明(1976—)，男，博士，副教授。Received date:2013–02–18. Revised date: 2013–08–10. First author: GU Liang (1988–), male, Master candidate. Correspondent author: ZENG Fanming (1976–), male, Ph.D., Associate Professor. E-mail: zengfm@https://www.doczj.com/doc/4a12802892.html, 第41卷第11期2013年11月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 41，No. 11 November，2013
高分子研究方法题库 1 在对聚合物进行各种光谱分析时，红外光谱主要来源于分子振动－转动能级间的跃迁；紫外-可见光谱主要来源于分子的电子能级间的跃迁；核磁共振谱主要来源于置于磁场中的原子核能级间的跃迁，它们实际上都是吸收光谱。 2、SEM 和TEM的三要素是分辨率、放大倍数、衬度。 2、在有机化合物中，解析谱图的三要素为谱峰的位置、形状和强度。 2 苯、乙烯、乙炔、甲醛，其1H化学位移值最大的是甲醛，最小的是乙炔，13C的化学位移值最大的是甲醛最小的是乙炔。 4、紫外光谱主要决定于分子中发色和助色基团的特性，而不是整个分子的特性。 3 差示扫描量热仪分功率补偿型和热流型两种。第107页 4 产生核磁共振的首要条件是核自旋时要有磁距产生。 5 当原子核处于外磁场中时，核外电子运动要产生感应磁场，核外电子对原子核的这种作用就是屏蔽作用. 6 分子振动可分为伸缩振动，弯曲振动 7 傅里叶红外光声光谱英文简称为FTIR-PAS.P28 8 干涉仪由光源，定镜，分束器，检测器等几个主要部分组成。P19 9 高聚物的力学性能主要是测定材料的强度和模量以及变形. 10 共混物的制样方法有流延薄膜法热压薄膜法溴化钾压片法P11 11 光声探测器和红外光谱技术结合即为红外声光谱技术. P27 12 核磁共振普与红外、紫外一样，实际上都是吸收光谱。红外光谱来源于分子振动-转动能级间的跃迁，紫外-可见吸收光谱来源于分子的电子能级间的跃迁。[P46] 13 核磁共振谱图上谱峰发生分裂，分裂峰数是由相邻碳原子上的氢数决定的，若分裂峰数为n，则邻碳原子氢数为n-1。 P50 15 红外光谱在聚合物研究中占有十分重要的位置，能对聚合物的化学性质、立体结构、构象、序态、取向等提供定性和定量的信息。P6 16 红外光谱中，波动的几个参数为波长、频率、波数和光速。 17 红外光谱中，在1300~1400cm，基团和频率的对应关系比较明确，这对确定化合物中的官能团很有帮助，称为官能团区． 18 红外活性振动能引起分子偶极矩变化Ｐ８ 19 红外区是电磁总谱中的一部分，波长在0.7~1000之间。 20 红外吸收光谱是直接地反映分子中振动能级的变化；而拉曼光谱是间接地反映分子中振动能级的变化。 21 记录X射线的方法有照相法和计数器法。P68 22 解析谱图三要素为谱峰位置形状和强度P/13 2 在紫外光谱中不同浓度的同一种物质，在某一定波长下的λmax处吸光度A的差异最大.所以测定最灵敏 23 聚合物的一般制样方法主要有流延薄膜法，热压薄膜法，溴化钾压片法 24 拉曼光谱研究高分子样品的最大缺点是：荧光散射。 25 拉曼位移的大小与入射光的频率无关，只与分子的能级结构有关。P30 26 凝胶渗透色谱对分子链分级的原理是体积排除理论。P96 27 凝胶渗透色谱仪的组成：系统自动进样系统加热恒温系统分离系统检测系统 28 强迫非共振法是研究聚合物粘弹动力学性能有效、普遍、重要的方法。P146 29 斯托克斯线或反斯托克斯线与入射光频率之差称为拉曼位移。P30 30 温度由低到高时，高聚物历经三种状态，即玻璃态，高弹态和粘流态。P2 31 现代热分析是指在程序控温之下，测量物质的物理性质随温度变化的一类技术P105
