眼镜框的最常用材料的物理性质，化学性质，和机械性质？

Question

本人在写一篇关于眼镜框材料的材料研究报告，希望能说明一下所提供材料的上述性质。和用这种材料的原因？

Answer 1

常用的镜框材料，大致可分为表列的塑料及金属二大类：
常用的塑料眼镜材料
Conventional Plastic Materials
纤维素系Cellulose Nitrate CN
硝酸纤维Cellulose
赛璐珞Celluloid
醋酸纤维Cellulose Acetate CA
丙酸纤维Cellulose Propionate CP
丁基酸Cellulose Acetate Butylate CB
非纤维素系Non-Cellulose
聚碳酸酯Polycarbonate PC
环氧树脂Epoxy Resin Optyl
聚乙酰安Polyamide
耐龙Nylon
◎早期的塑料材料基本上可分为纤维素系及非纤维素系二大类；常用的纤维素
系的眼镜材代表又可分为硝酸纤维、醋酸纤维、丙酸纤维、丁基酸等几大类
：
硝酸纤维俗称Celluloid，简称CN，又称赛璐珞，原先作为撞球弹珠材料，由于其密度高、吸水性低，是相当不易变形且坚固耐用的塑料材料；其缺点较为笨重，可塑性低。
醋酸纤维俗称Acetate，简称CA，是使用最广泛也是至今仍在使用的塑料镜框材料，其质轻且富光泽，染色容易可作多种颜色变化；若添加荧光剂，可作变色板料；亦可做成双色或多色板料，变化多多。其制造方式，可用射出成型或板块加工完成。
丙酸纤维俗称Propionate，简称CP，适合作射出成型、大量生产物美价廉的太阳眼镜或镜框。
丁基酸虽Cellulose Acetate Butylate，简称CB，虽可做为眼镜材料，但具有较刺鼻的材料味道，较不受消费者欢迎。
◎常用的非纤维素系镜材料代表又可分为聚碳酸酯、环氧树脂、聚乙酰安、耐 龙等大类：
聚碳酸酯又称Polycarbonate，简称PC，其抗撞性强、比重轻，常用于运动太阳眼镜或安全镜架。
环氧树脂 Epoxy Resin， 在二十年多前为Carrera Group的专利材质，由其子公司Optyl Eyewear Fashion International负责营销。亦有同业直接称此材料为Optyl ，其质轻且透明度高，比醋酸纤维更易于作颜色变化之处理；而其镜框脚架无需使用蕊心；加热后可旋转360度以上，予以冷却固定；该材料可像记忆塑料一样，再加热后，又可回复原形；是相当特别的材质。
Optyl 公司营销得法，先后与Playboy 、Christian Dior、Dunhill、Hugo Boss、Paloma Picasso、Vinna Line、Cobra、Christian Lacroix等世界名牌签约从事上列各品牌眼镜的生产制造及营销，因而掀起了塑料镜框的革命，独领市场风骚十数年。 由于Optyl公司能结合上列名牌每年的流行色系，而应用于眼镜框架上，因此当年几乎取代了金属框而成为市场主流。
在1980年初Epoxy专利十年届满后，韩国制的Epoxy材质镜框因为价格低廉，开始成为当时市场的主力材质。当时塑料框在消费市场的占有率开始超过了金属框，并且打破了消费者一直所认为的金属较贵重、塑料框较便宜之传统印象。当时的碳纤维Carbon Fiber胶框，由于价廉物美，也曾获店家喜爱。碳纤维本身为短纤，碰撞断裂后会产生尖锐利角，较易发生意外伤害，不适合应用于运动眼镜。
新的塑料材料 New Plastic Materials
塑钢(强化塑料纤维)
F.R.P.(Fiber Reinforced Plastic)
碳纤维+耐龙Carbon Fiber + Nylon
短纤维+耐龙Whisker Fiber + Nylon
长纤维+PU Aramid Fiber + Polyurethane
Kebler Fiber
合成纤维Synthetic Resin
聚甲基戊烷Poly Methyl Pentane TPX
Poly Urethane PU
而后，各塑料眼镜制造厂，也依不同市场的价格或安全诉求而推出质轻、耐撞击的长纤塑料眼镜材料，例如：聚乙酰安、耐隆及F.R.P.等新的安全塑料材料。但塑料材料在千禧年的今日似乎又循环回到往日的流行。由醋酸纤维特殊的变色料、双色料、多色料加上特殊的设计加工也正是今日胶架之主流产品呢！
常用的金属眼镜材料
Conventional Metallic Materials
铜合金Copper Alloy
铜镍合金Copper Nickel
白铜Nickel Silver
黄铜Brass
青铜Bonze
镍合金Nickel Alloy
纯镍Pure Nickel
蒙纳合金Monel
镍铬合金Nickel Chrome
