CN113736005A - 透镜用亚克力浇铸板及其制备方法 - Google Patents

透镜用亚克力浇铸板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

透镜用亚克力浇铸板，所述透镜用亚克力浇铸板的材料包括甲基丙烯酸甲酯、高温引发剂、脱模剂、低温引发剂和交联剂；所述透镜用亚克力浇铸板的材料按照重量份的比例为甲基丙烯酸甲酯(90～99.5)％、高温引发剂(0.01～0.1)％、脱模剂(0.05～5)％、低温引发剂(0.01～0.1)％和交联剂(0.5～10)％。本发明选用不同组分脱模剂并耦合反应交联技术，解决菲涅尔透镜在模压过程难开模问题，可提升下游制造菲涅尔透镜产品合格率，减少因开模导致的产品破碎；本发明制成的菲涅尔透镜增加了耐热性，可使得制造的菲涅尔透镜可长期高温使用。

Description

透镜用亚克力浇铸板及其制备方法
技术领域
本发明属于透镜用亚克力浇铸板的加工技术领域，特别涉及透镜用亚克力浇铸板及其制备方法。
背景技术
菲涅尔透镜又名螺纹透镜，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是根据光的干涉及扰射以及相对灵敏度和接收角度要求来设计的；它工作原理十分简单：假设一个透镜的折射能量仅仅发生在光学表面(如：透镜表面)，拿掉尽可能多的光学材料，而保留表面的弯曲度。另外一种理解为透镜连续表面部分“坍陷”到一个平面上。从剖面看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，中心部分是椭圆型弧线。每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成中心焦点，也就是透镜的焦点。每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜，把光线调整成平行光或聚光。这种透镜还能够消除部分球形像差。
亚克力是高透明高分子，透光率可达92％以上，是制造菲涅尔透镜的理想材料，具体制造菲涅尔透镜的工艺为模压工艺。模压PMMA制造菲涅尔透镜脱模性问题，因制造菲涅尔透镜模具表面为致密凹凸的圆形，极大的增加了材料与模具之间的表面面积，增加了脱模难度。制成的菲涅尔透镜需要在60-80℃的条件下，长期使用，需要保证PMMA浇铸板材耐热性，以满足耐高温性。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了透镜用亚克力浇铸板及其制备方法，具体技术方案如下：
透镜用亚克力浇铸板，所述透镜用亚克力浇铸板的材料包括甲基丙烯酸甲酯、高温引发剂、脱模剂、低温引发剂和交联剂；所述透镜用亚克力浇铸板的材料按照重量份的比例为甲基丙烯酸甲酯(90～99.5)％、高温引发剂(0.01～0.1)％、脱模剂(0.05～5)％、低温引发剂(0.01～0.1)％和交联剂(0.5～10)％。
进一步的，所述高温引发剂包括偶氮二异庚腈，所述低温引发剂包括偶氮二异丁腈，所述交联剂包括乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸中的一种；所述脱模剂包括非离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂中的一种或者多种。
进一步的，所述非离子型表面活性剂包括烷基葡糖苷，脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦，聚山梨酯；所述阴离子表面活性剂包括脂肪酸盐，烷基苯磺酸钠，磷酸酯盐；所述阳离子表面活性剂包括胺盐型、季铵盐型、杂环型、啰盐型。
进一步的，所述脱模剂包括脂肪酸甘油酯和脂肪酸盐、烷基苯磺酸钠中的一种，所述脂肪酸甘油酯与脂肪酸盐的重量比为1：1；所述脂肪酸甘油酯与烷基苯磺酸钠的重量比为1：1。
进一步的，所述脱模剂包括肪酸甘油酯、季铵盐型和脂肪酸盐、烷基苯磺酸钠中的一种，所述脂肪酸甘油酯、季铵盐型与脂肪酸盐的重量比为3：3：4；所述脂肪酸甘油酯、季铵盐型与烷基苯磺酸钠的重量比为3：3：4。
透镜用亚克力浇铸板的制备方法，所述制备方法包括：
将甲基丙烯酸甲酯中加入高分引发剂，通过加热使其达到其沸点，保持沸腾状态15min，然后自然冷却至常温，得到甲基丙烯酸甲酯预聚合料；
将脱模剂、低温引发剂、交联剂加入到甲基丙烯酸甲酯预聚合料中，随后进行搅拌混合得到混合物，搅拌混合时间为30min；