光敏高分子材料的研究进展 骆海强，重庆大学化学化工学院应用化学2班 摘要：由于当今材料科学技术的快速更迭，高分子材料逐渐成为材料科学领域中极具发展潜力的一类材料。在可利用能源不断缩减的今天，光敏高分子材料的研究力度大大提升，逐渐成为现代生活中不可或缺的部分。本文分别对光敏高分子材料的四大类——感光性高分子材料、光能转化高分子材料、光功能高分子材料及高分子非线性光学材料本身的特性及应用进行了综述性概括，以便快捷了解光敏高分子材料的特点。 0前言 随着材料科学技术相关研究人员在该领域的不断探索，高分子材料无论是在科研领域还是社会生活中，都扮演着极为重要的角色。在光电材料研究风气盛行的当下，太阳能电池、太阳能汽车等光能利用、转化设备普及的大环境下，光敏高分子材料的研究力度渐渐增加，也得到了许多理想的科研成果， 1光敏高分子材料概述 在光照下能表现出特别性能的高分子聚合物即为光敏高分子材料，是材料科学里一类主要的功能高分子材料，所触及范畴也较为普遍，如光致抗蚀剂、光导电高分子、高分子光敏剂等功能材料。 光敏高分子材料根据其自身在光照条件下所产生的反应类型及其展现出的特征性能，可以分成如下四类：感光性高分子材料、光能转化高分子材料、光功能高分子材料及高分子非线性光学材料。 现基于以上分类，对各种材料进行阐述。 2 感光性高分子材料 在光照下可以进行光化学反应的高分子材料常被称为感光性高分子材料。
根据其用途可分为光敏涂料和光刻胶。 2.1光敏涂料 2.1.1光敏涂料的作用机理 光敏涂料具有光敏固化功能，可以利用光交联反应或光聚合反应，使其中的低聚物聚合成膜或网状。经过恰当波长照射后，光敏涂料会快速固化，获得膜状物。因为固化过程较为稳定不易挥发溶剂，从而降低了排放，提高了材料利用，保障了安全性。而且由于是在覆盖之后才发生的交联，使图层交联度更好，机械强度也更稳固。 2.1.2光敏涂料的中常见低聚物的类型 以铁酸锌环氧酯错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。涂料为一类的环氧树脂型低聚物，在紫外光的处理下，给电冰箱表面上漆，能够是冰箱表面具有很好的柔顺性且不宜脱落。以含氟丙烯酸酯预聚物错误!未找到引用源。为一类的不饱和聚酯型低聚物，与光引发剂等结合后形成的混合型涂料，其硬度、耐挂擦力、附着力等性能大大提高。此外还有聚氨酯型低聚物错误!未找到引用源。及聚醚型低聚物。 2.2光刻胶（光致抗蚀剂） 2.2.1光刻胶的作用机理 生产集成电路的现有工艺中，通常会用这类感光性树脂覆盖在氧化层从而避免其被活性物质腐蚀。将设计好的图案曝光、显影，改变了其溶解性，其中树脂发生化学反应后去除了易溶解的物质，氧化层表面留下不溶部分，从而避免氧化层被活性物质腐蚀。 2.2.2光刻胶的分类 正性光刻胶和负性光刻胶错误!未找到引用源。是根据曝光前后涂膜的溶解性来分类的。其中正性光刻胶受光后会降解，被显影液所消融；而与之相反，在光照后，负性光刻胶获得的图形恰好与掩膜板图形互补，即曝光处会发生交链反应形成不溶物残余在表面形成图像，而非曝光处则如正性光刻胶同样被消融，。 根据光刻胶所吸收的光的紫外波长，还可将其分为深紫外(i-线，g-线)光刻胶，远紫外(193 nm)光刻胶和极紫外(13. 5nm)光刻胶错误!未找到引用源。。Lawrie等错误!未找到引用源。经过多次实践合成了一种感光灵敏度为4~6 mJ/cm2、分辨率为22.5 nm的
塑料的光学特征包括两类： 一类为传递特性，包括光的透过、反射、散射及折射等；另一类为光的转换特性，包括光的吸收、光热、光化、光电及光致变色等。 常用可表征光的传递特性指标有透光率、雾度、折射率、双折射及色散等。在上述指标中，透光率和雾度两个指标主要表征材料的透光性，而折射率、双折射及色散三个指标主要用于表征材料的透光质量。一种好的透明性材料，要求上述性能指标优异且均衡。 1．透光率（Tt） 透光率是表征树脂透明程度的一个最重要性能指标。一种树脂的透光率越高，其透明性就越好。 塑料制品透明的条件有两个： 一为制品是非结晶体；二为虽部分结晶但颗粒细小，小于可见光波长范围，不妨碍太阳光光谱中可见光和近红外光的透过。 任何一种透明材料的透光率都达不到100%，即使是透明性最好的光学玻璃的透光率一般也难以超过95%。 造成人射光通量在媒体中损失的主要原因有如下几个方面。 (1)光的反射即入射光进入聚合物表面而返回的光通量。反射光通量占光在透过媒体时损失的大部分。 衡量光的反射程度可用反射率?表征，反射率可通过其折射率(n)进行计算，两者关系如下。 例如，PMMA的折射率n= 1.492，则其R经计算为 3.9%说明PMMA的反射光比较小，透光率大，透明性好。