其他合金S.P.M. & Y.N.C.
铁合金Ferrous Alloy
不锈钢Stainless Steel
◎早期的金属眼镜框以铜合金框为主，其中以白铜为最普遍使用的材料，而黄
铜及青铜则广泛被运用于外销的金属太阳眼镜；铜合金镜框的优点为弹性佳
、易调整、制造加工容易、生产成本较低；其缺点则为易腐蚀、变形。
◎镍合金可分为纯镍、蒙纳合金、镍铬合金及SPM、YNC、MPM、STP等；镍
合金框优点为抗腐蚀性佳，不易变形；其缺点则为硬度较高也较重，不易调
整。镍铬合金原作为假牙的材料，经改良后用于镜架，镍铬合金框本身为白
色，不加电镀亦可直接使用。
◎其他如不锈钢，由于其延展性佳，可作为超细的眼镜框材。
新的金属材料
New Metallic Materials：
钛金属Titanium
纯钛Pure Titanium
全纯钛All Pure Titanium
包镍钛Clad Titanium
拼装钛Partial Titanium
钛合金Titanium Alloy 6.4；3.2.5
记忆金属Memory Metal
钛镍Titanium Nickel
铜镍Copper Nickel
钴合金Cobalt Alloy
钴镍Cobalt Nickel
◎过去金属眼镜材料如铜合金过于易腐蚀，而镍合金虽然解决了易腐蚀的问题
，然其材质较重，配戴仍嫌不舒适，为了解决上述问题，较安全、较轻、较
耐用又较舒适的新金属材质，例如：钛金属、记忆合金(超弹性合金)及钴合
金等已因应而生，且成为今日市场上之金属镜框材料的主流。
钛金属材料的发展
一位德国化学家于一七九四年(二O五年前)发现了这个新的金属元素，并把它命名为TITANIUM-钛。命名的由来源自于古希腊神话中的泰坦神(TITAN) ，因为他认为钛的超强度与超高的耐熔度，正与泰坦神的伟大相辉映。
虽然钛材质在二O五年前就被发现，但由于提炼的过程相当不容易(纯钛很容易与氧结合)，所以科学家一直无法将其提炼成有用的物质金属。直到一九三八年，杜邦公司研究出一种新的提炼方式—加镁还原法，把蕴藏在地下的金红矿石，经过氯化、加镁，让它还原，成为海棉钛。至一九四三年，杜邦公司便开始大量生产钛金属产品。
何谓钛金属？
钛是一种化学金属元素，钛的特性有：重量轻(约为铜和镍的一半重)、强度高(比铝强三倍，比铁强二倍)、抗腐蚀(媲美白金与黄金)、物理性(抗过敏性及致癌性)，且是唯一800℃时能在氯气中燃烧的金属。
杜邦公司在一九五O年代由于提炼过程不易，钛材质产量少且昂贵，故早期钛金属只运用于航空宇宙科学、航海科学及能源科学等高科技发展上。而日常生活用品是到一九六五年才开始运用到钛材质。
最早的钛金属镜架是在1980年有人发明了「铆钉式的钛镜架」，钛金属是一个非常不容易焊接的材质，早期没有较好的方式来做连接处理，就用铆钉式的方式把它钉在一起。而一九八一年时，工厂就开始再钛材质外面包覆一层镍，以方便焊接。在市场的竞争与制作方式的日益革新，一九八二年日本MARUMAM公司于率先推出全世界的第一付全纯钛金属镜架。一九八四年也有工厂推出镀镍的钛镜架。而此种镜架价格与纯钛镜架价格就有很大的差别。
钛镜架的分类
全纯钛：镜架除了螺丝及塑料脚套外，金属部份全部由钛材质所制成。
镍包钛：框线为钛材质，表面使用包镍材质，而现在此种镜架已不复存在
。
拼装钛：由于生产镍包钛成本较高而且需要更新设备，故在未更新前，拼
装钛镜架应势而生，然而此种产品很危险，因为每一种金属都有
不同的熔点，硬是将其组合在一起便会非常脆弱。早期镍包钛镜
架经过压平角度时，它的框线分布无法像工厂原先生产的那么平
均，所以在使用后，镍和钛包覆的那一层会断裂掉而没办法再焊
接修理，包括拼装钛也有此种情形。
镀镍钛：为了降低成本，让生产上更方便，也有工厂研究出用钛金属镀上
镍金属。如此便可用传统的焊接技术处理。
如何区别纯钛镜架？
＊检查重量
＊检查是否有磁性反应
＊检查铰炼的结构
＊用化学试剂检查
＊用导电指数测试
我们可以将磁铁置于桌上，再将镜架靠过去，若有产生磁性反应的就不是纯钛镜架。亦可检查其铰炼结构，纯钛眼镜会在铰炼放置二个塑料或金属的衬垫，来避免开关时产生摩擦而卡死脚炼，非纯钛镜架不会有铰炼衬垫。另外，因不同的金属有不同的导电能力，所以用导电指数也可测出是否为纯钛金属。
现在的消费者除了在意美观之外，也很注重安全性，像欧美国家就有规定凡是与人体肌肤有接触的物品(如眼镜、手表、项链等)，若含有镍成分都必须标示出来。因为镍有时会致使白人的皮肤产生病变或皮肤癌，故生产厂商及店家都有告知的义务。
钛金属的特性
＊重量轻：约为铜与镍的的一半重
钛
铜
镍
铁
铝
白 铜
不 锈 钢
4.5
8.9
8.9
7.9
2.7
8.7
8.0