将得到的所述混合物至于真空环境中，进行脱泡；
将脱泡后的物料放置于预先准备好的玻璃模具中，并除去气泡；
将去泡后的物料进行聚合，而后模压、脱模得到菲涅尔透镜。
进一步的，所述聚合包括：将去泡后的物料至于60℃的水浴中，进行水浴聚合(2～6)h；随后至于(120～140)℃烘箱中，进行高温聚合(2～4)h。
本发明的有益效果是：本发明选用不同组分脱模剂并耦合反应交联技术，解决菲涅尔透镜在模压过程难开模问题，可提升下游制造菲涅尔透镜产品合格率，减少因开模导致的产品破碎；本发明制成的菲涅尔透镜增加了耐热性，可使得制造的菲涅尔透镜可长期高温使用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
透镜用亚克力浇铸板，所述透镜用亚克力浇铸板的材料包括甲基丙烯酸甲酯、高温引发剂、脱模剂、低温引发剂和交联剂；
所述透镜用亚克力浇铸板的材料按照重量份的比例为甲基丙烯酸甲酯(90～99.5)％、高温引发剂(0.01～0.1)％、脱模剂(0.05～5)％、低温引发剂(0.01～0.1)％和交联剂(0.5～10)％。
作为上述技术方案的改进，所述脱模剂用量最好为(0.1～1)％，高温引发剂最好为(0.03～0.06)％，所述低温引发剂最好为(0.03～0.6)％，所述交联剂最好为(3～7)％。
作为上述技术方案的改进，所述高温引发剂包括偶氮二异庚腈，
所述低温引发剂包括偶氮二异丁腈，
所述交联剂包括乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸中的一种；
所述脱模剂包括非离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂中的一种或者多种。
作为上述技术方案的改进，所述非离子型表面活性剂包括烷基葡糖苷，脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦，聚山梨酯；
所述阴离子表面活性剂包括脂肪酸盐，烷基苯磺酸钠，磷酸酯盐；
所述阳离子表面活性剂包括胺盐型、季铵盐型、杂环型、啰盐型。
作为上述技术方案的改进，所述脱模剂包括脂肪酸甘油酯和脂肪酸盐、烷基苯磺酸钠二者中的一种，所述脂肪酸甘油酯与脂肪酸盐的重量比为1：1；所述脂肪酸甘油酯与烷基苯磺酸钠的重量比为1：1。
所述脱模剂包括肪酸甘油酯、季铵盐型和脂肪酸盐、烷基苯磺酸钠二者中的一种，所述脂肪酸甘油酯、季铵盐型与脂肪酸盐的重量比为3：3：4；所述脂肪酸甘油酯、季铵盐型与烷基苯磺酸钠的重量比为3：3：4。
透镜用亚克力浇铸板的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一：将甲基丙烯酸甲酯中加入高分引发剂，通过加热使其达到其沸点，保持沸腾状态15min，然后自然冷却至常温，得到甲基丙烯酸甲酯预聚合料；
步骤二：将脱模剂、低温引发剂、交联剂加入到甲基丙烯酸甲酯预聚合料中，随后进行搅拌混合得到混合物，搅拌混合时间为30min；
具体的，步骤一和步骤二中的甲基丙烯酸甲酯、高温引发剂、脱模剂、低温引发剂和交联剂加入的量按照重量份的比例为甲基丙烯酸甲酯(90～99.5)％、高温引发剂(0.01～0.1)％、脱模剂(0.05～5)％、低温引发剂(0.01～0.1)％和交联剂(0.5～10)％。
步骤三：将得到的所述混合物至于真空环境中，进行脱泡；
步骤四：将脱泡后的物料放置于预先准备好的玻璃模具中，并除去气泡；
步骤五：将去泡后的物料进行聚合，而后模压、脱模得到菲涅尔透镜。
具体的，所述聚合包括：将去泡后的物料至于60℃的水浴中，进行水浴聚合(2～6)h；随后至于(120～140)℃烘箱中，进行高温聚合(2～4)h。
实施案例，按照如下步骤制造菲涅尔透镜，
1：将96kg甲基丙烯酸甲酯中加入0.05kg高分引发剂，通过加热使其达到其沸点，保持沸腾状态15min，然后自然冷却至常温，得到甲基丙烯酸甲酯预聚合料；
2、高温引发剂选用偶氮二异庚腈，重量为0.05kg；
低温引发剂选用偶氮二异丁腈，重量为0.05kg；
所述交联剂选用乙二醇二甲基丙烯酸酯，重量为2.9kg；
脱模剂的重量为1kg，脱模剂的配料以及各个配料的重量如下表1-3所示，分别进行21组试验；
将脱模剂、低温引发剂、交联剂加入到甲基丙烯酸甲酯预聚合料中，随后进行搅拌混合得到混合物，搅拌混合时间为30min；
