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光学仪器胶粘剂利用近况及发扬

日期:2019-11-08 16:10 来源: 柱面镜

  一、引言 粘接技术在光学仪器产品上的应用,既是古老的又是崭新的技术。早在1783年人们就采用天然高分子树脂、用来胶合光学零件,到现在已有200多年的历史了。但现代光学仪器产品用胶与粘接技术,又赋于崭新的内容。它从光学零件加工到产品结构的粘接、密封涉及诸多方面。 光学仪器用胶粘剂,有它的特殊要求,如对光学、力学、热学等性能。除部分产品结构用胶、专用工具用胶为通用胶种外,大多数已为光学专门用

  粘接技术在光学仪器产品上的应用,既是古老的又是崭新的技术。早在1783年人们就采用天然高分子树脂、用来胶合光学零件,到现在已有200多年的历史了。但现代光学仪器产品用胶与粘接技术,又赋于崭新的内容。它从光学零件加工到产品结构的粘接、密封涉及诸多方面。

  光学仪器用胶粘剂,有它的特殊要求,如对光学、力学、热学等性能。除部分产品结构用胶、专用工具用胶为通用胶种外,大多数已为光学专门用胶所取代,并正在形成光学用胶的新门类,并在光学胶前冠以“光学”或“G”以示区别其它胶种。

  粘接技术为光学仪器产品、提供了新颖的连接方式,它不仅可以简化光学加工工艺与机械加工工艺,也为改进产品结构,提高产品质量创造了有利条件。

  作者多次参与光学加工工艺材料的调研,本文就是在对国内光学仪器产品用胶研究与应用调研的基础上,结合作者的工作及作者以往发表的多篇光学用胶方面的专文的基础上,进行综合分析,阐述了光学仪器产品用胶的应用现状及其发展概论。

  光学零件加工是光学仪器制造中的重要组成部分;被加工的光学零件坯料或在制零件,必须粘接在镜盘上或夹具上,才能完成一定的加工任务。因此,粘接材料是光学零件加工不可缺少的工艺性材料。

  光学零件加工过程中使用的粘接材料,基本上是热熔型的粘接材料,根据光学零件加工的特点和使用要求,这类粘接材料必须具有:良好的粘接性;适当的硬度和脆性;适当的软化温度和良好的热稳定性;优异的化学稳定性;粘接后的内应力小;成分均匀、无有害颗粒杂质;便于脱胶和零件清洗。

  它用于粗磨平面或球面光学零件坯料及磨外圆的粘接。主要由松香和蜂蜡或添加少量紫胶漆片熬制而成,具有较低软化温度(不低于55),便于上胶和拆胶。

  它用于古典法光学零件细磨和抛光时,把光学零件粘接在镜盘上。主要由松香、石油沥青及中性填料组成,或添加适量的改性松香熬制而成。其制品的软化温度一般在80~85℃。

  它用于光学零件高效加工刚性盘的粘接,这种刚性上盘胶仍为热熔型的粘接材料。大致有二种:其一是用库马隆树脂、酚醛树脂或改性松香酯、中性填料等熬制成的热熔胶。使用时将刚性盘加热,涂上胶,再将镜片粘上。其二是用普通弹性胶或以聚乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA),增粘树脂、软化剂等熬制成热熔胶,浸涂在纸质或布质基材上,剪成相应大小的圆片以备使用,使用方法同上。

  它用于抛光好的透镜定中心磨边时,将镜片粘接在机床接头上;它是以松香、紫胶或松香、蜂蜡等分别熬制成的热熔胶。前者热稳定性好、后者热稳定性差。

  用于棱镜固定在镜盘上,一般采用500#快硬硅酸盐水泥与注型石膏(1∶3)用水调和,将被加工的棱镜固定在镜盘上,水泥可以增强石膏盘的强度,降低膨胀系数。用于棱镜加工过程中工艺性定位用胶及高效加工流水线固定用胶,普遍采用四-氰基丙烯酸酯胶,其粘接强度,可以在涂胶后在空气中暴露时间长短以予调节,这主要考虑拆胶方便。

  光学零件加工过程中使用的粘接材料,已从单一的天然树脂、逐步采用改性树脂、合成树脂、改善了粘接材料的使用性能。高效加工用“粘接片”对粘接强度、厚度尺寸、应力等均有较高的要求。除此,还出现使用低熔点合金作为眼镜片上盘用粘接材料。