(2)光的吸收入射到聚合物上的光通量既没有透过也没有反射部分的光通量即为光的吸收。优良的透明塑料光的吸收很小。 光线吸收的大小取决于聚合物本身的结构，主要指分子链上原子基团与化学键的性质。 例如，含有双键（冗键）的聚合物易于吸收可见光而产生能级的转移。 还以PMMA为例，其透光率一般为93%，反射率为 3.9%，则其余 3.1%即为光的吸收与光的散射两者之和。 (3)光的散射即光线入射到聚合物表面，既没有透过也没有反射和吸收的一部分光通量，其占有比重比较小。 造成光散射的原因有： 制品表面粗糙不平，聚合物内部结构不均匀如分子量分布不均匀、无序相与结晶相共存等。 结晶聚合物的散射比较严重，只有结晶聚合物的晶体颗粒小于可见光波长时，才能像非晶聚合物那样不引起散射，光线全部透过，提高透明度。如P E、PP等结晶聚合物只有用快速冷却的方法才可得到低结晶度、晶体颗粒细的制品，取得一定的透明性；但对有些结晶塑料品种而言，要想控制太低的结晶度很困难，总有部分光被散射，造成薄膜的半透明。另外，通过拉伸的方法可使结去晶颗粒变细，并使透明度迅速提高，如可使BOPP膜的透明性迅迅速提高。只有TPX塑料比较特殊，其结晶颗粒比较小，无论结晶度大小，制品都透明。 2．雾度 雾度又称为浊度，它可衡量透明或半透明材料不清晰或混浊的程度，是表征散射的指标。雾度的产生是由于材料内部或外部表面光散射造成的云雾状或混浊的外观。雾度的定义为材料散射光通量与透过材料光通量之比的百分数。
高分子材料的力学性能及表征方法 聚合物的力学性能是高分子聚合物在作为高分子材料使用时所要考虑的最主要性能。它牵涉到高分子新材料的材料设计，产品设计以及高分子新材料的使用条件。因此了解聚合物的力学性能数据，是我们掌握高分子材料的必要前提。聚合物力学性能数据主要是模量（E），强度（σ），极限形变（ε）及疲劳性能（包括疲劳极限和疲劳寿命）。由于高分子材料在应用中的受力方式不同，聚合物的力学性能表征又按不同受力方式定出了拉伸（张力）、压缩、弯曲、剪切、冲击、硬度、摩擦损耗等不同受力方式下的表征方法及相应的各种模量、强度、形变等可以代表聚合物受力不同的各种数据。由于高分子材料类型的不同，实际应用及受力情况有很大的差变，因此对不同类型的高分子材料，又有各自的特殊表征方法、例纤维、橡胶的力学性能表征。 表征方法及原理 （1）拉伸性能的表征 用万能材料试验机，换上拉伸实验的样品夹具，在恒定的温度、湿度和拉伸速度下，对按一定标准制备的聚合物试样进行拉伸，直至试样被拉断。仪器可自动记录被测样品在不同拉伸时间样品的形变值和对应此形变值样品所受到的拉力（张力）值，同时自动画出应力－应变曲线。根据应力-应变曲线，我们可找出样品的屈服点及相应的屈服应力值，断裂点及相应的断裂应力值，样品的断裂伸长值。将屈服应力，断裂应力分别除以样品断裂处在初制样时样品截面积，即可分别求出该聚合物的屈服强度σ屈和拉伸强度（抗张强度）σ拉值。样品断裂伸长值除以样品原长度，即是聚合物的断裂伸长率ε。应力－应变曲线中，对应小形变的曲线中（即曲线中直线部分）的斜率，即是聚合物的拉伸模量（也称抗张模量）E值。聚合物试样拉伸断裂时，试样断面单维尺寸（厚或宽的尺寸）的变化值除以试样的断裂伸长率ε值，即为聚合物样品的“泊松比”（μ）的数值。 （2）压缩性能、弯曲性能、剪切性的表征。 用万能材料试验机，分别用压缩试验，弯曲试验，剪切试验的样品夹具，在恒定的温度、湿度及应变速度下进行不同方式的力学试验。并根据不同的计算公式，求出聚合物的压缩模量、压缩强度、弯曲模量、弯曲强度、剪切模量、剪切强度等数据。 （3）冲击性能的表征。 采用摆锤式冲击试验机，按一定标准制备样品，在恒定温度、湿度下，用摆锤迅速冲击被测试样，根据摆锤的质量和刚好使试样产生裂痕或破坏时的临界下落高度及被测样品的截面积，按一定公式计算聚合物试样的冲击强度（或冲击韧性单位为J/cm2）。 （4）聚合物单分子链的力学性能。 用原子力显微镜（AFM）。将聚合物样品配成稀溶液，铺展在干净玻璃片上，除去溶剂后得到一吸附在玻璃片上的聚合物薄膜（厚度约90mm）。用原子力显微镜针尖接触、扫描样品膜，由于针间与样品中高分子的相互作用，高分子链将被拉起，记录单个高分子链被拉伸时拉力的变化，直至拉力突然降至为零。可得到若干高分子链被拉伸时的拉伸力和拉伸长度曲线，由此曲线可估算单个高分子链的长度和单个高分子从凝聚态中被拉出时的“抗张强度”。所用仪器 万能材料试验机 摆锤式冲击试验机