＊强度高：比铝强3倍，比铁强2倍
钛 铝 铁
拉张强度(kg f m㎡) 5-52 11 31
抗腐蚀：抗腐蚀性，媲美白金与黄金
物理性：抗过敏性及致癌性
钛金属材质结构
α钛：早期生产的材质，钛的结构密度相当高，较容易塑造成型且容易加
工。在加温的过程中，若超过摄氏860度以上，分子结构便会产生变
化而变成β钛的结构，其晶体有时会无法恢复原状，故使用过后会
发生框线断裂现象。
β钛：密度结构较为松散，硬度较高，所以加工不易。
αβ钛：介于α钛与β钛的中间，可解决α钛及β钛的缺点。
同样为α钛，加上不同少数(量)的金属可加强拉张强度。现在纯钛眼镜最容易出现的问题即在于鼻垫，因为它的结构很细，且每个人的鼻高不一样，经过几次扳折调整后，常会因此而产生断折。
此三种不同结构的拉力强度、耐力及伸展率，请参考下列比较表：
-
-
拉张强度
(kgfm㎡)
耐力
(kgfm㎡)
伸展率
α钛
纯钛I
28-42
17
27
纯钛II
35-52
22
23
纯钛III
46-6
35
13
α钛鼻垫臂
60-75
49
15
α-β钛
3-2.5钛
70
60
20
6-4钛
100
94
14
10钒2铁3AI钛
130
122
10
β钛
13钒11铬3AI钛
130
122
8
15钼5锆钛
140
135
10
15钼5锆3铝钛
150
148
14
Ti-Ni钛
49%-51%镍
100
60
150