  光学零件加工用研磨抛光材料,是具有特殊要求的工艺性材料,它既是模具、又是磨料的载体,由于研磨抛光的加工方式不同,其研磨抛光的模层材料,不尽相同,即有区别。

  (1)古典法与高速抛光模层材料、传统的古典法与后来的高速抛光,尽管在加工方式上有所不同,但都是采用散粒磨料加工,基本仍属同一范畴。传统的古典法抛光模层材料,是沿用多年的抛光沥青与松香等熬制成的柏油抛光模,或在其中添加少量的轻质碳酸钙、羊毛、聚乙烯醇等填料,以提高其耐磨性和磨削能力。高速抛光,因其机床主轴转速较快,对抛光模层材料要求硬度高一些,都采用柏油混合模外,多采用合成树脂,如库马隆树脂、聚氨酯树脂为合成树脂模,并在其中添加抛光粉或其它无机粉末,这里引用的树脂既作为模层材料,又为在其中添加无机粉末或抛光粉的结合剂。

  (2)光学高效加工研磨与抛光材料结合剂。光学加工高效生产,是近十多年兴起的光学加工最新方式,其主要特征是采用固着磨料加工,即用树脂胶为结合剂,分别固着金刚石微粉或抛光粉及其它辅助材料,使其成分具有一定形状的研磨或抛光材料。在研磨或抛光过程中起支撑磨料的作用,并使其具有一定的磨削能力和周期性的自锐作用。

  结合剂树脂及其形态的选择是十分重要的;研磨材料倾向于用单组份环氧树脂及热塑性酚醛树脂;抛光材料则倾向于用热塑性酚醛树脂及天然树脂中的紫胶树脂。结合剂树脂借助溶剂配制成树脂溶液,配制成树脂溶液,采用冷压成型,后固化工艺。能较好的满足光学研磨及抛光材料的成型性能与使用性能要求,其外观及内在质量均较好。

  (3)光学加工专用工具粘接用胶,光学加工专用的工装模具种类较多,其中需要用粘接技术的,一般选用通用型胶种:常用的有双组份环氧树脂胶、单组份酚醛树脂胶、以及以酚醛-缩醛胶为主的或经过丁腈橡胶改性的酚醛-丁腈胶,以及双组份氧化铜-磷酸盐无机胶等。市售的或自行配制的均可。

  光学零件胶合用胶,即光学胶。是一类与光学零件的光学性能相近,并具有良好粘接性能的高分子物质。它可以把两块或多块光学零件胶合成为能满足光路设计要求的光学组件;也可以用它来粘接光学标尺、测微尺、光栅等光学分划元件,以及滤光器、偏振片等光学偏振元件保护玻璃的粘接、光学塑料元件的粘接。光学胶的质量和性能与光学仪器成像质量和使用性能密切相关。

  对光学胶的基本性能要求是:无色透明;在指定的光波波段内,光透过率大于90%;固化后胶层的折光率与被胶合的光学零件折光率相近;在使用的温度范围内,有较好的粘接强度;固化后胶层的弹性模量低,延伸率大,固化收缩小;耐高低温、抗冲击性能好;耐光、耐湿热老化;可在室温或中温固化,以减少固化后收缩应力及由于胶层和光学零件热膨胀系灵敏不同而产生应力;便以拆胶返修;无毒或低毒,对操作者健康无害。

  天然树脂光学胶,是采用松科的冷杉亚科属的树种所分泌物的树脂或针叶树种所分泌物的树脂,经加工制成。冷杉属的树脂,具有天然的不结晶性、折光率接近于光学玻璃,透明度高,并能迅速固化,便于拆胶返修等特点。

  加拿大香胶是采用加拿大或美国部分地区的加拿大香胶冷杉树脂,经加工而成。它是固体非结晶性物质,具有很好的粘接性能和合适的折光率,通常用作光学零件的胶合材料。

  作为光学胶的加拿大香胶,有德国的“EMerck”、英国的“BDH”显微镜试剂等品种,有延展型、玻璃型及液体型三类。它的综合性能好,胶合的光学零件中心走动与开胶现象较少。

  冷杉香胶是我国在六十年代分别由南京林产化工研究所与四川林业科学研究所,采用东陵冷杉和柔毛冷杉的树脂加工而成。其主要成分与加拿大香胶相似,为浅黄色玻璃状非结晶性物质,具有很好的粘接性能,其折光率为n20D:1.52~1.54,软化温度为63~72℃,分为普通型、添加增塑剂的改性型及液体型三种;前两种固体胶按针入度值分若干牌号,以示其硬度。用于光学零件胶合的多为改性型胶。