光学表征技术 光学基本知识 引子： 这章将介绍在半导体工业中最常见的光学表征技术。由于光学表征是非接触式的，而接触式的方法总式破坏性的，因此这个优点使得它成为一个另人关注的方法。 光学方法可分成三大块：光度测量方法——测量反射或投射光的幅度；干涉法——测量反射或投射光的相位；偏振法——测量反射光椭圆率。 主要光学技术可以用这个图表示：发射，发射，吸收，透射。都将在这章得到讨论。 光学方法采用紫外光到外红外光段的电磁谱。参数有：波长——λ，能量——E/h ν，波数——WN 。 基本公式： 341.239710 1.239710 1.2397()()()()hc E h eV nm m A νλλλμλ??===== 光学显微镜 光学显微镜的简单结构如下图所示，有物镜和目镜组成。 光学显微镜有几个重要概念：分辨率，放大率和对比度。 先来看分辩率。由于光具有波粒二相性，解释很多实验现象就可以通过两方面来解释。 Airy 最先计算出了衍射图象，对于一个直径为d 的圆形光圈，第一个最小光区的角度可由下式计算 1.22sin()d λα= 中心区域包含主要光线的，叫做Airy 或者是衍射盘。 可以通过一些实验来观察这一现象，让光源透过一个小孔来照射到纸板上，就能观看到这一有趣的现象，当然是要在一个暗室里进行。在足够的光照下，可以被检测的物体并没有最小尺寸的限制。 当有两个点光源的时候，假设相距s ，就会产生叠影图象，如这个图所示。但当
两者靠近时并不能轻易得区分这两个点光源。Raleigh 认为能被区分的条件是一点的最大中心区和另一个的最小中心是一致的。也就是指两个光盘的中心都在对方的盘边上。这时中心的峰值降为单点峰值的80％。 0.610.61sin()s n NA λλθ== 这个公式给出了分辨率的计算方法，分辨率就是一个物体两部分或两点之间的最小距离。n 是物体与物镜间介质的折射率，θ是透镜对物体的半角。数值孔径NA 通常是刻在物镜上的，是表示透镜的分辨能力和形成的图象亮度的数值。这个值越高，那么这个透镜的性能也就越好。高分辨率，低的s 值。由前面的式子知，可以调整三个变量来增加或者减小s 。例如波长，蓝光的分辨率高于红光。还可以增加观察角度直到90度，NA 的实际上限是0.95。还有就是采用液体替代透镜与物体之间的空气，即提高折射率。比如采用水（n=1.33），甘油（n=1.44），油（n=1.5-1.6），但是油对NA 的限制影响s ，对绿光（λ＝0.5m μ）s 只有0.25m μ。 但是高的NA 需要减少视场的深度以及减小工作范围，物体面的焦点到物镜表明的距离。这个关键概念就是焦深，可以同时处于焦点范围内的成像空间，公式是 24focus D NA λ = 同时处于焦点的集成电路的顶低两面放大200倍也是不够的。就有另一个概念场深，可以同时处于焦点内的物体空间： field D == 焦深和场深都是随着NA 的增加而减小。可以通过增加物镜的工作距离获得物镜与样品之间的更高的清晰度。 放大倍数M 是显微镜分辨能力的一个重要参数。分辨能力就是眼睛、显微镜、相机、或者图片能够提供的最高的细节。 max 1.4700min 0.002 imumNAofmicroscope M imumNAofeye === 另一种描述方法是分辨率极限的比率 lim ()200200800lim ()0.610.25itofresolution eye m m M NA NA itofresolution microscope NA m μμλμ====
光学高分子材料简述及性能表征
光学高分子材料简述及性能表征 摘要：高分子材料在光学领域得到了广泛的应用，作为大型光学元器件的背投屏幕更是利用先进的高分子材料技术获得了各种优异的性能。简单介绍了背投屏幕的分类、材料和制造工艺，以及光学高分子材料的历史、分类和新的发展，以及主要性能表征。 前言：背投屏幕是背投显示的终端，在很大程度上影响整个光学显示系统的性能。背投屏幕分为背投软质屏幕、背投散射屏幕和背投光学屏幕。背投软质屏幕具备廉价、运输安装方便等优点，但是亮度均匀性比较差、严重的“亮斑效应”、光能利用率低、可视角度小等。分辨率低和对比度低。散射屏幕视角大、增益低、“亮斑效应” 明显。采用不同的工艺制造。有些采用在压克力板材表面进行雾化处理，增加散射。有些应用消眩光玻璃模具复制表面结构，基材内添加光扩散剂及调色剂制造。有些为降低成本直接在透明塑料板材表面粘贴背投软质屏幕制造。现在应用最广泛的就是微结构光学型背投影屏幕。光学型背投影屏幕指的是利用微细光学结构来完成光能 分布、实现屏幕功能的这一类屏幕。主要有FL