3、将得到的所述混合物至于真空环境中，进行脱泡；
4、将脱泡后的物料放置于预先准备好的玻璃模具中，并除去气泡；
5、将去泡后的物料进行聚合，模压、脱模得到菲涅尔透镜。
具体的，所述聚合包括：将去泡后的物料至于60℃的水浴中，进行水浴聚合(2～6)h；随后至于(120～140)℃烘箱中，进行高温聚合(2～4)h。
表1为1-7组添加不同的脱模剂的配料和配比表
Figure BDA0003253089330000051
Figure BDA0003253089330000061
表2为8-14组添加不同的脱模剂的配料和配比表
Figure BDA0003253089330000062
表3为15-21组添加不同的脱模剂的配料和配比表
Figure BDA0003253089330000063
Figure BDA0003253089330000071
其中表1-3中，A——自然脱模；B——需一定力度与工具辅助脱模
C——难以脱模，脱模后板材破损；D——完全无法脱模。
由表1-3可以看出，在所述脂肪酸甘油酯与脂肪酸盐的重量比为1：1；所述脂肪酸甘油酯与烷基苯磺酸钠的重量比为1：1；所述脂肪酸甘油酯、季铵盐型与脂肪酸盐的重量比为3：3：4；所述脂肪酸甘油酯、季铵盐型与烷基苯磺酸钠的重量比为3：3：4时，脱模最为方便。
本发明选用不同组分脱模剂并耦合反应交联技术，解决菲涅尔透镜在模压过程难开模问题，可提升下游制造菲涅尔透镜产品合格率，减少因开模导致的产品破碎；本发明制成的菲涅尔透镜增加了耐热性，可使得制造的菲涅尔透镜可长期高温使用。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.透镜用亚克力浇铸板，其特征在于：
所述透镜用亚克力浇铸板的材料包括甲基丙烯酸甲酯、高温引发剂、脱模剂、低温引发剂和交联剂；
所述透镜用亚克力浇铸板的材料按照重量份的比例为甲基丙烯酸甲酯(90～99.5)％、高温引发剂(0.01～0.1)％、脱模剂(0.05～5)％、低温引发剂(0.01～0.1)％和交联剂(0.5～10)％。
2.根据权利要求1所述的透镜用亚克力浇铸板，其特征在于：所述高温引发剂包括偶氮二异庚腈，所述低温引发剂包括偶氮二异丁腈，所述交联剂包括乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸中的一种；所述脱模剂包括非离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂中的一种或者多种。
3.根据权利要求2所述的透镜用亚克力浇铸板，其特征在于：所述非离子型表面活性剂包括烷基葡糖苷，脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦，聚山梨酯；所述阴离子表面活性剂包括脂肪酸盐，烷基苯磺酸钠，磷酸酯盐；所述阳离子表面活性剂包括胺盐型、季铵盐型、杂环型、啰盐型。
4.根据权利要求3所述的透镜用亚克力浇铸板，其特征在于：所述脱模剂包括脂肪酸甘油酯和脂肪酸盐、烷基苯磺酸钠中的一种，所述脂肪酸甘油酯与脂肪酸盐的重量比为1：1；所述脂肪酸甘油酯与烷基苯磺酸钠的重量比为1：1。
5.根据权利要求3所述的透镜用亚克力浇铸板，其特征在于：所述脱模剂包括肪酸甘油酯、季铵盐型和脂肪酸盐、烷基苯磺酸钠中的一种，所述脂肪酸甘油酯、季铵盐型与脂肪酸盐的重量比为3：3：4；所述脂肪酸甘油酯、季铵盐型与烷基苯磺酸钠的重量比为3：3：4。
6.透镜用亚克力浇铸板的制备方法，其特征在于，如权利要去1-5任意一项所述的透镜用亚克力浇铸板的制备方法，所述制备方法包括：
将甲基丙烯酸甲酯中加入高分引发剂，通过加热使其达到其沸点，保持沸腾状态15min，然后自然冷却至常温，得到甲基丙烯酸甲酯预聚合料；
将脱模剂、低温引发剂、交联剂加入到甲基丙烯酸甲酯预聚合料中，随后进行搅拌混合得到混合物，搅拌混合时间为30min；
将得到的所述混合物至于真空环境中，进行脱泡；
将脱泡后的物料放置于预先准备好的玻璃模具中，并除去气泡；
将去泡后的物料进行聚合，而后模压、脱模得到菲涅尔透镜。
7.根据权利要求6所述的透镜用亚克力浇铸板的制备方法，其特征在于：所述聚合包括：将去泡后的物料至于60℃的水浴中，进行水浴聚合(2～6)h；随后至于(120～140)℃烘箱中，进行高温聚合(2～4)h。
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