  由于改性型胶使用的增塑剂不同,在使用性能上稍有差别:用亚麻仁油增塑改性的改性型胶,粘滞性好,比较适合中小透镜的胶合;用癸二酸二辛酯增塑改性的改性型胶,流淌性好,比较适合于大透镜、平面镜及光学度盘的粘接胶合。

  中性树脂胶,一般采用达玛树脂和山达胶制成。配以60%的二甲苯溶液,折光率为n20D:1.578,干燥后,凝

  结成无色透明胶层,没有收缩、变黄、纹裂等弊病。主要用于生物切片。过去曾用于光学偏振片、滤光器保护玻璃的胶合,由于干燥时间长,粘接强度低,毒性大,现在已很少使用。

  中国香胶,即光学树脂胶,是七十年代南京林产化工研究所,利用我国针叶树脂开发的新胶种,作为加拿大香胶的代用品。针叶树脂,经聚合后,具有较高的软化温度,对增塑改性有较大的调制幅度,从而扩大它的使用温度区间,其高温性能较冷杉香胶有所改善。其外观为浅黄色玻璃状固体,折光率为n20D:1.52~1.54,按软化温度,分成若干牌号。主要用于光学零件胶合,封固生物切片,磨制地质标本等。

  天然树脂光学胶,多为浅黄色玻璃状固体物质(也有液体胶),色泽较浅,透过率与光学玻璃光谱透过区0.3~2m相近,具有接近光学玻璃的折光率,不结晶,对玻璃不腐蚀,有一定的粘接能力。它们是一种热熔型胶,具有迅速固化的特点;因此,使用方便,生产效率高;在胶合过程中产生变形,可以用“退火”的办法消除,便于拆胶返修。应用于室内光学仪器产品仍不失为良好的光学胶。

  合成树脂光学胶,是采用化学单体物质,经过化学合成一类具有优良的光学性能与粘接性能的高分子物质。

  甲醇胶是五十年代从前苏联引进的生产技术,由四川长寿化工厂生产,并应用于光学零件胶合的合成树脂光学胶。它是二甲基乙烯基乙炔甲醇的聚合物,因在其结构中具有双键和叁键;因此,可以引发聚合,交联固化。甲醇胶聚合后的胶层具有较高的粘接强度,透过率高,折光率为n20D:1.519,有较好的高低温性能,用于野外作业的光学仪器产品,其性能均高于天然树脂光学胶。但由于聚合后胶液至固体胶层收缩率高于12~15%,多产生应力,开胶、抗老化性能差,已逐渐停止使用,被其它合成树脂光学胶所取代。

  光学环氧树脂胶最早开发的是西北光学仪器厂与上海树脂厂共同研制的,六十年代仿OK-50胶,即650复合环氧树脂,是缩水甘油醚型环氧树脂。即以E-51环氧树脂(65)/690#环氧丙烷苯基醚(18)/邻苯二甲酸二丁酯(17)为基础;分别以聚酰胺(25)/二乙氨基丙胺(10~15)/593#固化剂(30~40)等固化剂配制而成,形成GHJ系列光学环氧胶。它具有粘接强度大、高低温性能好等优点,但胶层颜色深,清洁度不高,拆胶困难等问题,以后多用作光学装配胶。

  七十年代末,晨光化工研究院在江南光学仪器厂,以CGY-331透明环氧树脂为基础,配制光学环氧胶的试验研究工作。以CGY-331透明环氧树脂为粘料,添加600#二缩水甘油醚(25)分别用改性胺为固化剂的GHJ-01(K)、GHJ-01(M)、GHJ-02光学环氧胶以及JN-791光学环氧胶。它们具有颜色浅、清洁度高、毒性低、粘接强度高、高低温性能好等优点,综合性能均较650复合环氧树脂为基础配制的光学环氧胶好。使用这种胶的单位、逐年增加,是当前一种较好的光学环氧胶。

  八十年代初,中科院化学研究所研制的DH环氧树脂,即六氢邻苯二甲酸环氧树脂,是一种缩水甘油酯型环氧树脂,具有颜色浅、粘度低的特点。以它为主体,配以环氧丙烷弹性体、环氧化乙二醇聚醚、邻苯二甲酸二丁酯等组份,用多烯多胺加成物为固化剂。形成KH系列光学环氧胶。在一些光学工厂推广试用取得较好的效果。