型（Fresnel lens-lenticular lenses）、FD型(Frensnel lens-Diffusion cover)、FLD型（Fresnel lens-Lenticular lenses-Diffusion cover）、BS型(Fresnel lens-Lenticular lenses-Black strips)。 微光学结构复制主要采用模压或铸造等复制技术。铸塑又称浇铸，它是参照金属浇铸方法发展而来的。该成型方法是将已准备好的浇铸原料（通常是单体，或经初步聚合或缩聚的浆状聚合物与单体的溶液等）注入一定的模具中，使其发生聚合反应而固化，从而得到与模具型腔相似的制件。这种方法也称为静态铸塑法。静态铸塑技术可用来将电铸镍模具板上的微光学图形转移到塑料表面。铸塑法得到的制件无针眼，无内力应变，无分子取向。重要的是，对于非晶态塑料来说，静态铸塑得到的制件相对于其它工艺一般具有更高的透光率，表现出优越的光学性质。背投光学屏幕属于大尺寸微光学元件，由于体积较大用模压工艺生产存在加工设备复杂、成本高、合格率低的缺点，主要用浇铸工艺来生产。 正文：高分子材料应用于光学领域最早由Arthur Kingston开始，他于1934年取得了注
《功能高分子材料》复习题 一、功能高分子材料按其功能性可以分为几类？ 功能高分子可从以下几个方面分类： 1.力学功能材料： 1)强化功能材料，如超高强材料、高结晶材料等； 2)弹性功能材料，如热塑性弹性体等。 2.化学功能材料： 1)分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等； 2)反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂； 3)生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。 3.物理化学功能材料： 1)耐高温高分子，高分子液晶等； 2)电学功能材料，如导电性高分子、超导高分子，感电子性高分子等； 3)光学功能材料，如感光高分子、导光性高分子，光敏性高分子等； 4)能量转换功能材料，如压电性高分子、热电性高分子等。 4.生物化学功能材料： 1)人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等； 2)高分子药物，如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等； 3)生物分解材料，如可降解性高分子材料等。 二、说明离子交换树脂的类型及作用机理？试述离子交换树脂的主要用途。 1.阳离子交换树脂。机理：解离出阳离子、并与外来阳离子进行交换； R-SO3H+M+——R-SO3M+H+ 2.阴离子交换树脂。机理：解离出阴离子、并与外来阴离子进行交换。 RN+H3OH-+X-——RN+H3X-+OH- 3.应用： 1）水处理：包括水质的软化、水的脱盐和高纯水的制备。 2）冶金工业：分离、提纯和回收铀、钍等超铀元素、稀土金属、重金属、轻金属、贵金属和过渡金属。 3）原子能工业：包括核燃料的分离、提纯、精制、回收等，还是原子能工业废水去除放射性污染处理的主要方法。 4）海洋资源利用：从海洋生物（例如海带）中提取碘、溴、镁等重要化工原料，用以海水制取淡水。 5）食品工业：制糖、酿酒、烟草、乳品、饮料、调味品等食品加工中都有广泛地应用。 6）医药工业：例如在药物生产中用于药剂的脱盐、吸附分离、中和及中草药有效成分的提取等。 7）化学工业：在化学实验、化工生产上是重要的单元操作，普遍用于多种无机、有机化合物的分离、提纯、浓缩和回收等。 8）环境保护：在废水、废气的浓缩、处理、分离、回收及分析检测上都有重要应用，已普遍用于电镀废水、造纸废水、矿冶废水、生活污水、影片洗印废水、工业废气等治理。
高分子聚合物的表征方法及常用设备 高分子聚合物的结构形貌分为微观结构形貌和宏观结构形貌。微观结构形貌指的是高分子聚合物在微观尺度上的聚集状态，如晶态，液晶态或无序态（液态），以及晶体尺寸、纳米尺度相分散的均匀程度等。高分子聚合物的的微观结构状态决定了其宏观上的力学、物理性质，并进而限定了其应用场合和范围。宏观结构形貌是指在宏观或亚微观尺度上高分子聚合物表面、断面的形态，以及所含微孔（缺陷）的分布状况。观察固体聚合物表面、断面及内部的微相分离结构，微孔及缺欠的分布，晶体尺寸、性状及分布，以及纳米尺度相分散的均匀程度等形貌特点，将为我们改进聚合物的加工制备条件，共混组份的选择，材料性能的优化提供数据。 高分子聚合物结构形貌的表征方法及设备包括： 1.