Ti-Ni 钛也就是所谓的记忆金属，它是由49-51%的镍或铜加上纯钛炼成的合金；由上表可见其伸展强度高过150以上，是一种超弹性的金属材质；制造工厂可在400℃的环境下设定其形状；若镜框变形，经加温后可回复原状。由于眼镜店无法在门市对消费者做个别的形状或脚长设定；因此也沦为促销之噱头。
真空离子电镀表面处理
钛金属最重要的加工过程即在焊接，如何让它的表面钛金属的特色完全展现且不被遮盖，所以做好表面处理亦是相当重要的。早期此种技术的费用是相当昂贵的，此技术系由美国太空总署所研发，运用在宇宙飞船的表面处理上，以避免宇宙飞船回来地球经过大气层时因磨擦而将表面溶化。
经过真空离子电镀处理的镜框，它能够产生(维克硬度计)表面硬度1800-2000，传统的表面电镀只有180-250，相较之下差了十倍左右。其抗刮伤能力也比传统多十倍。
过去的传统金属底材会加上镍金属或钯金属来打底，再加上镀金处理，所以看起是一层一层的。而真空离子电镀是直接以瞬间电击附着分子。形成氮化钛的物质附着在金属结构上，所以是溶合在其中，而不会一层一层的。
由于离子化混合气体的合金直接密着在钛金属表面，其牢靠度比传统电镀高出一千倍，故在正常使用下不可能有褪色的情况。
真空槽中加入不同的气体就可改变框的颜色，故可有不同色彩等级的变化(如玫瑰金CV、金色CG、白色CW、枪色 CB等)。
钛金属最常见的质量问题
经售后服务部门统计，钛金属的最常见的质量问题有39%系鼻垫臂断裂，8%为框线断裂，6%为螺丝断裂。我们若用α钛新强度鼻垫设计可解决此问题；用3.25钛可解决框线问题；用β钛可消除螺丝断裂问题，这些改变可处理掉一半现在消费者所抱怨的问题。
在日本90-95%的服务都需要收费。国内需教育消费者在人为因素之下，应付费修理。因为提供终身免费售后服务的话，长期下来会对业界有不利的影响。
钛金属制的眼镜架标识

钛及钛合金属太空材料，呈银白色，因其质轻、耐腐蚀性良好、韧性高，熔点高、耐酸耐碱，稳定性高，对人体亲和性好(仅少数人群对钛有过敏性)、表面经阳极处理可有绚丽色彩等特点，从八十年代初开始应用于镜架行业。
初期钛制镜架以加工钛为主; 为了提高加工钛的强度、弹性、焊接性等其它性能，加入了铝、钒、钼、镐等其它元素，形成了钛合金。虽然钛材加工技术难度大，但其附加值高，所以成为目前的流行趋势，现已广泛应用于镜架及金属架的表面处理。纯钛是指钛的成分达到99%以上。纯钛材料在机械加工，焊接、电镀等方面存在一些难点，使钛的应用受到了一定限制。
在价格上纯钛架与钛合金架有较大差距，为防止不良商人以钛合金架充当纯钛架，消费者可以参考以下介绍进行鉴别。
钛制眼镜架，根据钛的种类使用部位，分别用缩写形式刻印于镜架上，一般在镜脚上。
纯钛用于镜框＋镜架 Titan-P 或Ti-P PURE TITANIUM
纯钛用于镜框 Front-Titan-P 或F-Ti-P
纯钛用于镜脚 Temple-Titan-P 或T-Ti-P
钛合金用于镜框＋镜架 Titan-C 或Ti-C
钛合金用于镜框 Front-Titan-C 或F-Ti-C
钛合金用于镜脚 Temple-Titan-C 或T-Ti-C