  是八十年代初,推广应用的一种新型光固化光学胶。其主要成份是环氧丙烯酸酯,在其中加入相关的助剂组成,经紫外光照射进行初固化,再经中温后固化的双组份光敏胶或仅需紫外光固化的单组份光敏胶。目前应用的有山东非金属材料研究所与西北光学仪器厂、长城光学仪器厂共同研制生产的以双酚A环氧丙烯酸酯为主体的GBN-501光学光敏胶(双组份)与GBN-502光学光敏胶(单组份)。以及中科院化学研究所与西北光学仪器厂共同研制生产的以六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯环氧丙烯酸酯为主体的GGJ-1光学光敏胶与GGJ-2光学光敏胶。光学光敏胶不仅具有优良的光学性能、机械性能、化学稳定性及耐候性等;并具有工艺简单、操作方便等较好的工艺性能。光学光敏胶、可用于透镜、棱镜等多种光学零件及光学分划元件、光学偏振元件等保护玻璃的粘接,以及光学塑料元件及其它一些高精度多块光学组件的胶合和透明材料与非透明材料的粘接。它的出现,引起光学工厂的广泛关注,是当前一种比较理想,有应用前途的优质光学胶。

  光学塑料元件有单件固定在机械结构上使用的,也有与光学玻璃元件组合在一起使用的,后者就用到粘接技术。光学塑料同其它工程塑料一样,一般都是低表面能材料,被认为是难粘材料。做为光学粘接,既不能加热熔接或溶剂粘接,也不能用一般的胶粘剂粘接。一定要用光学性能好,透明度高的光学粘接材料,同时对光学塑料的表面、不允许采用一般工程塑料的表面处理方法,除净化处理外,不能采用粗糙化或改变表面物理化学性质的处理方法,这就增加粘接工艺的难度。

  多年来,我们在使用光学环氧胶及光学光敏胶粘接偏振元件方面积累了一些经验;在胶合PMMA光学柱面镜与光学玻璃镜片时,也获得成功。即在JN-791-1光学环氧胶中添加(甲基丙烯酰氧基)甲基三乙氧基硅烷(N.S)偶联剂,或用GBN-501光学光敏胶,这样胶料中的丙烯酸酯基团与PMMA表面有较好的亲和力,即可有效的粘接起来。其粘接的拉伸剪切强度值,均高于用天然树脂光学胶胶合玻璃与玻璃的拉伸剪切强度值。

  它是晨光化工研究院研制的一种有机硅柔性树脂。它是由端基带有一烯基的二甲基硅氧烷和甲基乙烯基硅树脂,在氯铂酸络合物催化下的反应产物,其结构中有大量的硅氧铍与玻璃结构中的硅氧键相似,因此,与玻璃有很好的粘接性能,有很高的透明度。用于光学胶合的有GN-585胶,以及在GN-581基础上改进的GN-585胶。主要用于飞机防弹玻璃和鸟撞玻璃的有机胶合层。曾试用于胶合光学标尺、光学透镜、胶合前的面形不变,防霉性能好。尤其适用于透紫外光薄型光学零件、平面光学零件等的胶合。

  它是江南光学仪器厂研制的一种光学胶。是将醋酸乙烯单体减压蒸馏,再在其中加入邻苯二甲酸二丁酯与增塑剂及折光率的调节剂,用过氧化二苯甲酰引发聚合,其固化后的胶层折光率与n20D:1.490与冰洲石非常光的折光率相近。主要用于偏光显微镜上的尼科尔棱镜的胶合。

  它是一种透明的热塑性弹性体;与玻璃粘接性能好。江南光学仪器厂曾用于大型光学网目板及防爆裂的观察窗玻璃的胶合。

  这几种光学胶,虽未大面积使用,但有它的独特性能,为开拓光学胶的新途径,提供了新经验。目前,光学胶在品种上和质量上,基本上能满足光学仪器生产的需要。但某些胶种在某些性能上还嫌不足。如冷杉香胶、高温性能差、胶合件中心易走动和开胶;甲醇胶,收缩率大、胶合件光圈易变形、易开胶;用新甲醇胶后,开胶现象仍难避免;光学环氧胶、胶凝时间不易掌握、影响校中心、拆胶返修困难。对一些特殊要求的胶,如多层介质膜的胶合;高折光率(N20D:1.60~1.70)的胶;这些要求高、用量少的光学胶尚待开发。