偏光显微镜（PLM） 利用高分子液晶材料的光学性质特点，可以用偏光显微镜观测不同高分子液晶，由液晶的织构图象定性判断高分子液晶的类型。 2.金相显微镜 金相显微镜可以观测高分子聚合物表面的亚微观结构，确定高分子聚合物内和微小缺陷。体视光学显微镜通常被用于观测高分子聚合物体表面、断面的结构特征，为优化生产过程，进行损伤失效分析提供重要的信息。 3、体视显微镜 使用体视显微镜时需要注意在取样时不得将进一步的损伤引入受观测的样品。使用金相显微镜时，受测样品需要首先在模具中固定，然后用树脂浇铸成圆柱形试样。圆柱的地面为受测面。受测面在打磨、抛光成镜面后放置于金相显微镜上。高分子聚合物亚微观结构形貌的清晰度取决于受测面抛光的质量。 4.X射线衍射 利用X射线的广角或小角度衍射可以获取高分子聚合物的晶态和液晶态组织结构信息。有关内容参见高分子聚合物的晶态和高分子聚合物液晶态栏目。 5.扫描电镜（SEM） 扫描电镜用电子束扫描聚合物表面或断面，在阴极射线管上（CRT）产生被测物表面的影像。对导电性样品，可用导电胶将其粘在铜或铝的样品座上，直接观察测量的表面；对绝缘性样品需要事先对其表面喷镀导电层（金、银或炭）。 用SEM可以观察聚合物表面形态；聚合物多相体系填充体系表面的相分离尺寸及相分离图案形状；聚合物断面的断裂特征；纳米材料断面中纳米尺度分散相的尺寸及均匀程度等有关信息。 6.透射电镜（TEM） 透射电镜可以用来表征聚合物内部结构的形貌。将待测聚合物样品分别用悬浮液法，喷物法，超声波分散法等均匀分散到样品支撑膜表面制膜；或用超薄切片机将高分子聚合物的固态样样品切成50nm薄的试样。把制备好的试样置于透射电子显微镜的样品托架上，用TEM可观察样品的结构。利用TEM可以观测高分子聚合物的晶体结构，形状，
康尔高分子复合板板材结构及技术特点分析介绍 1、基材是用福人牌中密度板，密度为 710-730 ，达到欧洲环保的 E1 级标准。不含任何有害的易挥发性物质。 2、背面用进口耐污的纯三聚氢氨面材贴面，耐磨且更易清洗。 3、表面用世界先进的 PUR 胶水粘合一层高分子复合材料，胶水特性：目前航天部门指定胶水，永远不脱胶。高分子复合材料特性：是我公司用两年时间反复试验后，开发出的一种 PVC 、 PET 、 Acrylic 等高分子材料的聚合体，在抗黄变、抗冲击、阻燃、耐变形、耐污和耐磨等方面在同类产品上有显著提高，是目前国际上最优质的产品。 4、使用全中国引进的第一条欧洲最先进的贴合设备，有效提高了板材表面的平整度，克服了同类产品表面不平整的缺点。 5、高分子复合材料是在原先 UV 类产品上的改良产品，除拥有原先 UV 产品的特性外，还解决了 UV 类产品常见的色差、起皱等问题，而且颜色更趋于流行时尚。 6、门板封边采用欧式的封边技术，使门板更具完美品质。铝合金封边：简洁、大方、质感分明；同色封边：幽雅、柔和、浑然一体； 高分子复合材料产品与传统类 UV 产品的理化性能对比 PET材料，其化学名称是聚对苯二甲酸乙二酯。分子结构高度对称，具有很好的光学性能和耐侯性，PET做成的各种材料均具有强度大、透明性好、无毒、防渗透、高环保等优点。因此，被广泛应用在各类食品、药品、无毒无菌的包装材料，包装瓶，电子电器，汽车配件等方面。 PET板材是目前最为环保的橱柜、衣柜门板用材料之一，其性能解析如下： 一、材料解析：
PET材料因其高环保性、无毒、达到食品级（PET材料具有强度大、透明性好、无毒、防渗透、高环保等优点。被广泛应用在各类食品、药品、无毒无菌的包装材料：像保鲜膜、饮料瓶、食用油包装瓶均是由PET材料做成）而广泛受到国内外装饰业界的关注，这也是PET 材料的最大卖点，因为现在的消费者越来越关注环保，也愿意为这类产品多花价钱买单。现在国内知名品牌像海尔高端F0橱柜(即海尔零甲醛橱柜门板全面选用PET)、柯乐芙、东方邦太等厂家的PET产品也已全面上市。 二、面材构成： 表层材料由两层构成，上层采用PET材料（表面透明部分），下层为PVC颜色膜材料。采用当今世界耐磨、耐污的美国杜邦化工原料进口添加剂，使用当今流行的德国真空覆膜技术制作而成，具有耐磨、耐压、耐高温、抗腐蚀、耐老化等特点；基材为经过国家环保认证的高环保型E0/E1级优质中密度纤维板。 PE T复合材料具有强度大、透明性好、无毒、防渗透、高环保达到食品级等优点。因此，被广泛应用在各类食品、药品、无毒无菌的包装材料：像保鲜膜、饮料瓶、食用油包装瓶均是由PE T材料做成）现在国内很多知名品牌像海尔高端F0橱柜(即海尔零甲醛橱柜门板全面选用PE T)、柯乐芙、科宝等厂家的PE T产品已全面上市。 产品优势：