以上数据转载于光明分子专业眼镜

Answer 2

Ultem定义
学 名 ：聚醚酰亚胺
英文名 ：Polyetherimide,简称PEI
属于非结晶性塑料。是一种无定形的高性能聚合物，是用无定形聚醚酰亚胺所制造的工程塑料经过挤出机高温挤出而成；目前常用的PEI板即是采用美国GE的原料Ultem生产而来。
Ultem与眼镜架
深圳骏联一直致力于更轻、更舒适眼镜的研发，2010年与韩国伙伴共同研究开发采用Ultem作为一种新兴眼镜材料，Ultem的综合平衡性能有效的速成了眼镜框架的立体感，不同于TR，Ultem的原色是黄色，而TR的原色是透明白色，最终集结韩国高温注塑及表面颜色处理工艺，取得了突破性的成功，开启了中国设计和制造Ultem新型眼镜的先河。
2010年下半年，Ultem眼镜一经推出，便受到日本、韩国广大商家的关注，得到了广大消费者的好评。一份韩国眼镜行业调查报告指出，Ultem眼镜推出至2011年4月，市场份额已超过60%；至2012年4月，市场份额超过80%，接近90%。
Ultem性能及特点
1.PEI的特点是在高温不具有高的强度、高的刚性、耐磨性和尺寸稳定性。
2.PEI是琥珀色透明固体，不添加任何添加剂就有固有的阻燃性和低烟度，氧指数为47%，燃烧等级为UL94-V-0/5V。
3.PEI的密度为1.28~1.42g/cm3，玻璃化温度为215℃,热变形温度198~208℃,可在160~180℃下长期使用,允许间歇最高使用温度为200℃。
4.PEI具有优良的机械强度、电绝缘性能（在宽广的频率和温度范围中有稳定的介电常数和介电损耗及极高的介电强度）、耐辐射性、耐高低温及耐疲劳性能和成型加工性；加入玻璃纤维、碳纤维或其他填料可达到增强改性目的。
5.透明性聚醚酰亚胺具有很宽范围的耐化学性，包括耐多数碳氢化合物、醇类和所有卤化溶剂；也可耐无机酸和短期耐弱碱。
Ultem优点
1、机械强度高
2、难燃性
3、优越电气特性
4、耐药品性
5、成型加工特性
6、耐候性
7、无过敏性对人体无害的原材料
8、因汗水不会腐蚀的材料
Ultem常规用途
1、汽车底套、电气零件、热交换零件
2、各种保险丝、连接器、挠线管类
3、座位托盘、安全带扣、引擎零件
4、医疗仪器
5、印刷电路板

DEEKI塑钢（Ultem）眼镜四大全新强势特性
在眼镜国度，潮流可以与明星同步，DEEKI 塑钢眼镜专为亿万普通人而打造，不是谁的专属。什么最重要？安全，舒适，科学，时尚，品质才是法宝。
1、健康安全，产品双重保险。遵守美国FDA,ECO食物接触性材料事项及USP Class VI；广泛应用于医疗材料，幼儿餐具（抗菌性，有品质）。
2、舒适、超轻，眼睛零负担，1.2mm的框架厚度，超轻重量6g，彻底告别鼻梁印痕，鼻梁不适。
3、高品质，高弹性。Ultem具备眼镜镜框所需的一系列性能，该材料弹性极佳又可抗变形，使镜框能轻易弯曲的同时又能轻松恢复原有形状。用Ultem制成的镜框符合日本标准协会制定的JISB7285标准，该标准包括对镜框进行2万次重复弯曲测试（即打开并合上镜框），而其具备的尺寸稳定性可确保镜片不会从镜框中脱落，而其耐高温热变形能力可保证即使将镜框放在烈日照射下的汽车仪表板上，镜框也不会产生热变形。
潮流时尚。紧跟日韩前沿流行元素，在韩国，Ultem 眼镜已经成为眼镜界潮流，各大韩国明星，名人已把Ultem眼镜列入日常所需用品的必备品。