  南京林产化工研究所对中国香胶进一步增塑改性,提高了胶的质量,扩大了胶的使用温度区间,做了很多工作。晨光化工研究院针对光学环氧胶拆胶困难,又研制了GBW-502光学环氧胶。山东非金属材料研究所等单位研制的GBW-501光学光敏胶,在胶的性能上及使用工艺上,均优于现有的光学胶,以后又相继推出用于透明材料与金属材料粘接的GBN-503光学光敏胶。这些都给光学零件胶合提供了优质光学胶。

  光学仪器产品结构用胶,是指光学零件与金属框座或非金属框座,以及其它机械零件之间的粘接等产品结构上使用的一类胶。

  光学仪器产品一般不在大载荷条件下使用,零部件受力不大,特别是光学零件与金属框座的粘接,必须具有极小的粘接应力,并能缓和温度变化时的变形应力;粘接强度一般低于机械产品结构用胶。为了获得足够的粘接强度和最小的粘接应力,应根据被粘结构件的具体情况,合理选择胶种或配方设计。由于光学仪器产品种类多,结构件各不相同,因此,光学仪器产品结构用胶的品种多样化及不规范性。但趋向于选用室温或中温固化、柔性好、弹性模量低的经过改性的弹性胶及采用低毒的改性胺固化剂。在产品设计时,光学零件与金属框座的结构件、应选用与光学零件玻璃材料膨胀系数接近的高膨胀系数或低膨胀系数的金属材料;为避免由于温度变化产生应力和脱胶,对较大结构件,可采用加缓冲层的方法;并根据结构件的特点、设计合适的接头形式;严格表面处理和粘接工艺;在产品装校时,应避免敲打、撞击,以减小外力对胶层的破坏。

  酚醛树脂胶是使用较早的合成树脂胶,由于纯酚醛树脂胶,粘接强度低,胶层柔韧性差,在多数情况下,是使用经过改性的酚醛树脂胶。即在酚醛树脂中引入改性物质:如聚乙烯醇缩醛、丁腈橡胶、有机硅化合物等。这样胶层柔韧性好,从而改善了它的抗弯、抗冲击、抗剥离强度。其牌号有铁锚204、202及X98-1等。曾用于光学零件与金属框座的粘接、电子显微镜氟化锂、硬脂酸铅,石英等晶体与金属载体的粘接、金属箔与光学零件的粘贴等。其应用一般不采用高温固化,虽达不到较高的粘接强度,但其胶层柔韧性好,应力小,拆胶返修方便。

  它在光学仪器产品结构上的应用范围广。最早应用的是六十年代开发的以650复合环氧树脂配制的661胶,即GHJ-1胶。以后一些光学工厂、科研院所又相继推出一批相应的光学环氧树脂胶。

  西北光学仪器厂等工厂,曾以650复合环氧树脂为100,其固化剂分别为651聚酰胺树脂25~30/二乙氨基丙胺10~15/593#固化剂30~40等GHJ系列光学环氧树脂胶。

  用于测距机角镜及某些光学仪器产品上棱镜、弓形镜、空间棱镜组、光学度盘等光学零件与金属框座的粘接,以及小载荷的机械零件之间的粘接等。

  云南光学仪器厂等工厂,曾以650复合环氧树脂为基础,分别以662甘油环氧树脂、663聚醚环氧树脂、

  620聚硫橡胶等增韧改性,添加碳黑或气相二氧化硅、氧化锌等填料;分别以651聚酰胺树脂或2-乙基-4甲基咪唑等为固化剂配制成环氧树脂胶,改善了GHJ系列环氧树脂胶的某些性能。其特点是应力小、低温性能好、韧性好、抗冲击能力、抗剥离强度有所提高。但增韧改性后强度有所降低,但仍不失为较好的小应力光学结构胶。

  用于某些光学仪器产品上,有角棱镜、石英角镜、斜方棱镜、屋脊棱镜等与金属框座的粘接。

  江南光学仪器厂等工厂,根据本厂产品的特点,以低分子量双酚A环氧树脂为基础自行配制的环氧树脂胶,其品种较多,但都经过增韧改性,略举数例以说明。

  以E-51环氧树脂为粘料,配以活性稀释剂及含有聚丙二醇结构的二环氧化合物为改性剂,用651聚酰胺树脂为固化剂,用于各类光学显微镜、航测仪器上,大中小各种光学透镜与金属框座的粘接。因全部采用内增塑材料,其胶层抗老化性能好。根据需要,还可适当引入钛偶联剂、着色填料,以达到粘接及消除散光双功能作用。