摘要 本文主要综述了高分子聚合物及其表征方法和检测手段。首先，从不同角度对高分子聚合物进行分类，并对高分子聚合物的结构，生产，性能做了一个简单的介绍。其次，阐述了表征和检测高分子聚合物的常用方法，例如：凝胶渗透色谱、核磁共振（NMR）、红外吸收光谱（IR）、激光拉曼光谱（LR）等。最后，介绍了检测高分子聚合物的常用设备，例如：偏光显微镜、金相显微镜、体视显微镜、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜等。 关键词：聚合物；表征方法；检测手段；常用设备
ABSTRACT This paper mainly summarizes the polymer and its detection means.First of all, this paper made a simple introduction of the polymer structure, production performance. Secondly, it describes the detection methods of polymers, such as: gel permeation chromatography, nuclear magnetic resonance (NMR), infrared absorption spectroscopy (IR), laser Raman spectroscopy (LR).Finally, it describes the common equipment used to characterize and detection of polymers, such as: polarizing microscope, metallographic microscope, microscope, X ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, atomic force microscopy. Key words：Polymer; Characterization; Testing means; common equipment
《高分子材料分析测试与表征》实验教学大纲 课程名称：高分子材料分析测试与表征课程编号：050332024 课程类别：专业基础课课程性质：选修 适用专业：高分子材料与工程 课程总学时：32 实验（上机）计划学时：8 开课单位：材料科学与工程学院 一、大纲编写依据 1.高分子材料与工程专业2017版教学计划； 2. 高分子材料与工程专业《近代材料研究方法》理论教学大纲对实验环节的要求； 3. 近年来《近代材料研究方法》实验教学经验。 二、实验课程地位及相关课程的联系 1.《近代材料研究方法》是高分子材料与工程专业基础课程； 2.本实验项目是《近代材料研究方法》课程知识的运用； 3.本实验项目是理解和运用材料分析检测手段以及对检测结果进行分析标定的基础； 4.本实验以《材料科学基础》、《物理化学》、《大学物理》、《高分子物理》和《高分子 化学》为先修课。 5.本实验对毕业论文等工作具有指导意义。 三、实验目的、性质和任务 1.熟悉X射线衍射仪、紫外可见光分光光度计和热重分析仪 2.能够对X射线衍射图谱进行标定，能够利用粉末衍射卡片对单相物质进行物相鉴 定 3.了解扫描电镜、能谱仪和红外光谱仪的结构 4.通过实际分析，明确扫描电镜、红外光谱仪、紫外可见光分光光度计和热重分析 仪的用途 5.理解X射线衍射、光谱分析和热分析的基本理论，训练运用上述分析手段的基本 技能，掌握科学的实验方法； 6.培养学生观察问题、分析问题和独立解决问题的能力 7.通过设计性实验训练，使学生初步掌握如何根据需要选择合适的检测手段； 8.培养正确记录实验数据和现象，正确处理实验数据和分析实验结果的能力以及正 确书写实验报告的能力。 四、实验基本要求 1.实验项目的选定依据教学计划对学生工程实践能力培养的要求； 2.巩固和加深学生对X射线衍射、扫描电镜、紫外可见光分光光度计和热重分析仪等 基础知识的理解，提高学生综合运用所学知识的能力； 3.实验项目要求学生综合掌握本课程基本知识，并运用相关知识自行设计实验方案；
