人造非金属材料

二、人造非金属材料

一般用来制造镜架的非金属镜架材料主要采用合成树脂为原材料。大致可以分为热塑性和热固性两大类。

（一）非金属镜架材料的分类

1．热塑性　热塑性即热软性，是指材料可以反复加热，再成型。镜架用此类材料易于对镜框及镜腿进行整形。

2．热固性塑料　热固性即热硬性，是指材料一旦成型，不能再重塑，故在制造镜架时常常可以与热塑性材料混合使用。

（二）人造非金属材料镜架的主要性能特点

1．优点　重量轻、品种多、成型容易、工艺简单、维修简便、价格低廉。

2．缺点　耐高温和耐腐蚀能力差、承载能力差、外形几何尺寸比较大，对视野有些影响、耗材大，材料利用率低、缺乏金属特有的光泽。

（三）常用于镜架的人造非金属材料

常用的镜架材料主要有醋酸纤维、丙酸纤维、环氧树脂、碳素纤维和尼龙等。

1．硝酸纤维　又称赛璐珞，属热塑性材料，是最早用来制造眼镜架的塑料材料之一。

（1）外形　多种颜色，透明状。

（2）主要原料　硝化纤维素。

（3）辅料　适量的增塑剂（主要为樟脑和乙醇）、润滑剂、染料等。

（4）工艺处理　配料、混匀、压延塑化等。

（5）主要性能　硬度：90～150洛氏硬度；相对密度：1.32～1.35（15℃时）。在60℃时开始软化，加工成型温度70～80℃；吸水率：1%～2%；透光性能：红外光线不易透过，紫外光线可以透过。化学稳定性：化学稳定性不好，加热到130℃左右有明显分解现象，在其内部产生气泡，当加热到180℃以上时，会产生燃烧爆炸。

（6）优点　加工方法简单，成型易；硬度较大，不易扭曲；容易染色；一般不刺激皮肤，也不受皮肤分泌物侵蚀，少数人会有皮肤过敏。

（7）缺点　化学稳定性差；易受酸性物质侵蚀；容易老化；容易产生燃烧爆炸；容易褪色。

总之，硝酸酯很长一段时间为眼镜架的主要材料，但目前已经极少使用。

2．醋酸纤维　醋酸纤维又称乙酸纤维塑料，属热塑性材料。其取代了较危险的、易燃材料硝酸纤维，是近20年内最受欢迎的镜架材料，也是目前眼镜业常用的镜架材料，有板材和注塑架两种。

（1）外形　无臭、无味、无毒，呈透明状，一般作为镜架的原材料均制成塑胶粒，然后再进一步加工。

（2）主要原料　醋酸纤维素。

（3）辅料　适量的增塑剂、溶剂、着色剂、润滑剂、安定剂和润滑剂等组成。

（4）热稳定性　热稳定性好，不易老化，可在丙酮中溶解。

（5）醋酸纤维主要的特点　密度1.28～1.32，难燃烧，在紫外线照射下不易变色，透明性、光泽性、着色性、吸收性、尺寸稳定性、加工成形性和耐冲击性良好，复原性略小。

（6）优点　透明性好；很容易染色；较易抛光加工；手感好；加工性能好，容易修理；不会老化；不易燃烧；耐光性好。

（7）缺点　易受酮、高浓度酸、高浓度碱侵蚀，机械强度比硝酸酯稍差。

（8）塑胶粒的制作方法　①滚轧法：将醋酸纤维素、增塑剂、着色剂、溶剂（包括水、乙醇等）在混合机中搅拌混合均匀后，放入贮筒1～3天（20℃），使增塑剂渗透到纤维素内部。溶剂的作用是使纤维素膨胀，使增塑剂易渗入。将已存放一定时间的醋酸纤维素放在热辊筒上滚轧，前筒温度140℃，后筒温度130℃，滚轧一定时间后就变成了具有一定韧性的塑胶片，冷却后切成粒状。②挤压法：将原料按要求比例在混合机中混合，放入储筒内存放1～3天（20℃左右），然后在干燥箱内烘至水分含量0.5%以下，再经螺旋挤压机制成圆状或条状细条，再切成一定长度胶粒。

3．丙酸纤维　丙酸纤维属于热塑性材料。用于注塑架、进口塑料架较多。

（1）外形　透明。

（2）主要原料　丙酸纤维素。

（3）辅料　少量的可塑剂、着色剂和安定剂等组成。

（4）丙酸纤维的主要性能特点　密度1.22，难燃烧，不易变色，耐气温、耐冲击性、自身柔软性、尺寸稳定性、加工成形性良好。

（5）优点　比醋酸酯重量轻；价格比较便宜；比较容易拋光；可以比醋酸酯制作得更薄；韧性好；尺寸稳定性好；耐性好，拉伸强度大。

（6）缺点　过度加温会引起水泡，对于无机酸、碱、酮、烃（ting）和氯化烃等溶剂会损伤镜架。

丙酸纤维材料目前一般用于安全防护眼镜和激光防护眼镜。

4．环氧树脂　环氧树脂材料的英文名为Epoxide resin，简称EP。1968年，澳大利亚的Wilhelm Auger公司引进一种新型的光学材料作为眼镜架材料，即Optyl环氧树脂材料。Optyl是一种常见的环氧树脂材料，这种材料属于热固性材料，但加热至一定温度时又具有热塑性，既有热固性材料的尺寸稳定性，又有热塑性材料的优良的加工成型性。常用于生产高档或名牌塑料镜架。

环氧树脂主要是由环氧树脂加适量固化剂反应而成。

环氧树脂的主要性能特点是：密度小，比醋酸纤维轻20%～30%；着色性、尺寸稳定性好；收缩性差，在镜片装配加工时镜片要稍大一些；加热温度≥80℃，一般需要100～120℃，耐热性极佳，可以加热至200℃；硬度强；光泽性好；强度大。所以镜腿不需要加金属腿芯。在冷却状态下，局部弯曲时容易折断。

5．碳素纤维　碳素纤维属于热塑性材料。碳素纤维主要是由碳素纤维强化合成树脂。

碳素纤维的主要性能特点是：密度1.23～1.28，加热温度100～130℃，强度大；耐热性、耐腐蚀性、弹性特优。

6．尼龙　尼龙又叫聚酰胺，属于热塑性材料。具有高度的可塑性和还原性。适合于生产运动员和儿童配戴的镜架。

尼龙的主要性能特点是：密度1.14～1.15，外形呈白色不透明状，强度大，耐热性、耐冲击性、耐磨性、耐溶剂性和自身润滑性优良，吸水性略大，尺寸稳定性差。

总之，尼龙是一种很坚韧的镜架材料，由于这个原因，它被常被用于制造保护式的眼镜和太阳眼镜。