  以E-51环氧树脂为100/CTBN端羧基液体丁腈橡胶25~30/704乙-甲基咪唑与环氧丙烷丁基醚反应物12-15/KH-560偶联剂1-2。其综合性能好,用于光学零件与金属零件、金属零件与金属零件及塑料零件之间的粘接。

  以E-51环氧树脂与100/662甘油环氧树脂200/黑色海棉胶粒3~4.5/乙二胺18-24。用于棱镜与金属框座的粘接,能耐一般冲击、震动、胶层有一定的弹性、应力小。但所用固化剂毒性大,应用改性胺代替。以上几种环氧树脂胶其粘料均为E-51环氧树脂为基础,自行改性,免受650复合环氧树脂约束,主动性大。

  是山东非金属材料研究所研制的光学结构胶。以E-51环氧树脂、faB-30聚醚环氧树脂、DAD-5氨基四官能团环氧树脂为甲组份;以593#固化剂及某些促进剂为乙组份。用于光学零件与金属框座的粘接,其粘接强度高、抗冲击性能好。

  它是晨光化工研究院研制生产的光学胶。以CGY-331透明环氧树脂为基础,添加活性稀释剂等配制而成;分别以改性脂肪胺为固化剂,形成GHJ-01(K)、GHJ-01(M)、GHJ-01(Z)等牌号。这种胶除作为光学胶外,有的工厂则作为光学结构胶使用,用于显微镜高倍物镜与金属框座的粘接、光学度盘与度盘座的粘接等,其胶层柔韧性好、应力小、粘接强度大,毒性较低。

  它们是晨光化工研究院研制生产的光学结构胶。以CGY-331透明环氧树脂为基础,添加增塑剂、以改性胺为固化剂,其中GJJ-82-2系填料型、添加滑石粉、白碳黑等。前者用于经纬仪光学度盘与度盘座的粘接,后者用于光学天平玛瑙刀口的粘接等。其胶层柔韧性好、应力小,适合于不同膨胀系数的异型材料零件之间的粘接。

  它是天津合成材料研究所研制、天津延安化工厂生产的通用型结构胶。是以四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯为主、配以羟甲基双酚A环氧树脂和E-20双酚A环氧树脂,用JLY-124聚硫橡胶增塑改性及其它辅助成份组成甲组份;分别使用701、703固化剂。这种胶适用多种零部件的粘接、粘接强度高、高温性能好、耐介质、对小稳定,可以粘接金属材料及聚烯烃以外的大部分非金属材料。HY-914Ⅱ胶用于产品铭牌的粘贴。

  在光学仪器产品上最早应用的是上海新光化工厂生产的铁锚(0)。它是以端羟基线型聚酯型聚氨酯丙酮溶液与聚酯改性二异氰酸酯醋乙酯溶液组成。用于照相机壳体外皮的粘贴;可发性聚苯乙烯泡沫塑料以及仪器暗盒泡沫塑料与铝框的粘接。用于某兵器基线管棱镜与镜座的粘接、能耐强烈震动、冲击。聚氨酯胶初始强度高、抗震动、耐冲击、耐低温、耐油性好,可用于多种异型材料之间的粘接。使用中的问题是:固化时间长、胶层易出现气泡。

  在光学仪器产品最早使用的是山东化工厂生产的XY-401胶。是由氯丁胶料、叔丁酚甲醛树脂和溶剂组成的单组份胶,主要用于望远镜壳体包皮的粘贴。以后出现多种氯丁橡胶胶,如铁锚801强力胶等。用于金属箔与玻璃的粘贴、棱镜与金属座的粘接、铭牌的粘接、刻度件、塑料装饰件等的粘接等。填料型氯丁橡胶胶、用于织物衬件与金属框、非金属框的粘贴等。

  氯丁橡胶胶的品种发展很快,各种改性接技的相继推出,适合各种粘接的应用。这种胶初始粘接强度高、固化快、柔韧性好、应力小,适合多种异型材料之间的粘接。

  这是中山大学化学系研制的,以W-31-4有机硅树脂甲苯溶液中,加入适量的低分子量双酚A环氧树脂为增粘剂,添加A-1三乙酰丙酮铝催化。广州光学仪器厂用于显微镜高倍物镜与金属座的粘接。有机硅树脂的结构中有大量的硅氧键和玻璃结构相似,因此与玻璃有较好的粘接性能,胶层耐溶剂性能好,用于油浸物镜较为合适。