光学高分子材料简述及性能指标 光学高分子材料种类繁多，应用也不尽相同，但一般都包含三大类技术指标：光学性能、机械性能、热学性能。 光学性能主要包括折射率和色散、透过率、黄色指数及光学稳定性。 折射率和色散是光学材料的最基本性能。在透镜设计中，为使透镜超薄和低曲率必须寻求高折射率的光学材料，而校正色差要求有两组阿贝数不同的材料，即冕牌系列(低色散，阿贝数>50)和火石系列(高色散，阿贝数<40)。光学玻璃的折射率和色散有较大的选择余地，而光学塑料的选择范围却十分有限，尤其是冕牌系列光学塑料。透明塑料折射率的测定最常用的方法是折射仪法。阿贝折射仪是最广泛用于测定折射率的折射仪。 透过率是表征树脂透明程度的一个重要性能指标，一种树脂的透过率越高，其透光性就越好。透过率的定义为：透过材料的光通量（T2）占入射到材料表面上的光通量(T1)的百分率。任何一种透明材料的透光率都达不到100%，即使是透明性最好的光学玻璃的透光率一般也难以超过95%。 聚合物光学材料在紫外和可见光区的透光性和光学玻璃相近，在近红外以上区域不可避免的出现碳氢振动所引起的吸收。通常，光学塑料在可见光区透光率的损失主要由以下三个因素造成：光的反射；光的散射；光的吸收。 黄色指数是无色透明材料质量和老化程度的一项性能指标，由分光光度计的读数计算而得，描述了试样从无色透明或白色到黄色的颜色变化。这一实验最常用于评价一种材料在真实或模拟的日照下的颜色变化。而对于透明塑料材料来说，由于原料纯度或加工条件等因素的影响，可能自身带有一定颜色。 光学树脂如同多数有机物质一样存在着耐候和耐老化问题，因此树脂的结构和加工工艺以及使用环境对树脂的光学性能有较大的影响。在一定使用期限内，光学参数的稳定性尤为关键，这个指标直接决定产品的使用性能。采用人工加速老化中的全紫外线老化的方法检测树脂的光学稳定性。全紫外线老化法主要模拟阳光中的紫外线．全紫外线强度比相应太阳紫外强度高几倍。正是短波紫外线对有机材料老化起了主要作用，这样会大大地提高了老化加速率，也是全紫外老化的最突出优点。同时可以进行温度、湿度、雨淋等环境因素的模拟。这一老化方法其紫外强度等参数可以监控，试验重复性好。 韧性(耐冲击性能)和表面硬度(耐磨性)是光学高分子材料的重要机械性能。 冲击强度是衡量材料韧性的一种强度指标。冲击强度是使材料在冲击力的作用下折断，通常把折断时截面吸收的能量定义为材料的冲击韧性。冲击实验主要有弯曲梁式（摆锤式）冲击、落锤式冲击和高速拉伸试验三类。 无定型聚合物的韧性主要与其分子结构有关。主链上酯键、醚键、碳-碳键可以自由旋转，因而材料具有较好的韧性，如PC是光学塑料中抗冲击性能最好的材料;带有较大
材料科学实验讲义 (一级实验指导书) 东华大学材料科学与工程中心实验室汇编 2009年7月 一、实验目的和要求 1、掌握透过率、全反射和漫反射测定的基本原理； 2、掌握透过率、全反射和漫反射测定的操作技能； 3、测定聚合物膜和无机非金属材料的薄膜的透过率和全反射率，学会测定无机材料粉末的漫反射光谱。 4、针对不同的材料形式(如薄膜，粉末等)能判断该如何选择不同的测试模式。 二、实验原理 光学性能是材料的重要也是最常用的性能之一，薄膜、陶瓷、玻璃、粉末、聚合物、人工晶体甚至胶体的性能评价都离不开光学性能的表征。本实验中所涉及到材料的光学性能主要是指透过率、反射率尤其是漫反射模式测定的反射率等光学性能的测定，涉及的材料包括聚合物、粉末和玻璃等。 在通常所用的分光光度法中，常常将待测定的物质溶解在溶剂中，通过比色来定性或定量物质的含量或浓度等。一些无机粉末或者聚合物本身并不溶于常见的溶剂中，将这些不溶解的物质分散在液体介质中得到的是消光光谱而不是吸收光谱，测定的是消光(Extinction)而不仅仅是吸收(Absorption)。另外，对薄膜材料来说，能进行原位测定是重要的，因为在溶解过程中往往改变了材料的状态，所测定的也不再是实际应用中所要知道的结果。薄膜、粉末等是实际应用中常见的材料形式，这些材料的光学性能的测定对材料提出了更高的要求。 目前中高档的紫外-可见分光光度计均可选配积分球附件来测定物质的漫反射光谱(UV-vis diffuse reflenctance spectrum，UV-vis DRS)，UV-vis DRS特别适用粉末样品的测定。聚合物、聚合物与无机物的杂化材料、多种无机化合物半导体均可用UV-vis DRS进行测定。带积分球的分光光度计还可测定玻璃、有机玻璃、塑料制品的透过率和反射率等。下面就有机物、无机物和化合物的紫外－可见光谱的原理作详细的介绍： 1、有机物的紫外—可见吸收光谱： 分子的紫外—可见吸收光谱是基于物质分子吸收紫外辐射或可见光，其外层电子