Конструкционные пластмассы
ОПТИЧЕСКИ ПРОЗРАЧНЫЕ ПОЛИМЕРЫ
жүктеу/скачать 12,88 Mb.
|
Кн Архипова Полимеры с комплексом особых свойств (копия)
- Бұл бет үшін навигация:
- Химическая структура и физические свойства.
| 2. ОПТИЧЕСКИ ПРОЗРАЧНЫЕ ПОЛИМЕРЫ
Одним из специальных свойств, присущих лишь некоторым определенным полимерам, является прозрачность, т.е. свойство пропускать большую часть видимого спектра света при малом его отражении и поглощении. Прозрачные твердые материалы на основе органических полимеров называются органическими стеклами. Коэффициент поглощения света в полимерных стеклах не превышает 0.4% на 1 см. По оптической прозрачности все органические стекла делятся на прозрачные в блоке и прозрачные только в пленках (тонких листах). Химическая структура и физические свойства. К органическим стеклам относят следующие полимеры: полиакрилаты, т.е. гомо- и сополимеры эфиров акриловых кислот, полистирол и некоторые его сополимеры, аморфные гомо- и сополимеры полиэтилентерефталата, поликарбонаты (полиэфиры угольной кислоты), полимеры аллиловых соединений, некоторые эфиры целлюлозы, литые эпоксидные и фенолформальдегидные материалы. По своим физико-химическим свойствам органические стекла существенно отличаются от других прозрачных тел, таких как кристаллы или неорганическое (силикатное)стекло. Полимерные стекла обладают невысокой плотностью (примерно в 3 раза меньше, чем силикатное стекло), малой хрупкостью, т.е. большей ударной прочностью, низкой теплопроводимостью (в пять раз ниже, чем неорганическое стекло). Оптические свойства полимеров также имеют ряд существенных отличий. Качество стекол определяют по нескольким основным характеристикам: коэффициенту светопропускания (%), области и величине светопоглощения, показателю преломления (nD). Собственное электронное поглощение в полимерах связано с наличием в макромолекулах хромофорных групп: карбоксильных (СООН), карбонильных (С═О), нитрильных (С≡N), бензольных ядер и др. Например, поглощение в полиакрилатах в области 190-200 нм связано с поглощением карбонильной группой. В инфракрасной области полимеры поглощают за счет внутримолекулярных колебаний (валентных и дефармационных). Высокочастотными являются колебания связи С–Н и О–Н (3000см-1). В ближней ИК- и видимой областях поглощение связано с обертонами и составными частотами именно этих колебаний. На величину и область светопоглощения большое влияние оказывает наличие различных примесей, поглощающих излучение. Поэтому для достижения высокой прозрачности решающее значение имеет выбор способа синтеза полимера, применение особо чистых исходных мономеров, проведение процесса получения полимера в условиях, исключающих контакт с ионами переходных металлов, поглощающих световой поток, отсутствие в полимере остаточного количества мономера, микровключений и воздушных пузырей. Наряду с прозрачностью другая характеристика органического стекла- показатель преломления часто играет решающую роль при выборе состава полимера и расчете оптических систем. Интервал изменений показателя преломления для полимерных стекол составляет 1,33-1,7, для неорганических он несколько шире 1,44-2,35. На его величину также влияет наличие примесей, загрязнений, сорбционная вода, растворители. Так, например, наличие 1% мономера в полиметмлметакрилате изменяет показатель на 8·10-4. Существенным недостатком полимерных стекол является зависимость их показателя преломления от температуры. Температурный коэффициент показателя преломления составляет (1,0-2,0)·10-4 на 10С, что на порядок больше, чем для силикатных стекол. На показатель преломления оказывает влияние температура стеклования полимера, а также его молекулярная масса. В области температур ниже температуры стеклования показатель преломления не зависит от молекулярной массы, а зависит только от температуры. При переходе через Тст. показатель преломления сильно меняется в связи с существенным изменением молекулярного объема. Важной характеристикой оптических полимеров является оптическая однородность, т.е. постоянство показателя преломления в объеме материала. Причиной нарушения однородности служат механические напряжения в полимере, различия в физической структуре и химическая неоднородность. Кристаллические и амфорные области, присутствующие в кристаллических полимерах различаются по плотности и показателю преломления. В таких полимерах прозрачность увеличивается при получении микрокристаллитов. Однако, при этом значительно падает механическая прочность. В блоксополимерах или полимерах со взаимнопроникающей сетчатой структурой происходит микроскопическое разделение фаз, образуется полифазная структура и на границе раздела фаз меняется показатель преломления. Таким образом, для получения прозрачных полимеров требуется наличие физической и химической однородности, крайне малое количество примесей и аморфная структура полимера. Исключением является поли-4-метилпентен-1 из-за совпадения коэффициентов преломления кристаллических и аморфных областей в этом кристаллическом полимере. В таблице 12 приводятся некоторые наиболее употребительные органические стекла, их оптические и физико-механические характеристики. Рассмотрим подробнее некоторые из основных оптически прозрачных полимеров. жүктеу/скачать 12,88 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|