  它是以丙烯酸酯为主体,添加少量引发剂、促进剂和稳定剂等配制而成。在光学仪器产品上应用的有铁锚300、350等。主要用于螺纹紧固和密封,填嵌缝隙、气孔等。光学显微镜的微动轴套、手轮及齿轮座等零部件结构紧凑、难于用机械方法组合紧固,用厌氧胶紧固效果较好,解决了这些部位的松动问题。

  它是一种室温快速固化胶。它是由甲基丙烯酸甲酯、A.B.S树脂、丁腈橡胶等组成甲组份;甲基丙烯酸甲酯、A.B.S树脂、过氧化羟基异丙苯等组成乙组份的双组份胶。在光学仪器产品上应用,首先是黑龙江石油化工研究所研制生产的J-39胶及J-39系列胶。用于铭牌、装饰件或应急零件的粘接。若粘接在漆面上或极性塑料制品上,则在使用前用FT-1表面处理剂进行表面处理,其粘接效果更好。

  它是一种光固化型密封胶,以环氧丙烯酸酯为基础,添加光敏树脂、光敏剂、固化剂等组成。山东非金属材料研究所研制生产的GBN-503光学光敏胶,用于灯具反光镜的粘接密封,亦可以用于光学玻璃零件或某些透明材料与其它材料的结构用胶。试用于偏光显微镜石英楔子的胶合及其组合件的粘接固定。这种胶的主要特点:瞬间快速定位、无流胶现象、韧性好、强度高、抗震动、耐高低温,使用方便。性能优于机械方法固定。

  塑料工业的发展,为光学仪器生产提供多种工程塑料。促使光学仪器产品上使用塑料零件、塑料装饰件;以及零部件及成品包装用塑料成型盒、塑料容器等。由于塑料表面能较低,一般讲它的粘接比金属件较为困难。但大多数热塑性塑料,可借助溶剂或热焊连接;不同塑料以及热固性塑料与其它材料之间的粘接只能借助胶粘剂粘接。一般用热熔胶、聚氨酯胶、氯丁橡胶胶、反应性丙烯酸酯胶、环氧-聚酰胺体系等。聚烯烃、氟塑料则要经过表面处理后才能粘接。光学仪器产品结构较之其它机械产品有其特殊性,粘接技术为它提供了新颖的连接方式。这对简化机械加工工艺、改进产品结构、提高产品质量,有其独到之处。因此,粘接技术在光学仪器产品结构上得到广泛的应用。

  对于光学仪器产品及其某些部件,为提高其环境的适应性,满足它对高低温、防潮、抗震、耐冲击、密封等性能的要求,必须进行密封。对密封胶的基本要求是:产品在环境试验后,能保证其密封性能:不易生霉、生雾、耐老化性能好;在生产过程中,不延误流转时间;仪器返修时拆卸方便。

  光学仪器产品的密封,应根据产品结构、部位、性能要求、装配工艺、合理选择密封材料。传统的密封材料是五十年代初从苏联引进的技术,即以地蜡、松香等组成的烃基密封蜡(油灰)。以后,南京光学仪器厂在石油科学研究院等单位的协作下,推出以硬脂酸皂为基础的皂基密封脂;但应用都有一定的局限性。最有应用前途的是在六十年代后期到八十年代,在南京大学化学系,锦西化工研究院、武汉市化工研究所,以及东北光学仪器厂、湖光仪器厂、南光学仪器厂等单位及光学仪器三防协作组成员单位的科研院所及工厂共同努力下推出一批高聚物密封材料。诸如:

  聚硫橡胶在光学仪器产品上的应用,主要用来增塑改性环氧树脂胶,或用环氧树脂增粘聚硫橡胶用作密封胶。

  作密封胶用,一般通过加入环氧树脂,改善它的粘接性能,有的是在组份中加入二异氰酸酯或其它合成橡胶、合成树脂等。JC-5聚硫密封胶,是以JLY-121聚硫橡胶为主,添加E-44环氧树脂(14~15),用二苯胍(0.1~1)固化,其中硫化剂为二氧化锰、氧化锌等金属氧化物,填料为二氧化钛及碳黑等。用于野外作业的光学仪器玻璃观察窗的粘接密封,其密封性能好,使用寿命长。

  聚硫一环氧体系有较好的填隙密封性,耐油、耐介质、耐老化等性能,以及对各种材料的粘接性。

  它可分单组份和双组份两种类型:单组份可通过空气中的水份即可固化;双组份则在加入一定比例的固化剂后,只需在室温放置一段时间后,便可自行固化。

  它是以低分子量的活性直链有机硅烷为基料,如端羟基二甲基硅氧烷,在无水条件下,将多官能团的交联剂RSi(OR)3加到羟基封端的二甲基硅氧烷中,能水解缩合交联,放出甲醇或乙醇,脱醇缩合型对金属零件无害,最早使用的有南大704胶、南大705胶等。单组份室温硫化硅橡胶,对玻璃、金属和塑料等大多数材料,有很好的粘接能力,对涂漆零件有较好的粘附力;因此,它适用于各种金属、非金属材料之间的粘接密封。

  它是一些光学工厂自行配制。其组份大致相同,它以羟基封端的聚二甲基硅氧烷为基料(100),添加正硅酸乙酯交联剂(1~5),有机锡催化剂(0.2~2)以及在被密封件表面、涂敷极性很强的苯胺甲基三乙氧基硅烷(南大-42)表面处理剂。密封好后及时擦去余胶,放置于室温下固化。

  作为光学仪器产品用的非硫化硅橡胶密封腻子,常采用的有不用二级固化的二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、苯醚撑硅橡胶等为基料,添加各种配合添加剂及惰性填料。在炼胶机上混炼成均匀的胶料,然后用压延等方法制成非硫化硅橡胶密封腻子。诸如:

  最早选为密封腻子的基础胶是苯醚撑硅橡胶。它是在直链聚硅氧烷主链上,引入芳醚撑基团。它是以苯醚撑硅橡胶为基料(100)、添加D44#白碳黑(50~60)为补强剂及滑石粉(75)为填料及二苯基硅二醇(3)为结构稳定剂,以少量的防霉剂8-羟基喹啉铜(0.2)以及着色剂(0.2~0.1)等组成。它的粘附性能好,耐热、耐幅射性能好。

  它是以羟基封端的聚二甲基硅烷为基料(75~80),添加乙基粘合剂(25~30)为增粘剂,D44#白碳黑(25~30)为补强剂,以及8-羟基喹啉铜(0.2)为防霉剂,碳黑(1)为着色剂等组成,它比前者成本降低较多。其基本性能也能满足光学仪器产品的密封要求。

  它是以甲基乙烯基硅橡胶为基料(100),其它配合剂与上述二甲基硅橡胶密封腻子基本相同。成本也较低。这种腻子耐热性能好,压缩永久变形好。根据光学仪器产品的密封性能要求,非硫化硅橡胶密封腻子的耐低温、耐高温、耐老化、耐化学介质、防霉性能都比较好;并且无毒、无味,对人体无害;制备与使用方便。除苯醚撑硅橡胶密封腻子价格较高外,其它价格都比较低廉。

  有机硅橡胶密封胶,是以自行配制的双组份室温硫化硅橡胶密封胶开始,在此基础上逐步发展到使用单组份室温硫化硅橡胶,以及后来的非硫化硅橡胶密封腻子的应用。它改变了五十年代沿用下来的烃基密封蜡的落后状态。这对进一步改善光学仪器产品密封材料,提高产品对环境的适应性,起到很好的作用。

  光学仪器产品用胶粘剂,在研究开发和生产实践中,取得很大的进展;许多优质粘接材料,不断引入光学仪器行业,使粘接技术在光学仪器产品上得到广泛的应用。

  光学零件加工过程中使用的粘接材料,已从单一的天然树脂胶,逐步向使用改性树脂和合成树脂多元化过渡,利用其长。在使用性能上有所改善,提高了光学零件的加工效率和加工质量。

  光学零件胶合用胶,已从使用以天然树脂胶为主,逐步向使用合成树脂光学胶过渡。应用比较普遍的有光学环氧胶、光学光敏胶等。特别是光学光敏胶,对高档光学仪器产品光学零件胶合,多块光学胶合件的胶合,更显出其优异的工艺性能和使用性能,具有广泛的应用前景。

  产品结构用胶已从最初使用普通的通用型胶种转变为广泛使用光学专用胶种,这些专用胶种适合产品结构件的某些特殊需要。因此,改善了产品结构和使用性能,这是一项突破性的进展。

  产品结构密封用胶,已从传统的烃基密封蜡、皂基密封脂等密封材料,过渡到使用新型高聚物密封材料,提高了产品的密封性能,提高了产品对各种环境的适应性,扩大了产品的使用性能。

  光学仪器行业在合理的选用胶种,减少用胶的盲目性,正在缩小与用胶先进行业的差距,并逐步纳入工厂的工艺质量管理体系,配备专职人员,严格粘接工艺和测试手段,为用粘接技术,提高产品使用性能,提供了可靠的保证。

柱面镜

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